Трансформаторы на все случаи жизни

Введение

Источник питания усилителя, которому в многочисленных публикациях, описывающих конструкции ламповых усилителей, часто посвящается три слова “особенностей не имеет”, может оказывать существенное влияние на качество звука. Можно выделить четыре основных фактора, объясняющих это влияние при неудачной конструкции источника:

1. Источник питания может способствовать проникновению в питаемое устройство помех из сети и возникновению сетевой мультипликативной помехи.
2. Элементы источника питания сами могут генерировать помехи в очень широком диапазоне частот (от звукового диапазона до радио частот).
3. Через нелинейные элементы источника питания протекают сигнальные токи.
4. В нестабилизированных источниках изменение нагрузки может приводить к значительным колебаниям выходного напряжения, приводящих к нарушению работы усилительных каскадов.

Перечисленные выше причины не являются новостью и давно известны (как и методы их устранения) проектировщикам высокочувствительной и измерительной аппаратуры, но часто не учитываются при проектировании источников питания для аудио аппаратуры.

В High-End аудио технике мелочей не бывает. Поэтому в данной статье я хочу напомнить вам об этой проблеме и попытаюсь показать механизм возникновения искажений и помех, обусловленных источником питания, и методы их уменьшения.

Некоторые рекомендации, приведенные ниже, целиком справедливы и для транзисторных устройств, хотя основное внимание будет уделено ламповым схемам. Рассматривать источник питания мы будем по направлению распространения мощности – начнем силовым трансформатором и закончим выходным фильтром

Особенности расположения обмоток накаливания

Обмотки накаливания с низкой емкостью иногда требуются для высокочастотных цепей. при небольших номинальных напряжениях, например, для усилителей малой мощности. Здесь воздух занимает преимущественную часть пространства между обмотками. При больших номинальных значениях проблема усложняется, поскольку емкость увеличивается непосредственно по мере того, как растет средняя длина витка катушки для заданного промежутка между обмотками.

По мере увеличения напряжения наступает момент, после которого эффекты утечки потребуют обмотки с масляной изоляцией, после чего емкость возрастает. Существует предельное значение емкости, ниже которого анодно-накальный трансформатор использовать невозможно.

За исключением только что упомянутых отличий, намоточные данные трансформаторов питания для ламповых усилителей мало чем отличается от конструкции небольших силовых трансформаторов обычной частоты переменного тока. Нагрузка постоянна и имеет единичный коэффициент мощности. Реактивное сопротивление утечки не играет роли из-за его квадратурного отношения к нагрузке. Тем не менее, входное напряжение должно быть точно рассчитано, чтобы обеспечить надлежащий срок службы нити накала на лампах усилителя.

В мощных ламповых усилителях часто необходимо защищать нити накала от высокого начального тока, который они потребляют при номинальном напряжении накала. Это достигается путем автоматического снижения пускового напряжения за счет использования ограничивающего ток трансформатора, который имеет магнитное шунтирование между первичной и вторичной обмотками.

Важно! При выборе исполнения ламп необходимо помнить: когда трубчатая нить холодная, то сопротивление нити составляет небольшую долю от ее эксплуатационного значения

Какой трансформатор нужен

При покупке, аренде или изготовлении УЗ учитывается требуемая мощность и вид акустической системы.

Какая мощность лучше, определить достаточно сложно. Все зависит от личных предпочтений. Кому-то в квартире требуется 500 Вт, кто-то способен озвучить большой зал при 200 ваттах. Важна так же чувствительность акустики и грамотность специалиста, который будет сидеть за пультом.

Не менее важны такие параметры, как чистота звука и надежность оборудования, но определить их можно только косвенно.

При выборе достаточно учесть, что мощность усилителя должна быть выше мощности акустической системы. В противном случает УЗ не сможет обеспечить необходимые для работы колонок условия.

Расчет параметров

Усилители и акустика для использования в быту работают на комфортной громкости, равной 5-10% от мощности, указанной в техдокументации. При использовании профессионального оборудования показатель увеличивается до 40-60%.

Слушать что-то при максимальной мощности просто невозможно, так как звук сильно искажается. То есть, при покупке профессионального усилителя на 1 киловатт необходимо учесть, что во время работы будет использоваться примерно 300 Вт на усиление звука, при потреблении электроэнергии 700 Вт.

Бытовой прибор на 200 Вт отключится при мощности 100 Вт (если имеется встроенная система защиты). На максимуме он способен работать всего несколько секунд при озвучивании громких звуков (например, выстрелов при просмотре фильма).

Цена будет зависеть от качества колонок: чем оно выше, тем меньше может быть мощность усилителя.

Как выбрать подходящий

Основной ориентир – цель покупки усилителя. При питании от автономного генератора акустика должна быть максимально чувствительная, усилитель с высоким КПД (желательно класса «Д»).

При питании от электросети выбор шире, так как ограничивается качеством акустики, площадью и личными предпочтениями. Цена будет зависеть от качества колонок – чем оно выше, тем меньше может быть мощность усилителя.

Основная область применения

Необходимость подобного масштабирования сопротивления существует практически во всех областях, связанных с передачей электрических сигналов и энергии. Но наибольшее применение согласующие трансформаторы получили в следующих сферах:

1. В усилителях низкой частоты (звуковых усилителях) в качестве межкаскадных и выходных трансформаторов. Необходимость в подобных устройствах была связана с тем, что старые усилители изготавливались на ламповой компонентной базе. При этом практически все лампы отличались высоким внутренним сопротивлением и подключение к ним 4 или 8-омных динамиков напрямую к ним было невозможно. Даже с появлением транзисторов, операционных усилителей ситуация в корне не изменилась, так как без согласования сопротивлений увеличивался уровень искажений сигнала.
2. В качестве входных согласующие трансформаторы применяются в звуковоспроизводящей аппаратуре для подключения микрофонов, звукоснимателей различных типов. Сопротивление этих устройств варьируется в пределах от десятка до сотни ом, а для подключения к усиливающей аппаратуре требуются значения, которые будут на порядок больше.
3. Еще одна сфера связана с передачей радиосигнала. Трансформаторы этого типа используются для согласования сигнала при подключении антенн к приемным и передающим устройствам. Без их применения получить качественный сигнал не удается. Отметим, что в этих целях используются высокочастотные согласующие трансформаторы.

На этом область применения не ограничивается. Так, даже обычный сварочный трансформатор в какой-то степени можно считать согласующим, что обусловлено требованиями к величине нагрузки на электрические сети.

Изготовление тороидального трансформатора своими руками

Тороидальный трансформатор является лучшим вариантом для усилителя благодаря сильному выходному сигналу, небольшим габаритам, невысокого сопротивления и высокого КПД.

Выбор материала сердечника

Тор обязательно должен быть изготовлен из специальной стали, если усилитель подключается к бытовой электросети. При питании от постоянного тока 12 В сердечник может быть ферритовый.

Как рассчитать

Для расчета мощности используется формула:

P=U*I*cosf/n, где:

U – напряжение холостого хода

I – ток

cos f = 0,8 (коэффициент мощности)

n =0,7 (коэффициент КПД)

Для определения площади сечения сердечника, соответствующего рассчитанной мощности, используется специальная таблица. Далее нужно найти другую таблицу, по которой определяется количество витков в зависимости от площади сечения тора.

Как изготовить: пошаговая инструкция

Каркас нужно сделать из прочного диэлектрика. Провода лучше всего выбрать медные в эмалевой изоляции с сечением 1-2 мм (для первичной обмотки) и 5-7 мм (для вторичной) при токе 25 А на первичной и 150-200 А на вторичной обмотке. Обе обмотки распределяются по всему тору.

Особое внимание уделяется первичной обмотке. Каждый слой необходимо заизолировать строительным скотчем или лакотканью, нарезанной полосками с шириной 1,2 см

Проверка

Первая проверка (измерение тока холостого хода) проводится после того, как закончена намотка первички. Тестер в режиме амперметра подключается последовательно вместе с лампочкой накаливания на 40 Вт. Источник света горит, если витков недостаточно, если все в порядке, нить накала розовая. Чем меньше ампер показывает прибор, тем лучше (оптимально ниже 10 мА).

После намотки второй обмотки необходимо проверить трансформатор на обрывы и замыкание между обмотками и на корпус. О разрыве свидетельствует единица на экране тестера при измерении сопротивления обмотки. При замыкании между витками первой обмотки слышится треск и появляется дым. Вторичная обмотка неисправна, если результат на экране на 20 или более процентов ниже контрольного.

Транзисторный усилитель с питанием от одной батареи

Чтобы такой же усилитель работал от одной батареи, его можно собрать по схеме, показанной на рис. 69. По постоянному току транзисторы включены последовательно, образуя как бы делитель напряжения питающей их батареи GB1.

При этом на коллекторе транзистора VI относительно его эмиттера, то есть средней точки между транзисторами (точка б), создается отрицательное напряжение, равное половине напряжения батареи, а на коллекторе транзистора V2 — положительное напряжение, также равное половине напряжения батареи.

Динамическая головка В по переменному току включена в эмиттерные цепи транзисторов: для транзистора VI — через конденсатор СЗ, для транзистора V2 — через конденсатор С2. Таким образом, к в этом случае транзисторы включены по схеме с общим коллектором и работают на одну общую нагрузку — динамическую головку.

Схема другого варианта усилителя с одной батареей в цепи питания и одним конденсатором в цепи динамической головки изображена на рис. 70. И в этом случае транзисторы включены по схеме с общим коллектором, а головка является их общей нагрузкой по переменному току. Проверь оба эти усилителя в действии, подавая на их входы таком же сигнал, как во время опытов с его первым вариантом. Эффект должен быть тот же.

Испытывая усилитель, собранным по схеме на рис. 70, переключи верхний вывод динамической головки на положительным проводник батареи питания, поменяв при этом и полярность включения электролитического конденсатора С2. Усилитель будет работать так же, так как ив этом случае головка по переменному току останется включенной в общую цепь эмиттеров обоих транзисторов.

А если емкость этого конденсатора будет сравнительно небольшой, например 10 мкФ? Такой конденсатор станет оказывать значительное сопротивление колебаниям наиболее низких частот звукового диапазона, в результате они будут сильно ослаблены. С увеличением емкости конденсатора полоса низкочастотных колебаний, воспроизводимая голов кой, расширится. Проверь это опытом.

Тестирование аудиотрансформаторов

Тестирование звукового трансформатора может понадобится по ряду причин. В первую очередь работу проводят перед началом его использования, чтоб понять, достаточные ли показатели обеспечиваются дросселем, обмотками и другими механизмами.

Если трансформатор работает качественно, то разница в музыке незаметна, возникает характерное ламповое мягкое звучание. Но если есть неисправности, то по звуку их легко заметить, так как возникает перекос с сторону средних частот. В то время как низкие не ярко выражены, сигналы поступают не так регулярно, как требуется.

Тестирование обязательно проводится с учетом техники безопасности. После проведения предварительных защитных мер собирается оборудование. К числу приборов, при помощи которых тестируются трансформаторы, относят:

• паяльная станция со стабильными температурами;
• вольтметр цифровой;
• осциллограф для измерения емкости, индуктивности и сопротивления;
• 2-3 запасных провода и тому подобное.

При проведении тестирования смотрят на марку, если речь идет не о варианте самостоятельной сборки. Варианты от непроверенных производителей гудят и шумят даже при подаче нормированной нагрузки. Если бренд трансформатора проверенный, то оборудование никаких сигналов не подает и остается прохладным. Проверяют в обязательном порядке после обмотки паянные соединения, термисторы, диоды, провода, переключатели и транзисторы.

Возможные схематические решения

Обычно используются трансформаторы вида с немагнитным зазором. Проблема использования заключается в зависимости сердечника от внешнего поля, показателей индуктивности первички.

Однотактный

Если растет показатель тока на первичной обмотке, то проницаемость будет уменьшаться, а намагниченность увеличиваться. Индуктивность внутреннего слоя понизиться. Это способствует тому, что оборудование начинает работать в режиме насыщения.

Однотактные ламповые усилители дают возможность через тс протекать току, который вызывает намагничивание. Крепеж более мягкого материала невозможен, кроме того, не поможет решить проблему и увеличение витков первички — насыщение сердечника продолжится. Нужные показатели индуктивности достигаются путем смены количества витков и увеличения ширины зазора.

Двухтактный

Проблема создания двухтактного трансформатора идентичная — получить необходимые показатели индуктивности обмотки, но не допустить входа в режим пресыщения.

Для этой цели используется методика создания зазора, а также увеличение твердости магнитной стороны сердечника. Последний помещают в поперечное магнитное поле, которое выступает в роли магнита для середины.

Проведение питания таким образом решает сразу несколько проблем. В первую очередь повышает индуктивность первички. Это означает, что и увеличивается значение магнитной проницаемости. Сердечник не перемещается в режим пресыщения и стабильно работает. Тор наматывается на детали, при этом один является магнитомягким, а другой твердым.

Виды

Трансформатор звукового типа работает от сопротивления источника на сопротивление нагрузки. Это неоспоримая аксиома, вне зависимости от того, в какому типу относится тс — меж каскадному или выходному.

Устройство передачи звука подключается к первичной обмотке оборудования. У него есть сопротивление, вторичка подключена к нему. Принцип работы далее определяется типом трансформатора.

Межкаскадные

Эти устройства практически не выпускаются современными производителями. Дело в том, что принцип их работы основывается на передаче импульса между двумя сопротивлениями или импедансами. Это не удобно и приводит к потере коэффициента полезного действия.

Выходные

Выходного типа тс функционируют не от импедансов обоих, а от конкретного сопротивления источника. В зависимости от вариации оборудования это может быть тетрод или пентод, которые подключены к активному сопротивлению.

Требования к трансформаторному изделию

Для того чтобы собрать выходной трансформатор своими руками – в первую очередь потребуется разобраться в следующих вопросах технического характера:

• По какой схеме будет включаться данный трансформатор.
• Какую звуковую мощность планируется получить на выходе усилителя с его помощью.
• Какими должны быть намоточные характеристики этого устройства.

Важно! Лишь при условии правильного выбора всех перечисленных выше параметров удастся сконструировать высококлассный усилитель с прекрасными характеристиками звучания во всем диапазоне частот. Рассмотрим каждое из условий получения качественного усиления более подробно

Рассмотрим каждое из условий получения качественного усиления более подробно.

Устройство и принцип работы усилителя звука

Усилителем звука называется комплект деталей, установленный на плате, с входом и выходом, для работы которого необходим внешний источник питания. Усилитель мощности (УМ) всегда расположен на выходе, поэтому его называют оконечным.

Такое устройство может усиливать:

• частоту звука в целом (УЗЧ);
• низкую частоту (УНЧ);
• мощность высокой частоты (УМЗЧ).

Выполняется как часть (функциональный блок) аппаратуры или самостоятельное устройство.

Для больших антенн и громкоговорителей требуются усилители с высоким коэффициентом усиления (десятки или даже сотни кВт). Он достигается одновременным повышением тока и напряжения. Эти устройства бывают бестрансформаторные и трансформаторные.

Самый распространенные в быту ламповые трансформаторные усилители. В профессиональном оборудовании трансформатор используется, если необходимо сгладить звенья длинной проводки, разведенной по сравнительно большой площади.

Основной недостаток использования в усилителе звука трансформатора – увеличение габаритов и веса.

УМЧЗ усиливает сигналы, содержащие информацию о звуке в телемеханике, вычислительной и измерительной технике, дефектоскопии. В этот вид усиливающей аппаратуры кроме УМ устанавливается предварительный усилитель с эквайзером или регулятором тембра и громкости. Его предназначение – доведение напряжения и мощности до показателей, необходимых для функционирования оконечного УМ, подключенного к модулятору приемника, наушникам, колонкам.

УНЧ встраиваются в радиотрансляционное, звукозаписывающее и звуковоспроизводящее оборудование, в том числе в транспортных средствах.

Выход усилителя звука (УЗ) может быть одно- или двухкаскадный, работающий в одном из трех режимов:

• А (однотактный) – транзисторы и лампы расположены в линейном порядке, УЗ без режимов ограничения тока, перенасыщения;
• В (двухтактный) – все активные элементы воспроизводят однополярный сигнал практически без искажений, нелинейные искажения компенсируются транзисторами или лампами;
• АВ (двухтактный) – промежуточный режим между А и В;
• D – для работы в ключевом режиме путем преобразования входного сигнала в ШИМ-импульсы, управляемые выходным ключом, звук восстанавливает выходной LC-фильтр.

Можно ли собрать ламповый усилитель на торе

Силовой трансформатор выбирают для лампового усилителя, но делается это с учетом определенных технических характеристик. Принцип работы тороидального устройства состоит в том, что оно преобразовывает переменный ток с одними показателями напряжения в другое. При этом возможно нескольку схематических решений: однотактный или двухтактный.

Тороидальные тс в любом случае имеют идентичные конструктивные особенности. В частности, устройства состоят из:

• диска из металла с определенным радиусом (обычно используется качественная сталь);
• прокладки для изоляции прибора;
• вывода первичной обмотки;
• вывода вторичной обмотки;
• инструментов, обеспечивающих изоляцию вторички и первички;
• экранирующей обмотки;

• изоляции сердечника трансформатора;
• предохранителя;
• приборов для крепежа элементов;
• изоляции основной части;
  специального тороидального сердечника.

Именно последний — тороидальный сердечник — отвечает за специфику работы тс. Обмотки соединяются при помощи магнитного провода, технологические характеристик его различаются в зависимости от вида трансформатора.

Основные характеристики

Перед тем как намотать выходной трансформатор для 6П14П следует более подробно ознакомиться с его конструкцией, имеющей следующие характеристики:

• В состав преобразователя входят две обмотки, представляющие его первичную и вторичную многосекционные катушки.
• Трансформатор для лампового устройства наматывается на сердечнике Ш30.
• Толщина набора его пластин составлять 36 мм.

Для размещения обеих катушек выходного трансформатора под двухтакт на 6П14П размеры его рабочего окна необходимо выбрать не менее чем 60 на 30мм.

При таких конструктивных данных преобразователя его намоточные параметры принимают вполне конкретные значения, которые рассматриваются в следующем разделе.

Намоточные характеристики выходного трансформатора

Для того чтобы намотать выходной трансформатор для двухтактного усилителя на 6П14П потребуется изготовить двойной каркас, искусственно разделенный специальной перегородкой.

Расположение намоточных секций на каркасе трансформатора для ламп 6П14П, а также схема подключения первичной и вторичной обмоток изображены на фото.

Каркас первичной обмотки имеет шесть одинаковых по размеру секций, каждая из которых содержит по 300 витков. Вторичная катушка поделена на 4 отделения, содержащие по 44 витка.

Последовательность намотки

Последовательность их намотки своими руками выглядит так:

• В первую очередь наматываются витки в секциях каркаса, обозначенных на фото номерами 1,8,2,7,3.
• После этого частично намотанная конструкция снимается со станка и разворачивается на 180 градусов.
• На следующем этапе работ продолжается намотка оставшихся секций, пронумерованных цифрами 4,9,5,10,6.

Все отделения первичной обмотки выходного трансформатора для лампового усилителя на 6П14П соединяются между собой по последовательной схеме. В отличие от нее вторичная катушка состоит из двух половинок, включенных последовательно, каждая из которых содержит в своем составе две параллельно подсоединенные секции.

Последнее означает, что при секционном построении вторичной обмотки упрощается ее согласование с нагрузками различной величины.

Кроме того, данный подход к намотке катушек своими руками позволяет получить симметричную схему с малым коэффициентом индуктивного рассеяния. Благодаря этому собранный каскад отличается прекрасными АЧХ и ФЧХ характеристиками.

Индуктивность

При той же схеме установите частоту 25 Гц. Не касайтесь выводов первичной обмотки, это опасно!
Увеличивайте напряжение с усилителя, пока не добьетесь показаний амперметра в 0,3 А. На вольтметре должно быть
примерно 15 V для 25 W транса, 20 V для 50 и 27 V для 100 W.

Чтобы сравнить искажения по басу для различных трансформаторов, измерьте ток на уровнях 4,
8, 12, 16, и 20 V. Постройте график зависимости тока от напряжения (Помните, частота 25 Гц!).
Трансформатор с наименьшим значением тока и прямолинейной зависимостью, обладает наименьшими
искажениями в НЧ диапазоне.Трансформатор с высоким значением индуктивности не обязательно должен
иметь меньшие искажения против транса с меньшей индуктивностью.

У высокоиндуктивного может оказаться очень нелинейной зависимость тока от напряжения.
Одновременно, низкоиндуктивный будет как раз линейнее, т.к., возможно, имеет воздушный зазор в
сердечнике, оказывающий линеаризующее действие.

Я провел серию измерений для некоторых трансформаторов, только частоту взял не 25 Гц, а 20 Гц.
Данные сведены в табл. 2. Худшие результаты у Fisher, который рано влетает в насыщение. На 4 V
трансформатор Luxman MQ-80 имеет наименьшее значение тока — 23 mА и, соответственно,
самую большую индуктивность. Однако, это не лучший среди всех, так как зависимость опять-таки
нелинейна. Трансформаторы Copland, Dynaco Mklll, Luxman MQ-80 очень линейны и дают наименьшие
искажения по басу среди тех, что были у меня на руках.

Варианты схематических решений

Самый простой усилитель класса низких частот состоит из двух одинаковых транзисторов, подключенных через эмиттер (биполярный транзистор), и выходного трансформатора, первичная обмотка которого состоит из 2-х одинаковых половин. Питание из внешнего источника на транзисторы подается через первичную обмотку.

На один транзистор подается положительное, на второй – отрицательное напряжение, которое периодически меняется на противоположное. Транзисторы работают поочередно, поэтому прибор называется двухтактным. Токи суммируются к обмотке, оконечный трансформатор выдает более низкие и мощные колебания.

Для повышения мощности в схему включаются резисторы, снимающие напряжение смещения с транзисторов. На трансформатор ток подается через половинки вторичной обмотки, соответствующие половинкам первичной. Высокие частоты на выходе отделяет конденсатор. Для питания такого УЗ можно использовать сетевой блок питания или батарейки.

В двухтактном УМЧЗ 2 трансформатора: входной (предварительный) и выходной (оконечный), напряжение на транзисторы подается из первого. Один транзистор открывается, второй остается закрытым, через какое-то время положение меняется на противоположное. Для питания требуется блок из резисторов, конденсаторов, сетевого фильтра, силовых транзисторов, переключающих напряжение.

Выходной трансформатор на 3,6 ком

Подходит для однотактников на тех же лампах (6С4С, ГУ50 и пр.)
Первичка – 2400 витков ПЭВ-2 0,35 мм. Три секции по 5+10+5 слоёв, в
каждом слое 120 витков. R акт – 108 ом.
Вторичка тем же проводом 120 витков, отвод для 4-х ом от 85-го витка.
Две секции по четыре параллельных слоя. Всего восемь параллельных
слоёв.
R акт вторички – 0,7 ома. Приведённое – 280 ом.
КПД – 89%.
И ещё один выходной трансформатор для однотактника.
Кто-то скажет 2400 витков – мало. Согласен. Но ведь и сопротивление
первички надо бы удерживать хотя бы в пределах 100 ом.Вот ещё один вариант — компромиссный.
Первичка – 3120 витков провода ПЭТВ-2 0,315 мм. Три секции (6+12+6
слоёв по 130 витков в слое). R акт – 182,5 ома.
Вторичка – 113 витков ПЭТВ-2 0,41 мм, отвод от 80-го витка для
4-хомной нагрузки.
Две секции по шесть параллельных слоёв. Всего – двенадцать
параллельных вторичек.
R акт вторички – 0,33 ома. Приведённое – 250 ом.
Приведённое к аноду сопротивление первички – 6,53 ком.
КПД = 93,4%.
Такой транс работал у меня с УО186 (Ri = 1,1 ком).

Схема защиты от замыкания на землю

Контур заземления — это ток, который течет от источника звука к усилителю через заземляющий экран входных аудиокабелей. Этот ток будет улавливаться на входе усилителя и вызывать раздражающий гул. Советуем использовать дополнительную цепь, расположенную между заземлением основной схемы и соединением шасси, чтобы убрать ток контура заземления:

При нормальных условиях работы токи контура заземления низкого напряжения протекают через резистор (R1). Резистор уменьшает этот ток и разрывает контур заземления. В случае сильного короткого замыкания ток короткого замыкания может протекать через диодный мост к земле. Конденсатор фильтрует любые радиочастотные помехи, улавливаемые шасси.

Заземление основной схемы подключается к цепи защиты контура заземления на клемме «PSU 0V». Затем цепь защиты контура заземления подключается к шасси от клеммы «Шасси». Соединение с шасси может осуществляться с помощью того же болта где соединяется провод заземления или в другом месте.

Если используете цепь защиты контура заземления, обязательно изолируйте все входные и выходные разъемы от корпуса. В противном случае будет прямой путь от заземления основной схемы к шасси, и цепь защиты контура заземления будет обойдена (то есть бесполезна).

Схема защиты контура заземления может быть собрана на отдельной печатной плате.

Виды согласующих трансформаторов

Наибольшее применение на практике получил звуковой согласующий трансформатор входного и выходного типов. Для усилителей на транзисторной элементной базе используют устройства серии ТОТ (оконечный транзисторный), а на ламповых элементах ТОЛ (оконечный ламповый).

В качестве входных получила применение серия ТВТ (входной транзисторный).

Для антенны применяют устройства тороидального типа на ферромагнитных кольцах или конусах необходимого диаметра. Отметим, что для таких трансформаторов не обязательна сплошная намотка по сечению магнитопровода. Достаточно провести через внутреннюю часть прямые проводники, что позволяет сэкономить на производстве за счет уменьшения потребности в электротехнических материалах.

https://youtube.com/watch?v=3ZdyV5162hQ

Задачи, решаемые анодно-накальным трансформатором

Электронный трансформатор для питания лампового усилителя отвечает за накал ламп. При наличии некоторых конструктивных недостатков – например, падения выходной мощности и необходимости в прогреве ламп – присутствие устройства в схеме лампового усилителя обеспечивает:

• Снижение чувствительности техники к перепадам питающего напряжения.
• Уменьшаются искажения сигнала, источники которых – каскады лампового усилителя.
• Ликвидируется опасная для человека и элементов схемы усилителя анодная составляющая напряжения (300 В).
• В цепи отсутствует подмагничивание.
• Улучшается качество звучания.

Указанные положительные особенности реализуются на фоне мощности лампового усилителя, которая достигает 4…6 Вт (и более, если используемая акустическая система – с хорошей чувствительностью). Коэффициент усиления варьируется за счёт использования ламп с иными характеристиками. Экранирования анодно-накальный трансформатор не требует, но повышает требования к качеству изоляции обмоток первичной и вторичной обмотки: там присутствует опасное для жизни напряжение.

Для реализации преимуществ потребуется подключение усилителей по симметричной мостовой схеме, что упрощает требования к трансформатору: в частности, не нужно фильтровать анодное напряжение, снижаются требования к синхронности накала ламп. Коэффициент трансформации устройства принимается в соотношении не более чем 1:2. Тогда трансформаторы питания для ламповых усилителей обеспечат не только инвертирование фаз, но и сыграют роль согласующих, гарантируя ту самую гальваническую развязку, отсутствие которой часто становится причиной появления неприятных помех и фона.

Важно! Для прогрева элементов схемы лучше начинать прослушивание музыкальных и звуковых фрагментов через 60 минут

Проектировка печатной платы

Спроектирована печатную плата усилителя через онлайн-программное обеспечение.

Эта печатная плата предназначена для одного канала, поэтому если делаете стереоусилитель, то нужно собрать две одинаковые платы.

Советы по разводке печатной платы

Существует четыре основных принципа, которые учитывайте при разработке печатной платы УМЗЧ:

1. Ток, протекающий через проводник, создает магнитное поле которое может генерировать ток в параллельном проводнике.
2. Ток, протекающий в проводящей петле, создает магнитное поле. Величина тока пропорциональна площади внутри петли.
3. Индуктивность препятствует протеканию тока. Длинные и тонкие дорожки имеют большую индуктивность чем короткие, толстые.
4. Конденсатор последовательно с индуктивностью создает резонансный контур.

Дорожки ведущие к неинвертирующей петле входа и обратной связи, должны быть проложены далеко от источника питания и аудиовыхода, чтобы предотвратить появление сильных токов в слаботочных дорожках. Если прокладка дорожек с малым током вблизи путей с сильным током неизбежна, используйте их под углом 90 °, но никогда не параллельно.

Если разместите клеммы для цепей с высоким и низким током на противоположных сторонах печатной платы, их будет проще расположить далеко друг от друга.

Поскольку заземление питания и сигнальное заземление необходимо держать раздельно, на нижней стороне печатной платы есть две плоскости заземления которые не связаны электрически. Одна земля несет заземление питания, а другая земля несет заземление сигнала. На верхней стороне печатной платы пути источника питания, выход и цепь Зобеля проложены через плоскость заземления. Трассировки контуров входа и обратной связи проходят через плоскость заземления сигнала.

Чтобы уменьшить влияние индуктивности, лучше чтоб все пути были как можно короче

Это особенно важно для развязывающих конденсаторов блока питания, контура обратной связи и Зобеля. Все они размещены как можно ближе к контактам микросхемы, чтобы сократить длину

Расчет сварочного трансформатора на тороидальном сердечнике

Трансформатор является главным узлом сварочного аппарата независимо от его конструкции. При самостоятельном изготовлении этого элемента возникает много вопросов: Как выбрать форму магнитопровода? Какой требуется намоточный провод? Как сделать расчет необходимого количества витков?

Тороидальный трансформатор имеет ряд преимуществ перед трансформаторами другого типа:

• Равномерное распределение обмоток;
• Снижение массы на 20…30 % при сохранении мощности;
• Сниженные токи Х.Х. в 10…20 раз;
• Высокий К.П.Д;
• Уменьшение полей рассеяния;
• Низкий уровень шума.

Если приложить определенные усилия для создания тороидального трансформатора своими руками, то можно получить свой уникальный набор характеристик устройства, которое удовлетворит все потребности при работе со сваркой. И даже более того – можно учесть текущие реалии нашей действительности такие как, например пониженное напряжение в сети вашего дома.

Из руководящих документов таких как, например «ПУЭ», известно, что для продолжительной работы требуется 1 квадратный миллиметр сечения меди на каждые 5 ампер тока, а при использовании алюминия 2 ампера. Исходя из этих данных, вычисляем сечение проводов в устройстве для меди:

1. Первичная обмотка=42,3/5=8,46 кв. мм, ближайший стандарт сечения это 10.
2. Вторичная обмотка=300/5=60 кв. мм, выбираем следующее по стандарту сечение в сторону увеличения это 70.

Применяем условие продолжительности нагрузки 40 процентов, так как никто не работает все время под нагрузкой. В этом случае сечение можно уменьшить в два раза, тогда получаем:

1. 8,46/2=4,23 ближайший стандарт сечения -6 кв. мм.
2. 60/2=30 следующий стандарт 35 кв. мм.

Как упростить задачу по намотке витков на сердечник

Зная как создать трансформатор во всех подробностях и всеми данными, остается перейти к практической работе, но намотка витков представляет собой достаточно трудоемкий процесс, требующий особой концентрации внимания. Правильность намотки также имеет значение и напрямую влияет на характеристики устройства, которое в итоге получится.

Но для таких случаев в помощь людям существует специальное устройство, станок для намотки тороидальных трансформаторов, цена такого приспособления не высока, но купить его не просто, поэтому на рынке часто встречаются самодельные устройства, и если почитать соответствующую литературу, то можно попробовать сделать этот станок самому.

Литература

1. Источники питания радиоэлектронной аппаратуры: Справочник под ред. Г.С. Найвельта, — М.:Радио и связь, 1986.
2. А.К. Шидловский и др. Транзисторные преобразователи с улучшенной электромагнитной совместимостью, Киев: Наукова думка, 1993.
3. Д. Андронников, SE на RB300, Вестник АРА № 3.
4. В.Ф. Власов, Электронные и ионные приборы, Москва: Радио и связь, 1960.
5. Infenion, thinQ!TM SiC Diode Chips.
6. И.И. Буданцев, А.Р. Сиваков, Электропитание установок связи, Ленинград 1957
7. Л.А. Бессонов, Теоретические основы электротехники, Москва: Высшая школа, 1978.
8. Б.И. Терентьев, Электропитание радиоустройств, М.: Связьиздат, 1958.

Похожие записи:

Как выставить зажигание с помощью стробоскопа? Сигнализация действия защиты и автоматики Подключение потолочного светильника со светодиодами Книги по ардуино Правильная пайка проводов паяльником Птф солярис