Главная СЭП



холодильшпшм? Коща он включается, у меня свет гаснет почти на секунду - понятно, что ни о каком „Пилоте" ие может быть и речи. Все мои магнитозапи-си полны холодильниковых изъянов (магнитофон „ТЕАС V-6030", проигрыватель CD „ТЕАС VRDS-10").

Вопрос № 5. Имеет ли какие-нибудь особенности электропитание усилителя ДЛЯ сабвуффа? Мой самодельный сабвуфер на двух кинаповских лопухах (не путать с [выпускникашг Института киноинженеров]) использует мостовой УМЗЧ с источшпсом на перемотанном торе от лабораторного источника с вашей фотографии, К50-18, 2 шт., 15000 мкФ x 50 R На басах он хрипит, даже если удваиваешь емкость, в питании при ЭТОМ - сверхнизкочастотная пульсация с какими-то выбросами. М. Штейнгарт, г. Красное Село

<<<

Мы планируем продапж1Ггь публикацию статьи „Электрапггание аудиоаппаратуры". Новые материалы дадут ответы на большинство вопросов, заданных читате.чями. А на некоторые вопросы я отвечу прямо сейчас.

М штешгарту, Для борьбы с холо-д1шьшшом нужны две меры. Первая - хороший сетевой фильтр для снятия высокочастотной помехи и безудержное увеличение конденсаторов во всех цепях электршиташи. Если вы защищаете магшггофон, ТО добиться постоянной времени (т = cu/i„) в од-ну-две секунды нетрудно. Это поможет. В „Ямаху" тоже полезно добавить конденсаторе, НО высокочастотных (К52-1) и прямо на плату УНЧ. Ваш сабвуфер на лопухах хрипит, так как тороидальный трансформатор подмаппгчивается по вторичной о&чотке. 30000 мкФ ~ явно мало. Утройте. Объяснения - в первой статье „Электропитание".

т. борисов/. Hirraraie присылайте, а то я, как и М. Штейнгарт, борюсь с холо-дильшгком. Жить с сетью не надо. Ваша С. Луша. (На остальные вопросы ответы в статье.- к. никгтти.)

а. еровирву. Выходное сопротивление источника измерить не сложно, но и не так просто. Даже в оггсутствие омических потерь оно имеет место. А то. что предаагаем измерять мы, определяется тестером на постоянном токе и правильно сделанный, сбалансированный источшпс характеризует вполне.

Например, если шиание усилителя - 100 В, а = 2 Ом, то /гых.« 1- 2 Ом.

Если трансформатор и конденсаторы современные, го объем, занимаемый последгапаи, обьино в два раза меньше

трансформаторного. Например, 1 дм-"* и 8 кг тороидального трансформатора (400 Вт) и 10 штук японских конденсаторов „КиЬусоп" 10000 мкФ x 63 В. Старые конденсаторы (К50-18) существенно крупнее.

За потерю шарма (С. Л.):

...Увы, мой друг, когда б моложе

и лучше качеством была...

...Я съездила бы вам по роже

за столь обиднью слова...

в. шадрину. Уважаемый товарищ военнослужащш1! Конечно, все дело в ТПП. Они действительно крепкие, да же зеленые, но намотаны картоном и в УНЧ не годятся. Возьмите ваши спецсердечники и намотайте на пару (получится 120 x 70 x 60) 440 витков первичной обмотки проводом диаметром 0,9 мм (один слой снаружи тора, два внутри). Войдет около 100 м провода, то есть сопротивление будет примерно 4 Ом. Дальше справитесь - при нали чип хороших конденсаторов (чешские электролиты от ЕС1040 за 15 лет подсохли) у Вас не будет проблем.

100 А в первичной сети УНЧ бывает только в импульсе и редко. Нужна хорошая сеть и очень мощцый трансформа тор с малым рассеянием. Резистор-датчик нужен в сотые доли ом.

Р. S. Место и погоны в академии для меня попридержите. Подучусь немного-и соберусь к Вам.

К. К. Перерыв с момента предыдущей публикации (см. статью „Электропитание аудиоаппаратуры: мифы и реальность", „АМ" № 1 (18) 98) показал, что сретт читате.чей журнала немало таких, кто интересуется проблемалга разработки аппаратуры. Жанр „АМ" своеобразен - мы не создаем научнорехш!-ческий лнал, так как разрабатывать устройства должны специалисты, которым нужны совсем другие статьи. Но не хочш ся быть и путеводдггеяем по магазинам - разумная доля техшгчеснюй науки небесполезна простому слушателю. Поэтому вдвойне приятно, когда статья с техническим уклоном получает читательские оттагики.

Итак, предыдущее повествование скорее поставило ряд вопросов, чем дало ряд ответоа Главный вопрос - как же все-таки спроекпфовать отгтималь ную систему электропитания (СЭП) для ус1шителя низкой частоты - остался открытым.

Луша. Конечно! Представьте, что в первой же серии детектива всех пойьш-ли и осудили!

К. К. Тем не менее, мы вьшснили, что сделать СЭП по уму вовсе не просто. В качестве одной из важных проблем мы назвали импульсное токопотребление

СЭП от сети: комбинация трансформатор - диоды - ко1щенсатор потребляет от сети мощные короткие импульсы, создавая массу проблем. Разборка четырех усилителей, проведенная при подготовке предыдущей статьи, показала, что проблема импульсного токопотребления интересует только нас: ни в одном из усилителей не исполк!уют-ся даже небольшие дроссели в цепях электропитания.

В „Marantz РМ-53", например, используется маломотцный силовой трансформатор с сопротивлением первичной обмотки r„ = 17,8 Ом и небольшая eшocть фильтра (Сф = 6800 мкФ) - можно не забоп-ггься о наличии мощных импульсоа В „Корвете УМ-088", несмотря на пару могучих трансформаторов и целую батарею когщенсато-ров, везде, где только можно, в силовых цепях используются тонюсенькие про-водочки - злобных импульсов как не бывало, как. впрочем, и хорошего звучания.

А вот в „УатаЬа АХ-1050" импульсы встают во весь рост, достигая во вторичных цепях трансформатора на шпсах звуча1П1я ста ампер.

Луша. И что же? Птюхо тпрает наша „Ямаха"?

К. К. Плохо не плохо, но могла бы играть лучше. Вот с ней мы и поэкспериментируем. Соберем в соседней комнате нашей подружке новый СЭП (рис. 1).

Луша- Замечу, что он вдвое тяжелее самой подружки и вчетверо тяжелее меня!

К. К. Теперь правее сечения АА никаких импульсов нет. а саму „ АХ-1050", вернее, маломощный „остаток", мы подключили через тот самьш фильтр „Пилот", который обругачи в прошлы!! раз. И что же? „АХ-1050" зазвучала существенно приятнее! Заметно ярче, натуральнее стало звучание в моменты большой громкости, исчезла характерная „кашеобразность" органного звучания, барабаны, и так изрядно сотржав-шие жилище, стали больше походить на оркестровью, а не шумовые принадлежности.

Луша- А теперь уберем тяжести: закоротим и оторвем Сф2.

К- К. В питании усилителя теперь присутствует пульсащга напряжения, но пу.льсашш тока вб.1шзи „АХ-1050" как не было, так и нет: Сф( остались в дрдтой комнате!

Луша. „Ямаха" заиграла похуже, но все равно приятнее, чем в исходном варианте.

К- К. Диагноз ясен! Даже при столь великолепной компоновке, какая имеется у., АХ-1050", соседство прештзион-ных узяоБ ус1шителя низкой частоты и



Здесь протекают импульсы тока

Здесь импульсов уже нет


к УНЧ

Рис. 1. Эксперимент с .Yamaha АХ-1050". Исключение импульсного токопотреблеиия в непосредственной близости от У Н Ч заметно изменяет звучание. Сф, = 22000 мкФ х 100 В; 1ф = 20 мГн х 20 А

цепей с гектаамперами крайне нежелательно.

Как уже, наверное, догадался читатель, единственным надежным способом борьбы с импульсами тока является дроссель. Даже матенький (500 мкГн) дросселек, с ролью которого хорошо справляется индуктивность рассеивания трансформатора, заметно „размазывает" импульсы, снижая степень их вредоносности.

При достаточно большой величине дросселя

Ц,2>УК/1 (1).

где й„ - входное сопротивление УНЧ со стороны клемм электропитания,/ = 50 Гц, Y = 0,1... 0,12 - вычисляемый коэффициент, ток дросселя оказывается непрерывным и фильтр работает как обычный ФНЧ, выделяя сред-невыпрямленное напряжение. При

амплитудное

значение -

значение

Рис. 2. Зависимость выходного напряжения LC-фильтра СЭП от тока потребления и величины 1ф

1ф, < ток обрывается и напряжение возрастает, в пределе стремясь к амплп-тудному значению U.

Понятно, что последний вариант оказывается во многих случаях предпочтительнее: никаких импульсов, да и напряжение, снизившись до определенного уровня, остается стабильным. (Даль-

Пара.зитиый параметр, описывающий ыеидеаль-ность магнитной связи обмоток.

нейшее падение f/сэп связано и с омическими потерями, рис. 2.) Однако, даже выбрав ток нагрузки, при котором ток дросселя еще остается непрерьгеным, достаточно большим (4, « 0,5 А), мы получим согласно (1) 1ф2« 250 мГн. Такой дроссель (0,25 Гн х 0,5 А) уместится на детской ладошке. Но ведь и пиковый ток потечет через него! А дроссель „толстеет" пропорционально квадрату тока. Изделие 0,25 Гн х 25 А надо возить на грузовике!

Разумный компромисс заключается в использовании так называемых „насыщающихся" дросселей. На малых токах они имеют большую индуктивность, а на больших индуктивность надает. Такой дроссель невелик (в нашем случае - размером с половину силового трансформатора). В реальней ситуации выяснить приемлемый характер токопотреб-ления и, соответственно, определить параметры фильтра можно лишь путем непростых машинных расчетов, подкрепленных экспериментом.

Широкий диапазон токов потребления, при которых f/can остается почти постоянным, обеспечиваемый при использовании насыщающихся дросселей, позволяет эффективно применять линейные стабилизаторы напряжения (ЛСН, рис. 3). Их использование (например, в усилителях „Кге11") позволяет добиться следующих преимуществ:

- выходное сопротивление СЭП резко падает. Например, в точке В оно существенно ниже, чем в точке В. Эта ситуация наблюдается даже при достаточно больших токах, главное, чтобы сохранялась определенная разность потенциалов точек В и В Д{/вв;

- выходное напряжение СЭП становится постоянным. Теперь не надо заботиться о том, что в режиме молчания напряжение питания УНЧ подскочит на 20-25%.

Но и недостатков в системах, использующих ЛСН, немало. Вот основные:

- повьпиенные энергопотери. Нестабильность бытовой сети (+10-15%) приводит к необходимости выбора немалой величины Af/eB что в мощном усилителе приводит к дополнительным потерям 100 150 Вт;

- несмотря на большую величину Сф), без большой Сф2 не обойтись, иначе придется делать регулирующий элемент (РЭ) ЛСН широкополосным: даже средиечастотные компоненты тока потребления замкнзтся через РЭ, а не через Сф2;

- следует признать, что помимо недешевых 1ф и Сф2 мы „нажили себе" еще и немалое по размеру устройство - ЛСН со своим радиатором. Ясно, что пойти иа такие приобретения могут только создатели иедешевых усилителей. Сам по

к диодам выпрямителя

В кУнч

Рис. 3. Линейный стабилизатор напряжения (ЛСН) в составе СЭП наиболее эффективен при наличии LC-фильтра с насыщающимся дросселем

себе стабилизатор - вещь несложная, тем более что подойдет простейший (рис. 4). Только надо учесть, что РЭ придется рассчитьшать на пиковые токи усилителя (читай - акустических систем): Сф2 здесь ие помощник. При современной элементной базе эта .задача решается, были бы деньги у покупателя;

- и последнее. Далеко не все производители убедились в том, что стабилизированное питание - обязательное условие движения к high end. Каждый ведь идет своим путем.

Луша. И, говорят, добивается успехов, извлекая из любой ситуации ее положительные свойства.

К. К. Конечно. Есть в использовании ЛСН и технологические плюсы. Силовой трансформатор, диоды, дроссель, конденсатор теперь могут быть едиш>1-ми на два канала. Это проще и дешевле. Конденсатор Сф2 целесообразно „рассредоточить" по потребителям, например, если используется параллельное включение транзисторов: ток его заряда теперь постоянен, и ие надо бояться его проникновения на плату усилителя низкой частоты. Угфощается построение каскадов усиления и стабилизация режимов. Функция токовой защиты усилителя может быть передана ЛСН.



нестабильное литание

генератор тока


мощный регулирующий элемент

источник опорного напряжения

стабильное питание

Рис. 4. Простейший линейный стабилизатор напряжения. В качестве генератора тока может использоваться резистор, в качестве источника опорного напряжения - стабилитрон. Коэффициент усиления регулирующего элемента по току должен бьп-ь большим

По-моему, одна из nptPiim отсутствия массового применения ЛСН в усилителях кроется в том, что серийный производитель морально не готов к существенной смене идеологии „усили-телестроения", и решающим фактором является то, что неясно, готов ли покупатель платить за ЛСН дополнительные деньги.

Луша. Ну и что? Складно, конечно, излагаешь, слов нет... После наших бесед - хоть экзамен сдавай про(})ессору. А что же делать читателю, которьо! к тому же еще и слушатель?

К. К. По порядку. Во-первых, мощному усилителю делать отдельный подвод тока толстым проводом. Очень мощному - прямо от распределительного щитка.

Во-вторых, никаких фильтров. Даже самых лучших. Фильтры нужны маломощной аппаратуре, а не усилителю низкой частоты.

В-третьих, если руки чешутся что-то „улучшить"- можно реализовать схему, показанную на рис. 1, либо попробовать установить ЛСН - места под крышкой усилгггеля всегда хватит. Но и то и другое непросто. Имей наш журнал раздел „Умелые руки", я бы подсказал, как это сделать.

Луша. Умелые руки не чешутся...

К. К. Не так давно замечательный специалист В. М. Зуев отвечал на письмо одного из нашггх читателей по поводу использования импульсных вторичных источников электротггания в мощных УНЧ. Автор письма, на чьем счету, по-видимому, имеются удачные попытюг создания импульсных ИСТ0ЧШ1К0В, выступает в качестве их активного пропагандиста. Попрхзбую поддержать В. М. Зуева в его ответе, тем более что на первый взгляд может показаться, что прав чггга-тель: действительно, почему импульсные (ключевые) СЭП, уверенно завое-

вавшие ЭВМ, телевизоры, массу другой аппаратуры, практически не используются в ,звуковых" усилителях?

Для того чтобы ответить на постав-ленньп! вопрос, рассмотрим простейшую структурно-функциональную схему ключевого источника, рис. 5. Он использует выпрямитель и фильтр сетевого напряжения {iy, управляемый инвертор („переворачиватель") (2), преобразующий постоянное напряжение +300 В в высокочастотное (десятки килогерц) импульсное переменное двупо-лярное с возможностью регулировки ширины импульса; высокочастотный трансформатор (3); вторичный выпрямитель (4), формирующий мощную однополярную импульсную последова-тетьность с широтно-импульсной модуляцией. Постоянная (медленно меняющаяся) составляющая цлшульсной по-

она может быть и больше. Выходит, что стоимость УНЧ может удвоиться, если установить туда импульсный источник.

Третье. Если мы называем проблемой наличие помехи от персключетгя ключей микросхемы-вычислителя проигрывателя компакт-дисков, то колоссальная импульсная помеха, создаваемая импульсным исгочнпком, порождает суперпроблему. Думать, что повышение частоты коммутации разрешит ее, „разнеся" спектр сигаала и спектр помехи на оси частот (как считает автор письма), значит предаваться иллюзиям. Наличие элементарных знаний в области нелинейных преобразований помехи подскажет, что просто эта задача не решается. Я уверен в том, что она разрешима, и зншо, как это сделать. Но в 1 доллар за ватт при этом я не уложусь.

®

®

©

сеть 220В


к УНЧ

Рис. 5. Простейшая структура СЭП с импульсным (ключевым) преобразованием

следовательности, выделяемая фильтром нижнггх частот ФНЧ (5), будет зависеть от относительной ширины импульса.

Таким образом, рассмотренное устройство вьшолняет функции гальваги!-ческой развязки, трансформации, выпрямления и регулирования, в том числе стабилизации вьгходного напряжения. Возможности таких источников npaKTtraecKH безграничны, что обеспечивает им широчайшее применение. Однако кратко расскажу, почему мы ие видим их в усилителях низкой частоты.

Перте. УНЧ потребляет ток, спектр которого очень широк. Наличие на пути этого тока ФНЧ (5) и присутствие цепи ООС ставит весьма сложные TexHtPie-ские проблемы, решить которые с гарантией можно лишь при наличии большой (сравнимой с Сф в обычных УНЧ) емкости фильтра (5). Это дорого, так как одна большая и недешевая емкость уже используется.

Второе. Стоимость мощ1п.1х ключе-вьгх источников, обладающих высокой надежностью,- около 1 доллара за ватт пиковой мощности в крупносерийном производстве. В нашем случае, когда есть ряд дополнительных требований,

Наличие помехи от импульсного источ1шка, даже от неплохо экранированного, воздействует на звуковые образы весьма и весьма разрушшоще.

В стабилизированных импульсных источниках плотно стоящ1ш „лес" составляющих спектра помехи с шагом 100 Гц путем многократных детектирований, модуляций и других нелинейных преобразований на элементах тракта становится неотъемлемым участником событий, в том числе и музыкальных. „Ушастые" аудиофилы при этом жалуются на „транзисторный" призвук в ламповых УНЧ, „хщфровой" призвук в аналоговых устройствах, утрату „воздуха", „уплощение" стереопа-норамы, потерю прелести натурального звучания...

Луша. ...слабость в членах и том.че-ние духа. В общем, все ясно. Потаете импульсным источником передатчики „Радио Модерн"- и питайте, а усилители низких частот - ни-ни. Разве что ав-томобильт.1е, где сам сидишь внутри колонки...

К. К. Но это уже тема для другого разговора.

Окогсчаше следует



0 1 2 [3] 4


0.032