Описание и рекомендации по повторению мощного двухполярного источника питания для высококачественного УМЗЧ высокого класса.

В источнике питания имеется высокое напряжение, опасное для жизни!

Соблюдайте правила электробезопасности и будьте предельно осторожны!

Пользуйтесь инструментами с изолирующими ручками, перед механическими или монтажными работами не забудьте обесточить источник питания, вытащив сетевой кабель из электрической розетки. Измерения напряжений и токов следует проводить крайне аккуратно! Во избежание пожаров, коротких замыканий и поражения электричеством категорически запрещается исключать из схемы защитный предохранитель FUSE1.

За возможные последствия в результате нарушения правил безопасности автор никакой ответственности не несет.

Для обеспечения полноценного питания современного усилителя мощности звуковой частоты высокого класса (в дальнейшем- УМЗЧ) необходимо в первую очередь обеспечить получение УМЗЧ требуемого тока. Применение в выпрямительных мостах данного источника питания выпрямительных диодов со сверхмалым временем восстановления позволяет свести к минимуму помехи переключения диодов и обеспечить быструю зарядку батарей буферных конденсаторов фильтра, позволяющих мгновенно отдавать УМЗЧ требуемый ток на пиках музыкального сигнала. Обычно на пиках музыкальных произведений с большим динамическим диапазоном (простой пример- классическая музыка) УМЗЧ может потреблять пиковые токи до нескольких десятков Ампер, которые источник питания должен отдавать мгновенно, иначе происходит «смазывание» звуковой картины, хор и инструменты начинают сливаться в единую неразборчивую кашу и появляются весьма неприятные на слух искажения. Для обеспечения идеальных условий питания УМЗЧ желательно применять конденсаторы с низким током утечки и низким импедансом (Low ESR). Из этих же соображений целесообразно ставить не по одному конденсатору большой емкости на каждое плечо питания, а делать его составным из нескольких конденсаторов меньшей емкости, расположенных как можно ближе друг к другу. Для большинства УМЗЧ приемлемое значение нестабильности выходного напряжения составляет ±5% для выходного каскада и ±0,5% для предварительных каскадов усиления (усилитель напряжения).

Звездообразное соединение земляных проводников и точек заземления УМЗЧ, сведенных в общую точку, подключаемую к корпусу усилителя лишь в одном месте позволяет полностью избежать появления вредных контуров (т.н.”земляные петли”) и полностью избавиться от появления наводок и дополнительных шумов, пагубно влияющих на качество звучания УМЗЧ в целом.

Конструктивно источник питания представляет собой плату модуля, состоящего из двух независимых выпрямительных диодных мостов и двух батарей буферных емкостей фильтра, каждая из которых состоит из четырех конденсаторов.

Размеры печатной платы и компоновка позволяют устанавливать любые выпрямительные диоды с двумя выводами, рассчитанные на номинальный ток до 10 Ампер каждый, не требующие установки на радиатор охлаждения и любые конденсаторы диаметром до 40мм и расстоянием между выводами 10мм.

Рекомендуемый диапазон емкостей каждого конденсатора для обоих батарей буферных конденсаторов фильтра составляет 4700…33000 мкФ.

Рабочее напряжение конденсаторов выбираем как минимум на 25% выше, чем выходное напряжение выпрямителя из расчета на наихудший вариант — отсутствие или отключение нагрузки при максимальном сетевом напряжении. Конденсаторы фильтра должны сглаживать чрезмерные пульсации тока, иначе из-за рассеивания мощности конденсаторы нагреваются, и срок их службы сокращается.

Рекомендуемый номинальный ток каждого выпрямительного диода должен быть немного выше (хотя бы на 1 Ампер) тока каждой вторичной обмотки силового трансформатора и составляет 3…10 Ампер.

Источник питания выполнен исходя из расчета, что шунтирующие конденсаторы или многоступенчатая система шунтов устанавливается непосредственно на плате УМЗЧ.

Для ограничения броска тока в момент включения достаточно между вторичными обмотками и выпрямителями включить резисторы сопротивлением 0,5 Ом. Эти резисторы одновременно ограничивают бросок тока через конденсаторы буферной батареи фильтра и защищают сетевой предохранитель от выгорания в момент включения УМЗЧ.

Применимый диапазон сопротивлений резисторов составляет 0,47…1 Ом для каждого резистора.

Резисторы устанавливаются в разрыв цепи соединения вторичных обмоток силового трансформатора и диодных выпрямительных мостов.

Применяются керамические резисторы мощность 5-20Вт (в зависимости диапазона токов источника питания и суммарной емкости конденсаторов буферной батареи фильтра. Оптимально использовать безындукционные резисторы.

Если используются обычные керметовые резисторы (как правило выглядят как белые или серые прямоугольники) то следует учесть, что направленность намотки такого резистора обычно делается по надписи. То есть паять надо началом надписи к трансформатору а концом надписи к выпрямителю.

Данные резисторы устанавливаются вне платы источника питания. Плата рассчитывалась исходя из того, что резисторы бывают разных видов и размеров и в некоторых случаях могут нагреваться и требовать установки на радиатор или металлическое основание или шасси корпуса УМЗЧ. В случае сильного нагревания резисторов (происходит обычно при больших протекающих токах) необходимо устанавливать специальные резисторы, выполненные внутри небольшого алюминиевого радиатора, имеющего отверстия для крепления к шасси.

Для тока вторичной обмотки до 2 А -резисторы на 2Вт

Для тока вторичной обмотки 2-4 А – резисторы на 5 Вт

Для тока вторичной обмотки 4-6А –резисторы на 10Вт

Рисунок печатной платы источника питания в натуральную величину

5. Схема расположения элементов на плате источника питания:

Цепь из последовательно соединенных резистора R1 и конденсатора C3, подключенная параллельно первичной обмотке силового трансформатора, предупреждает появление больших переходных процессов индуктивного характера, которые могут возникнуть при выключении УМЗЧ. Эти процессы не только создают помехи для других рядом работающих приборов, но также разрушают контакты выключателя.

Пленочные конденсаторы C1 и С2, подключенные между выводами каждой из групп контактов выключателя питания предохраняют появления искрения внутри выключателяSW1 и защищают последний от искрения и подгорания его контактов и снижения его ресурса.

Сопротивление резистора R1 – 100Ом. Мощность-2…5Вт.

Силовой трансформатор желательно поместить в заземленный на корпус стальной экран толщиной не менее 0,74мм (исходя из глубины скин-слоя в стали на частоте в 50 Гц, на которой, собственно, и работает силовой трансформатор).

Экран с толщиной, равной глубине скин- слоя обеспечивает уменьшение амплитуды внешнего поля помехи ~9 дБ.

Все соединения и контакты высоковольтной цепи источника питания должны быть заизолированы изолирующим лаком, компаундом, полимерных термоклеем или одеты в термоусадочные изолирующие трубки, чтобы избежать возможного поражения электричеством при наладке, сборке или других работах, проводимых с УМЗЧ.

Если по ряду причин вы используете обычные выпрямительные диоды с временем восстановления больше 50 наносекунд то их необходимо дополнительно шунтировать конденсаторами для уменьшения помех переключения диодов.

Используйте пленочные конденсаторы на 0,01…0,05 мкФ с напряжением не менее, чем в полтора раза выше номинального напряжения от вторичной обмотки силового трансформатора. Для шунтирования припаяйте конденсаторы снизу печатной платы или навив выводы конденсаторов на выводы диодов с последующей пропайкой места соединения, как показано на рисунке:

Если вы используете держатели предохранителей, устанавливаемые на корпус устройства, например серии ДВП4 то следует учесть что на центральный хвостовой контакт держателя следует паять провод от сетевого кабеля а на боковой контакт-провод к сетевому выключателю SW1. Делается это для исключения случайного поражения электричеством при неосторожном касании внутренней части держателя предохранителя во время замены предохранителя, если вы забыли вытащить сетевой кабель из электрической розетки.

Если источник питания включался для измерений или проверки, то перед припаиванием силовых кабелей от дорожек плюса и минуса питания на нагрузку (УМЗЧ) необходимо разрядить батарею буферных емкостей конденсаторов фильтра с помощью разрядника или резистора на 100 Ом мощностью не менее 1 Вт.

Если буферную батарею не разрядить то возможен выход из строя УМЗЧ или его цепей, а при случайном неосторожном соединении паяльником или металлическим инструментом плюса или минуса друг с другом или землей возможно короткое замыкание, результатом которого может быть испорченная токоведущая дорожка на плате, искры и точки или канавки на инструменте, которым неосторожно сделано замыкание. Как правильно разрядить буферную батарею?

Обесточив источник питания, припаяйте разрядник или резистор между выводами плюса и минуса источника питания и оставьте на 1…5 минут (в зависимости от общей емкости буферной батареи: чем выше емкость, тем дольше надо держать резистор). Не трогайте резистор руками- в момент разряжения конденсаторов он может мгновенно сильно нагреться и можно получить термический ожог.

Теперь возьмите вольтметр. Если измеренное напряжение между плюсом и минусом источника питания не превышает 0,5В –разрядка окончена. Отпаяйте резистор или разрядник. Теперь можно подсоединять плюс и минус источника питания к соответствующим цепям УМЗЧ.

Номинал защитного предохранителя подбирается исходя из данных силового трансформатора и того, что он не должен перегорать при нормальном включении УМЗЧ и должен быть медленно действующим, так как буферная батарея заряжается в течение нескольких секунд. Однако при перегрузках или коротком замыкании он должен перегорать.

Силовой кабель выбирается из расчета не менее 10 Ампер при 250В, например силовой компьютерный кабель. При наличии трехпроводной заземленной евророзетки вывод заземления необходимо соединить на корпус УМЗЧ в той же точке что и заземление на корпус источника питания. На промышленных силовых кабелях и штепселях фаза обычно помечается как L (LIVE) \реже-PHASE\, ноль как N (NEUTRAL) а заземление (иногда) как G (GROUND,GND) или С (COM,COMMON).

Авторские права на данную статью а также пояснительные рисунки и рисунок печатной платы принадлежат автору.

В источнике питания имеется высокое напряжение, опасное для жизни!

Соблюдайте правила электробезопасности и будьте предельно осторожны!

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: