Немного о блоках питания усилителей (часть i)

Какие бывают виды и где применяются

Разделить импульсники можно по разным признакам. По выходному напряжению они делятся на:

однополярные с одним уровнем напряжения;
ондополярные с несколькими уровнями напряжения;
двухполярные.

Эти типы можно комбинировать как угодно – принципиальных ограничений нет. Можно создать блок питания, например, с несколькими однополярными напряжениями (+5 В, +24 В) и с двуполярным (±12 В), или с двумя двуполярными выходами (±12 В, ±5 В). Все зависит от области применения.

Более интересной является информация о типе стабилизации. Здесь ИИП можно разделить на категории:

Нестабилизированные источники. У них выходное напряжение зависит от нагрузки. Могут быть применены для питания оконечных устройств аудиоаппаратуры (усилители и т.п.).
Стабилизированные источники. У таких устройств от нагрузки могут не зависеть напряжение, ток или и то, и другое. Источники со стабилизированным напряжением используются, например, в качестве БП для компьютеров и серверов, или для заряжания кислотно-свинцовых аккумуляторов. Стабилизированный ток подойдет для зарядных устройств для других типов АКБ.
Регулируемые источники. У них уровень выходного напряжения и тока можно выставлять в определенных пределах в зависимости от потребности. Такие устройства используются в качестве лабораторных источников питания.

Описать все области использования импульсников невозможно. Они применяются там, где надо получить большой ток от легкого и компактного источника.

Также можно разделить ИИП по схемотехнике:

с импульсным трансформатором;
с накопительной индуктивностью.

В схемотехнику можно углубляться и дальше и классифицировать БП по другим критериям, но это принципиального значения не имеет.

Недостатки

Импульсные блоки питания обладают и определенными недостатками в сравнении с линейными. Основная часть схемы прибора работает от сети без гальванической развязки, что существенно затрудняет ремонт подобных приспособлений. Импульсный блок питания для усилителя, как и для всей прочей аппаратуры, характеризуется тем, что создает высокочастотные помехи, что связано с сами принципом его работы. Часто приходится применять определенные методы помехоподавления, которые очень часто не приводят к полному их устранению. Именно поэтому импульсные блоки питания во многих случаях невозможно использовать для некоторой аппаратуры. Обычно у этих приспособлений имеется ограничение на минимальную нагрузку в плане мощности. Если этот параметр ниже необходимого, то может просто не произойти запуска блока, либо его параметры выходного напряжения не будут укладываться в допустимые отклонения.

Изготовление самодельных импульсных паяльников

Чтобы спроектировать конструкцию самодельного импульсного паяльного устройства, надо определиться с выбором вида источника питания.

Самодельный импульсный паяльник

Источники тока для питания импульсных паяльников

Если повторять схему строения ИП заводского изготовления, то источником электроэнергии будет служить обыкновенная розетка бытовой электросети. В случае создания 12 вольтового инструмента для пайки источником питания могут служить сетевой адаптер 220/12в, автомобильная аккумуляторная батарея или аккумулятор от шуруповёрта.

Паяльник из электронного трансформатора

Для изготовления импульсного паяльника понадобятся старый или вышедший из строя сетевой ИП, маломощный электронный трансформатор, медный экран телевизионного антенного кабеля.

Сборка трансформаторного прибора:

Вторичную обмотку (10 витков провода 1 мм2) удаляют.
Вместо снятого провода устанавливают силовую обмотку – 1 виток шины из кабельного экрана.
Трансформатор встраивают в корпус старого паяльника, перед этим удалив сетевой преобразователь напряжения.
Концы шины припаивают к держателям жала.
Паяльник подключают к 12 вольтовому источнику питания и приступают к паяльным работам.

Электронный трансформатор

Изготовление импульсной разновидности

В основе ИП заложен индукционный принцип преобразования электрической энергии из малой силы тока в мощный импульс низкого напряжения. Соблюдая этот эффект, домашние мастера изготавливают различные виды конструкций импульсников.

Аккумуляторный тип механизма

Изготовление паяльного оборудования с питанием от аккумуляторов вполне осуществимо. Такое устройство принесёт существенную пользу, когда возникнет необходимость в перепайке клемм и соединений автомобильной системы электроснабжения вдали от сетевых источников питания.

Обратите внимание! Для автомобильного импульсника нужно на шнуре питания закрепить щипцы для захвата клемм аккумуляторной батареи. Нельзя для контактов применять скрутки из проводов шнура

Импульсник из энергосберегающей лампы

Силовой блок собирают на основе частей старого корпуса дневной лампы. Необходимо приготовить следующее:

балласт (преобразователь напряжения) от лампы дневного света;
трансформатор;
кусок медного провода ø 2-3 мм.

Какой использовать корпус, из чего сделать рукоятку, решает мастер. Как сделать импульсный паяльник из частей энергосберегающей лампы, видно ниже на схеме.

Принципиальная схема ИП на основе энергосберегающей лампы

Микросхемное изделие импульсного принципа

Импульсный паяльник для микросхем можно изготовить на основе керамического резистора 0,5 Вт/8 Ом. Изготовление осуществляют так:

Один вывод сопротивления удаляют и высверливают отверстие ø 1,2 мм. Чтобы изолировать жало от резистора, в проём вставляют трубку из слюды.
В изолированное отверстие вставляют отрезок медной проволоки. Кончик жала обтачивают надфилем под конус.
Резистор оборачивают слюдой или текстолитом.
Один отрезок медной проволоки крепят петлёй на жале и выводят его к противоположному торцу сопротивления.
Резистор ещё раз покрывают изоляцией.
Полученную конструкцию помещают в любой подходящий цилиндрический корпус.
Выводы соединяют с источником питания 12 вольт.

Ассортимент датчиков контроля сыпучих веществ

Трансформаторные БП.

Особенность блоков питания такого типа заключается в использовании силового трансформатора для изменения напряжения в сети. Устройства понижают амплитуду синусоидальной гармоники и направляют ее в выпрямитель, состоящий из силовых диодов. Сглаживание происходит за счет параллельно подключенной емкости. Окончательная стабилизация питающего напряжения осуществляется в полупроводниковой схеме с резисторами.

Трансформаторные преобразователи до недавнего времени были единственными в своем роде, но имели недостатки:

большой вес и крупные габариты;
высокую стоимость, зачастую многократно превосходящую цену остальных компонентов сети.

Импульсные БП.

В конструкции устройства нет понижающего трансформатора. Почти во всей современной аппаратуре установлены именно импульсные блоки питания как наиболее компактные и эффективные.

Схема импульсного блока питания — 4 рабочие схемы

Схема импульсного блока питания, но не одна, а сразу четыре. В этом материале будет представлено вам несколько схем импульсных источников питания, выполненных на популярной и надежной микросхеме IR2153. Все эти проекты были разработаны известным пользователем Nem0. Поэтому я здесь буду писать от его имени. Показанные здесь все схематические решения были пару лет назад лично автором собраны и протестированы.

Но вот сейчас, в середине 2018 года, автор решил вновь предложить их вам для повторения, схемы абсолютно рабочие. В данной статье к сожалению не каждая схема имеет для наглядности фото уже готового прибора, но это пока все, что есть.

В общем начнем пока с так называемого «высоковольтного» блока питания:

Схема традиционная, которую использует Nem0 в большинстве своих конструкций импульсников. Драйвер получает питание напрямую от электросети через сопротивление. Это в свою очередь способствует уменьшению рассеиваемой на этом сопротивлении мощности, сравнительно с подачей напряжения от цепи 310v. Схема импульсного блока питания располагает функцией плавного включения напряжения, что существенно ограничивает пусковой ток. Модуль плавного пуска запитывается через конденсатор С2 понижающий сетевое напряжение 230v.

В блоке питания предусмотрена эффективная защита предотвращения короткого замыкания и пиковой нагрузки во вторичном силовом тракте. Роль датчика тока выполняет постоянный резистор R11, а регулировку тока срабатывания защиты выполняется с помощью подстроечника R10. Во время отсечки тока защитой, начинает светится светодиод, сигнализирующий о том, что защита сработала. Выходное двух полярное выпрямленное напряжение составляет +/-70v.

Трансформатор выполнен с одной первичной обмоткой, состоящей из пятидесяти витков, а 4 вторичные обмотки, содержат по двадцать три витка. Диаметр медной жилы и магнитопровод трансформатора расчитываются в зависимости от заданной мощности определенного блока питания.

Теперь рассмотрим следующий блок питания:

Эта версия блока питания во много схожа с описанной выше схемой, хотя в ней имеется существенное отличие. Дело в том, что здесь напряжение питания на драйвер поступает от специальной обмотки трансформатора, через балластный резистор. Все остальные компоненты в конструкции практически одинаковы.

Мощность на выходе этого источника питания обусловлено как характеристикой трансформатора и параметрами микросхемы IR2153, но и ресурсом диодов в выпрямителе. В данной схеме были задействованы диоды КД213А, у которых обратное максимальное напряжение 200v и прямой максимальный ток 10А. Для обеспечения корректной работы диодов при больших токах, их нужно устанавливать на радиатор.

Отдельного внимания заслуживает дроссель Т2. Наматывают его на совместном кольцевом магнитопроводе, в случае необходимости можно использовать другой сердечник. Намотка делается эмаль-проводом с сечением рассчитанным согласно току в нагрузке. Также и мощность импульсного трансформатора определяется в зависимости от того, какую выходную мощность вы хотите получить. Очень удобно делать расчеты трансформаторов с помощью специальных компьютерных калькуляторов.

Теперь третья схема импульсного блока питания на мощных полевых транзисторах IRFP460:

Этот вариант схемы уже имеет конкретную разницу относительно предыдущих моделей. Главные отличия, это система защиты от КЗ и перегруза здесь собрана с использованием трансформатора по току. И есть еще одна разница, это наличие в схеме пары предвыходных транзисторов BD140. Именно эти транзисторы дают возможность отрезать большую входную емкость мощных полевых ключей, относительно выхода драйвера.

Есть еще маленькое отличие, это гасящий напряжение резистор, относящейся к модулю плавного включения, установлен он в цепи 230v. В предыдущей схеме он расположен в силовом тракте +310v. Кроме этого в схеме имеется ограничитель перенапряжения, служащий для гашения остаточного импульса трансформатора. Во всем остальном никаких различий между приведенными выше схемами у этой больше нет.

Четвертая схема импульсника:

В этой схеме все упрощено до придела, здесь нет защиты от короткого замыкания, но собственно она не особо и нужна. В этом варианте блока питания, ток на выходе вторичной цепи 260v уменьшается на сопротивлении R6. Резистор R1 обрезает пиковый ток при пуске, а также сглаживает сетевые искажения.

Скачать: Дополнительные файлы

Предыдущая запись Схема усилителя класса D

Следующая запись Моноблок это что

Достоинства

Импульсный блок питания обладает целым рядом достоинств, особенно если сравнивать его со стабилизаторами аналогичной мощности. Меньший вес достигается благодаря тому, что при повышении частоты уместно использовать трансформаторы малых размеров при условии, что их подаваемая мощность находится на том же уровне. У линейных стабилизаторов основная масса складывается за счет тяжелых мощных силовых трансформаторов с низкой частотой, а также крупных радиаторов силовых элементов, функционирующих в линейном режиме. Повышенная частота преобразования позволяет очень сильно уменьшить габариты фильтра выходного напряжения. Тут уместно устанавливать конденсаторы меньшей емкости, в сравнении с выпрямителями, функционирующими на промышленной частоте. Выпрямитель вполне может быть выполнен по довольно простой однополупериодной схеме, что полностью исключает риск увеличения пульсаций напряжения на выходе.

Запуск

Можно все правильно спаять и развести, но если неправильно произвести запуск, то можно сжечь большую часть блока.

Первое — необходимо измерить импульсы при помощи осциллографа на генераторе при выключенном напряжении на катушку L1. Импульсы должны примерно соответствовать друг другу.

После этого можно измерить импульсы между затворами обоих транзисторов. Размах каждого импульса по 8 В (4 клетки по 2 В) – то, что приходит от сетевого трансформатора с учетом потерь, а полный размах на экране осциллографа – 16 В (8 клеток по 2 В). Длительность периода 14 мкс (3 клетки по 5 мкс), что составляет 71,5 кГц. Разница между заявленными 90 кГц и 71,5 кГц может быть связана с погрешностью осциллографа, но если прибор исправен, то можно увеличить емкость конденсатора С9 – он отвечает за генерацию частоты.

Если импульсы генерации примерно симметричны, то можно переходить к подаче 220 В на вход блока. При этом обязательно нужно нагрузить блок питания на какую-нибудь нагрузку, например, лампочку накаливания. Лампочка обладает относительно низким сопротивлении при достаточно высокой выходной мощности. Главный ее плюс – визуальное отображение работы блока (видно, как накаляется нить лампочки). Если лампочка на 220 В, то ее можно включить между «+» и «-» источника, напряжение должно составить 72 В. Мощность лампочки лучше выбирать на 60 Вт, но подойдет и любая другая на меньшую мощность. При нагрузке своего блока я использовал две лампочки на напряжение 36 В и мощностью 60 Вт. Вместо лампочки автор статьи использовал вентилятор на 12 В, подключенный на отдельную вторичную обмотку. Можно применять нагрузочный резистор или теплоэлектронагреватель (ТЭН) от старого обогревателя. При этом напряжение ТЭНа должно быть больше 72 В, а мощность не должна превышать 1 кВт. Если ТЭН на 220 В при мощности 1 кВт и его подключить на выход блока к напряжению 72 В, то блок будет нагружен на 72*1000/220=327 Вт.

Кроме применения нагрузки в выходной цепи следует защитить полевые транзисторы. Если генератор заглючит и только откроет транзистор, не закрыв его, то оба транзистора сразу вылетят. Для защиты используется вторая лампочка накаливания, включенная последовательно со всем блоком вместо предохранителя FU1. При этом трансформатор для генератора должен быть включен перед лампой на напряжение 220 В, чтобы падение напряжения на лампе не сказывалось на напряжении для генератора.

При включении блока должна засветиться лампа по входу блока и лампа по выходу блока. Лампа по входу должна светиться вполнакала. Если лампа по выходу не светится – это не значит, что напряжения там нет. Просто напряжение на выходе может быть настолько малым, что света от спирали не видно. Нужно измерить напряжение на выходе блока. Напряжение лучше измерять между «+» и «-» блока без средней точки. При использовании лампы мощностью 60 Вт по входу блока на выходе блока должно примерно быть напряжение 13,75 В, а если по входу поставить лампу на 150 Вт, то на выходе напряжение поднимется до 36,6 В.

Если все сделано правильно и измеренные напряжения примерно совпадают, то можно исключать лампу по входу блока, заменив ее на предохранитель, и включать все 220 В прямо на блок.

Налаживание

После сборки схемы, первое включение делаем через лампочку на 220В 60Вт, включенную последовательно с блоком питания.

Если при сборке не было сделано ошибок и замыканий, то при включении лампочка должна кратковременно вспыхнуть и потухнуть — это говорит о том, что все собрано правильно и КЗ в схеме нет.

Можно на низкую сторону в качестве нагрузки включить лампу на подходящее напряжение и дать поработать схеме минут пять. Если ничего не задымилось, то можно убирать лампу на 220 и пользоваться готовым БП.

Если же лампа включенная в разрыв питания 220В при первом включении горит и не тухнет — значит в схеме есть неисправность.

Рис. 8. Импульсный блок питания установлен в корпус с усилителем НЧ.

Рис. 9. Плата УНЧ и блока питания к нему в корпусе от предусилителя Радиотехника (фронтальный вид).

Рис. 10. Плата УНЧ и блока питания к нему в корпусе от предусилителя Радиотехника (тыловой вид).

В качестве дополнения: схема УНЧ взята из .

Рис. 11. Схема УНЧ с выходной мощностью 60Вт при нагрузке 4 Ома и питании +-28В.

Источник

Блок питания для УМЗЧ

Статьи » Импульсные источники питания » Блок питания для УМЗЧ

При большой мощности УМЗЧ применение традиционных блоков питания имеет недостаток — самый главный недостаток это большой размер, а так же масса. Выход из положения — применение импульсного БП. Он имеет меньшие габариты и массу.Структурная схема показана на рис.1.

Через фильтр Z1 сетевое напряжение поступает на выпрямители UZ1 UZ2. Фильтр Z1 исключает попадание высокочастотных помех в сеть переменного тока.

Выпрямитель UZ1 преобразует сетевое напряжение в постоянное 310В, которое потом поступает на транзисторный фильтр Z2, уменьшающий пульсации напряжения. К выходу этого фильтра подключен высокочастотный преобразователь напряжения U1.

С целью уменьшения массы и габаритов частота преобразования 100кГц. С выхода преобразователя через понижающий трансформатор прямоугольное напряжение поступает на выходные выпрямители UZ3, далее через фильтры Z4 и далее на нагрузку.

Технические характеристики:

Напряжение питания 200…240В
Выходное напряжение ±25,20 и 10В при токах нагрузки 3, 1 и 3А
КПД 75%

Принципиальная схема показана на рис.2.

Сетевой фильтр С2 Т1 С3.

Выпрямитель напряжения двухполупериодный на VD1-VD4, транзисторный фильтр образован на R3 C5 R4 VT21 C7 — он уменьшает пульсации выпрямленного напряжения 100Гц в 125 раз, что необходимо для предотвращения модуляции ими прямоугольного напряжения высокочастотного преобразователя.

Преобразователь выполнен на VT5 VT6. Через Т3 его выходное напряжение поступает на двухполупериодный выпрямители VD13-VD16 VT17VD18VD19VD20.Задающий генератор собран на DD1. R1 меняет частоту генерации от 100 до 200 кГц. Триггер DD2.

1 формирует из них импульсы с более крутыми фронтами и в двое меньшей частотой следования. С преобразователя напряжения генератор связан через комплектарный эмиттерный повторитель на VT3 VT4 и Т2. Питание на задающий генератор поступает через выпрямитель VD5…8 и стабилизатор напряжения VT2 R5 VD9 VD10. Избыток сетевого напряжения гасит С4.

Заменять микросхему К511 другой серией не рекомендуется так как данная микросхема менее подвержена высокочастотным помехам и позволяет получить довольно большой (около13В) размах импульсов на выходе.

Но в крайнем случае их можно заменить на 155 555 или 561 серию. КД213Г и КД212А не следует менять на другие диоды, так они имеют высокую границу частоты.

Т1 выполнен на кольцевом магнитопроводе типоразмера К20*10*5 из феррита М200НМ-3, обе его обмотки содержат по 17 витков провода МГТФ 0,5. Магнитопровод трансформатора Т2 — К16*8*6 из феррита М200НН-1, все его обмотки намотаны в три провода ПЭЛШО 0,12 и содержат по 90 витков.

Мощные транзисторы VT2 VT5 VT6 размещены на трех теплоотводах — каждый площадью 65 см².

Блок питания желательно пометить в экран. Регулировка сводится к установки частоты преобразования в 100кГц.

Габариты данного БП 220*199*37 мм объем примерно 0,8дм³, он имеет в 3 раза меньшие объемы чем трансформаторные БП и в 4 раза легче.

Литература Ж.Радио 1 1987 Авторы В.Жучков, О.Зубов, И.Радутный г.Москва

Активная колонка и блок питания схема стандартного трансформаторного модуля напряжения для усилителя

Блок питания схема, которая показана ниже, представляет собой источник напряжения для относительно мощного усилителя низкой частоты. Такой БП потребовался мне на замену импульсного источника питания, который был установлен в колонке-мониторе. Проработал он к сожалению недолго и благополучно вышел из строя. После чего я пришел к выводу, что источники питания такого типа уступают по надежности устройствам выполненным на основе силовых трансформаторов.

Подготовка к изготовлению блока питания

Сначала я хотел заняться ремонтом импульсника, но подумав решил, что реанимировать его будет сложнее и дороже, чем изготовить новый трансформаторный блок питания схема которого меня вполне удовлетворяла. К тому же необходимые компоненты для его построения у меня были в наличии. Хотя запчасти были и не новые, а БУ, но вполне работоспособные. Единственное, на что я потратил некоторую сумму денег, так это приобрел для нового блока питания приличный корпус.

Что касается импульсного источника, который был у меня установлен в колонке-мониторе, то почитал на форумах о нем комментарии, где сообщалось, что данная модель инвертора напряжения была изначально неправильно спроектирована.

Поиск причины выхода из строя ИИП

Прежде чем приступать к сборке нового блока питания, я все же решил найти причину, по которой сгорел импульсный ИП. На представленном фото показан вышедший из строя преобразователь, раннее стоявший в активной колонке. Оказалось, что пара резисторов R4 и R3 прилично нагревалась.

Такой нагрев резисторов оказывал тепловое воздействие на электролитические конденсаторы установленные вблизи этих резисторов. В следствии этого, электролит в конденсаторе просто испарился и он перестал работать. Помимо всего прочего сгорели еще IRF840, мощные транзисторы 2N5551 и 2N5401, установленные на выходе конденсаторы тоже сгорели. Также крякнулись выпрямительные диоды и плавкий предохранитель.

Блок питания схема для мощного УНЧ

Новая схема блока питания — представляет собой стандартный двухполупериодный выпрямитель, в данной конструкции вместо мостовых сборок применяются выпрямительные диоды по отдельности с установленными на них емкостными шунтами. В цепи первичной обмотки, задействован обыкновенный сетевой фильтр, конденсатор поставил тот, что был в наличии.

В оригинальном варианте каждая клемма в аудио колонке получает напряжение питания от двух источников: +/- 36v, 1А, обеспечивает питанием микросхему LM3886, с последующей передачей на сабвуфер. Силовой тракт +/- 18v, 1A подается на LM2876, для запитки высокочастотного динамика. Так как я не смог найти требующийся по габаритам тороидальный трансформатор, пришлось поставить два тора.

Характеристики трансформаторов

Эти трансы имеют на выходе следующие значения переменного напряжения: на одном из них вторичная обмотка выполнена в два плеча по ~30v со средней точкой и током 2,5А, а после выпрямления и фильтрации напряжение получается +/- 42v в режиме холостого хода, без нагрузки. Другой трансформатор, также имеет вторичную обмотку с выводом средней точки, но напряжение уже такое: два плеча по ~14v и ток 3,5А, что обеспечивает схему напряжением после выпрямителя +/- 20v при холостом ходе.

Соединительные коннекторы поставил советского производства DIN-5, которые широко использовались в радиотехнике отечественного производства, но исправно служат до сих пор.

Разъемы для питания и светодиоды в акустической колонке я смонтировал на вырезанной из пластика пластине, а затем с внутренней стороны покрыл черной краской.

Акустическая система выдает сейчас очень приличное звучание. Пытался определить разницу в работе относительно импульсного источника питания и стандартного трансформаторного блока в усилителе. Каких либо отличий не заметил, но трансформаторый блок питания надежнее и проще в эксплуатации.

Предыдущая запись Микросхема напряжения работающая при разряженном аккумуляторе

Следующая запись Блютуз колонка: руководство изготовления акустики за 8 долларов