A teljesítményerősítő (VLF) vagy más elektronikus eszköz jó tápegységének készítése nagyon felelősségteljes feladat. A teljes készülék minősége és stabilitása az áramforrástól függ.

Ebben a kiadványban egy egyszerű transzformátoros tápegység készítéséről fogok beszélni a "Phoenix P-400" házilag készített alacsony frekvenciájú teljesítményerősítőmhöz.

Egy ilyen egyszerű tápegység különféle alacsony frekvenciájú teljesítményerősítő áramkörök táplálására használható.

Előszó

Az erősítő leendő tápegységéhez (PSU) már volt egy ~220V-os tekercselt primer tekercsű toroid magom, így a „kapcsolótáp vagy hálózati transzformátor alapú” választási feladat nem volt jelen.

A kapcsolóüzemű tápegységek kis méretűek és súlyúak, nagy kimeneti teljesítménnyel és nagy hatásfokkal rendelkeznek. A hálózati transzformátorra épülő táp nehéz, könnyen gyártható és beállítható, és nem kell veszélyes feszültségekkel számolni az áramkör beállításakor, ami a hozzám hasonló kezdőknek különösen fontos.

Toroid transzformátor

A toroid transzformátorok a W alakú lemezekből készült páncélozott maggal rendelkező transzformátorokhoz képest számos előnnyel rendelkeznek:

• kisebb térfogat és súly;
• nagyobb hatékonyság;
• jobb hűtés a tekercseknél.

A primer tekercs már körülbelül 800 menetnyi 0,8 mm-es PELSHO huzalt tartalmazott, amelyet paraffinnal töltöttek meg, és vékony fluoroplasztikus szalaggal szigetelték.

A transzformátorvas hozzávetőleges méreteinek mérésével kiszámítható az összteljesítménye, így megbecsülhető, hogy a mag alkalmas-e a szükséges teljesítmény elérésére vagy sem.

Rizs. 1. A toroid transzformátor vasmagjának méretei.

• Teljes teljesítmény (W) = Ablak területe (cm 2) * Metszeti terület (cm 2)
• Ablak területe = 3,14 * (d/2) 2
• Metszeti terület = h * ((D-d)/2)

Például számoljunk ki egy transzformátort, amelynek vas méretei: D=14cm, d=5cm, h=5cm.

• Ablakfelület = 3,14 * (5 cm/2) * (5 cm/2) = 19,625 cm2
• Keresztmetszeti terület = 5cm * ((14cm-5cm)/2) = 22,5 cm 2
• Teljes teljesítmény = 19,625 * 22,5 = 441 W.

Az általam használt transzformátor teljes teljesítménye egyértelműen kisebbnek bizonyult, mint amire számítottam - körülbelül 250 watt.

A szekunder tekercsek feszültségeinek kiválasztása

Ismerve a szükséges feszültséget az egyenirányító kimenetén az elektrolitkondenzátorok után, megközelítőleg kiszámíthatja a szükséges feszültséget a transzformátor szekunder tekercsének kimenetén.

A diódahíd és a simítókondenzátorok utáni egyenfeszültség számértéke megközelítőleg 1,3...1,4-szeresére nő az ilyen egyenirányító bemenetére táplált váltakozó feszültséghez képest.

Az én esetemben az UMZCH táplálásához bipoláris egyenfeszültségre van szüksége - 35 Volt mindkét karon. Ennek megfelelően minden szekunder tekercsnél váltakozó feszültségnek kell lennie: 35 Volt / 1,4 = ~25 Volt.

Ugyanezen elv alapján hozzávetőlegesen kiszámítottam a transzformátor többi szekunder tekercsének feszültségértékeit.

A fordulatok számának és a tekercselésnek a kiszámítása

Az erősítő fennmaradó elektronikus alkatrészeinek táplálására úgy döntöttek, hogy több különálló szekunder tekercset feltekernek. A tekercsek zománcozott rézdróttal való feltekerésére fából készült siklót készítettek. Üvegszálból vagy műanyagból is készülhet.

Rizs. 2. Shuttle toroid transzformátor tekercseléséhez.

A tekercselés zománcozott rézhuzallal történt, ami elérhető volt:

• 4 teljesítménytekercshez UMZCH - 1,5 mm átmérőjű huzal;
• más tekercseknél - 0,6 mm.

A szekunder tekercsek menetszámát kísérletileg választottam ki, mivel nem tudtam a primer tekercs pontos menetszámát.

A módszer lényege:

1. 20 fordulatot tekerünk bármilyen vezetékből;
2. A transzformátor primer tekercsét rákötjük a ~220V-os hálózatra és a tekercselt 20 fordulattal mérjük a feszültséget;
3. A szükséges feszültséget elosztjuk a 20 fordulatból kapott feszültséggel - megtudjuk, hányszor kell 20 fordulat a tekercseléshez.

Például: 25V kell, és 20 fordulatból 5V-ot kapunk, 25V/5V=5 - 5-ször 20 fordulatot kell feltekerni, azaz 100 fordulatot.

A szükséges huzal hosszának kiszámítása a következőképpen történt: 20 menet huzalt feltekertem, jelölővel megjelöltem, letekertem és megmértem a hosszát. A szükséges fordulatszámot elosztottam 20-zal, a kapott értéket megszoroztam 20 huzalfordulat hosszával - megközelítőleg megkaptam a tekercseléshez szükséges huzalhosszt. Ha a teljes hosszhoz 1-2 méter tartalékot adunk, akkor a vezetéket rátekerheti a siklóra és biztonságosan levághatja.

Például: 100 menetes huzalra van szüksége, 20 tekercs menetének hossza 1,3 méter, megtudjuk, hányszor kell 1,3 métert feltekerni, hogy 100 fordulatot kapjunk - 100/20 = 5, megtudjuk a teljes hosszt a vezetékből (5 db 1, 3m) - 1,3*5=6,5m. 1,5 m-t adunk tartaléknak, és 8 m hosszúságot kapunk.

Minden következő tekercsnél meg kell ismételni a mérést, mivel minden új tekercselésnél az egy fordulathoz szükséges huzalhossz nő.

Az egyes 25 V-os tekercspárok tekercseléséhez két vezetéket párhuzamosan helyeztek el az űrsiklón (2 tekercshez). A tekercselés után az első tekercs vége össze van kötve a második elejével - két szekunder tekercsünk van egy bipoláris egyenirányítóhoz, középen csatlakozóval.

Az UMZCH áramkörök táplálására szolgáló szekunder tekercspárok feltekercselése után azokat vékony fluoroplasztikus szalaggal szigetelték.

Ily módon 6 szekunder tekercset tekercseltek fel: négyet az UMZCH táplálására, kettőt pedig az elektronika többi részének tápellátására.

Az egyenirányítók és feszültségstabilizátorok diagramja

Az alábbiakban a házi készítésű végerősítőm tápegységének vázlatos rajza látható.

Rizs. 2. Házi készítésű kisfrekvenciás teljesítményerősítő tápellátásának vázlata.

Az LF teljesítményerősítő áramkörök táplálására két bipoláris egyenirányítót használnak - A1.1 és A1.2. Az erősítő fennmaradó elektronikai egységeit az A2.1 és A2.2 feszültségstabilizátorok táplálják.

Az R1 és R2 ellenállások szükségesek az elektrolitkondenzátorok kisütéséhez, amikor a tápvezetékek le vannak választva a teljesítményerősítő áramkörökről.

Az UMZCH-om 4 erősítő csatornával rendelkezik, párban kapcsolhatók ki és be olyan kapcsolókkal, amelyek elektromágneses relék segítségével kapcsolják az UMZCH sál tápvezetékeit.

Az R1 és R2 ellenállások kizárhatók az áramkörből, ha a tápegység tartósan csatlakozik az UMZCH kártyákhoz, ebben az esetben az elektrolit kondenzátorok az UMZCH áramkörön keresztül kisülnek.

A KD213 diódákat maximum 10A előremenő áramra tervezték, esetemben ez elég. A D5 diódahidat legalább 2-3A áramerősségre tervezték, 4 diódából összeszerelve. A C5 és C6 kapacitások, amelyek mindegyike két 10 000 μF-os, 63 V-os kondenzátorból áll.

Rizs. 3. Az L7805, L7812, LM317 mikroáramkörök egyenfeszültség-stabilizátorainak sematikus diagramja.

A diagramon szereplő nevek magyarázata:

• STAB - feszültségstabilizátor beállítás nélkül, áram legfeljebb 1A;
• STAB+REG - feszültségstabilizátor szabályozással, áram legfeljebb 1A;
• STAB+POW - állítható feszültségstabilizátor, áram kb. 2-3A.

LM317, 7805 és 7812 mikroáramkörök használata esetén a stabilizátor kimeneti feszültsége egy egyszerűsített képlettel számítható ki:

Uout = Vxx * (1 + R2/R1)

A mikroáramkörökhöz tartozó Vxx jelentése a következő:

• LM317 - 1,25;
• 7805 - 5;
• 7812 - 12.

Számítási példa az LM317-hez: R1=240R, R2=1200R, Uout = 1,25*(1+1200/240) = 7,5V.

Tervezés

Így tervezték a tápfeszültség felhasználását:

• +36V, -36V - teljesítményerősítők a TDA7250-en
• 12V - elektronikus hangerőszabályzók, sztereó processzorok, kimeneti teljesítményjelzők, hőszabályozó áramkörök, ventilátorok, háttérvilágítás;
• 5V - hőmérsékletjelzők, mikrokontroller, digitális vezérlőpanel.

A feszültségstabilizátor chipeket és tranzisztorokat kis radiátorokra szerelték fel, amelyeket eltávolítottam a nem működő számítógép tápegységeiből. A tokokat szigetelő tömítésekkel rögzítették a radiátorokhoz.

A nyomtatott áramköri lap két részből állt, amelyek mindegyike tartalmaz egy bipoláris egyenirányítót az UMZCH áramkörhöz és a szükséges feszültségstabilizátorkészletet.

Rizs. 4. A tápegység kártya egyik fele.

Rizs. 5. A tápegység tábla másik fele.

Rizs. 6. Kész tápegység alkatrészek házi készítésű végerősítőhöz.

Később a hibakeresés során arra a következtetésre jutottam, hogy sokkal kényelmesebb lenne külön kártyákra készíteni a feszültségstabilizátorokat. Ennek ellenére a „mindent egy táblán” opció szintén nem rossz, és a maga módján kényelmes.

Az UMZCH egyenirányítója (2. ábra a 2. ábrán) szerelt szereléssel is összeszerelhető, és a stabilizátor áramkörök (3. ábra) a szükséges mennyiségben külön nyomtatott áramköri lapokra szerelhetők.

Az egyenirányító elektronikai alkatrészeinek bekötését a 7. ábra mutatja.

Rizs. 7. Bekötési rajz egy bipoláris egyenirányító összeszereléséhez -36V + 36V fali beépítéssel.

A csatlakozásokat vastag szigetelt rézvezetékekkel kell elvégezni.

A radiátorra külön is elhelyezhető egy diódahíd 1000pF-os kondenzátorokkal. Az erős KD213 diódák (tabletták) egy közös radiátorra történő felszerelését szigetelő hőpárnán (termikus gumi vagy csillám) keresztül kell végezni, mivel az egyik dióda kivezetése érintkezik a fém burkolatával!

A szűrőáramkörhöz (10 000 μF-os elektrolit kondenzátorok, 0,1-0,33 μF ellenállások és kerámia kondenzátorok) gyorsan összeállíthat egy kis panelt - egy nyomtatott áramköri lapot (8. ábra).

Rizs. 8. Példa üvegszálas nyílásokkal ellátott panelre simító egyenirányító szűrők felszereléséhez.

Egy ilyen panel elkészítéséhez téglalap alakú üvegszálra lesz szüksége. Fémhez való fémfűrészlapból készült házi vágóeszközzel (9. ábra) a rézfóliát teljes hosszában levágjuk, majd az így kapott alkatrészek egyikét merőlegesen kettévágjuk.

Rizs. 9. Házi vágógép fémfűrészlapból, élezőgépen.

Ezt követően megjelöljük és lyukakat fúrunk az alkatrészekhez, rögzítésekhez, a rézfelületet finom csiszolópapírral megtisztítjuk és folyasztószerrel és forrasztással ónozzuk. Az alkatrészeket beforrasztjuk és az áramkörbe csatlakoztatjuk.

Következtetés

Ezt az egyszerű tápegységet egy jövőbeli házi készítésű audio teljesítményerősítőhöz készítették. Már csak egy lágyindítási és készenléti áramkörrel kell kiegészíteni.

UPD: Jurij Glusnyev nyomtatott áramköri lapot küldött két +22V és +12V feszültségű stabilizátor összeszereléséhez. Két STAB+POW áramkört tartalmaz (3. ábra) LM317, 7812 mikroáramkörökön és TIP42 tranzisztorokon.

Rizs. 10. Nyomtatott áramköri kártya +22V és +12V feszültségstabilizátorokhoz.

Letöltés - (63 KB).

Egy másik nyomtatott áramkör, amelyet a STAB+REG állítható feszültségszabályozó áramkörhöz terveztek, LM317 alapú:

Rizs. 11. Nyomtatott áramköri lap az LM317 chipen alapuló állítható feszültségstabilizátorhoz.

Úgy tűnik, egyszerűbb is lehet, csatlakoztassa az erősítőt tápegység, és élvezheti kedvenc zenéit?

Ha azonban emlékszünk arra, hogy az erősítő lényegében a bemeneti jel törvénye szerint modulálja az áramforrás feszültségét, világossá válik, hogy tervezési és telepítési problémák tápegység nagyon felelősségteljesen kell megközelíteni.

Ellenkező esetben az ebben az esetben elkövetett hibák és téves számítások tönkretehetik (hang szempontjából) bármelyik, még a legjobb minőségű és legdrágább erősítőt is.

Stabilizátor vagy szűrő?

Meglepő módon a teljesítményerősítők táplálására leggyakrabban egyszerű áramköröket használnak transzformátorral, egyenirányítóval és simító kondenzátorral. Bár manapság a legtöbb elektronikus eszköz stabilizált tápegységet használ. Ennek az az oka, hogy olcsóbb és egyszerűbb olyan erősítőt tervezni, amelynek nagy a tápegység hullámzásának elnyomási együtthatója, mint egy viszonylag erős stabilizátort. Ma egy tipikus erősítő hullámzáscsökkentési szintje körülbelül 60 dB 100 Hz-es frekvencián, ami gyakorlatilag egy feszültségstabilizátor paramétereinek felel meg. Egyenáramú források, differenciálfokozatok, külön szűrők a fokozatok tápáramköreiben és egyéb áramköri technikák alkalmazása az erősítő fokozatokban még nagyobb értékek elérését teszi lehetővé.

Táplálás kimeneti fokozatok leggyakrabban nem stabilizálódott. A 100%-os negatív visszacsatolás, az egységerősítés és az OOOS jelenléte miatt a háttér- és tápfeszültség hullámzások a kimenetbe nem jutnak be.

Az erősítő kimeneti fokozata lényegében egy feszültség (tápellátás) szabályozó, amíg át nem lép vágó (korlátozó) módba. Ezután a tápfeszültség hullámzása (100 Hz-es frekvencia) modulálja a kimeneti jelet, ami egyszerűen szörnyen hangzik:

Ha az unipoláris tápellátású erősítőknél csak a jel felső félhulláma modulálódik, akkor a bipoláris tápellátású erősítőknél a jel mindkét félhulláma modulálva van. A legtöbb erősítőre jellemző ez a hatás nagy jelek (teljesítmények) esetén, de ez semmilyen módon nem tükröződik a műszaki jellemzőkben. Egy jól megtervezett erősítőben nem fordulhat elő vágás.

Az erősítő (pontosabban az erősítő tápegységének) teszteléséhez kísérletet végezhet. Adjon egy jelet az erősítő bemenetére a hallhatónál valamivel magasabb frekvenciával. Az én esetemben 15 kHz is elég:(. Növelje a bemeneti jel amplitúdóját addig, amíg az erősítő vágásba nem lép. Ilyenkor zümmögést (100 Hz) fog hallani a hangszórókban. Ennek szintjén értékelheti a az erősítő tápegysége.

Figyelem! A kísérlet előtt feltétlenül kapcsolja ki a hangszórórendszer magassugárzóját, különben meghiúsulhat.

A stabilizált tápegység elkerüli ezt a hatást, és csökkenti a torzítást hosszan tartó túlterhelés esetén. Figyelembe véve azonban a hálózati feszültség instabilitását, a stabilizátor teljesítményvesztesége körülbelül 20%.

A vágási hatás csökkentésének másik módja az, hogy a fokozatokat külön RC szűrőkön keresztül tápláljuk, ami szintén csökkenti valamelyest a teljesítményt.

Ezt ritkán alkalmazzák a soros technológiában, mivel a teljesítmény csökkentése mellett a termék költsége is nő. Ezenkívül az AB osztályú erősítőkben stabilizátor használata az erősítő gerjesztéséhez vezethet az erősítő és a stabilizátor visszacsatoló hurkjainak rezonanciája miatt.

A teljesítményveszteség jelentősen csökkenthető, ha modern kapcsolóüzemű tápegységeket használ. Itt azonban más problémák is felmerülnek: alacsony megbízhatóság (egy ilyen tápegységben lényegesen nagyobb az elemek száma), magas költségek (egyszeri és kisüzemi gyártás esetén), magas RF interferencia szint.

Az ábrán látható egy tipikus tápáramkör egy 50 W kimeneti teljesítményű erősítőhöz:

A simító kondenzátorok kimeneti feszültsége körülbelül 1,4-szer nagyobb, mint a transzformátor kimeneti feszültsége.

Csúcsteljesítmény

E hátrányok ellenére, ha az erősítő áramellátásáról nem stabilizálódott forrás, kaphat némi bónuszt - a rövid távú (csúcs) teljesítmény nagyobb, mint a tápegység teljesítménye a szűrőkondenzátorok nagy kapacitása miatt. A tapasztalat azt mutatja, hogy minden 10 W kimeneti teljesítményhez legalább 2000 uF szükséges. Ennek a hatásnak köszönhetően megtakaríthatja a transzformátort - használhat kevésbé erős és ennek megfelelően olcsóbb transzformátort. Ne feledje, hogy az álló jelen végzett mérések nem mutatják ezt a hatást, ez csak rövid távú csúcsok idején, azaz zenehallgatáskor jelenik meg.

A stabilizált tápegységnek nincs ilyen hatása.

Párhuzamos vagy soros szabályozó?

Úgy gondolják, hogy a párhuzamos stabilizátorok jobbak az audioeszközökben, mivel az áramkör egy helyi terhelésstabilizátor hurokban van zárva (a tápellátás nincs kizárva), amint az az ábrán látható:

A leválasztó kondenzátor beszerelése a kimenetre ugyanazt a hatást eredményezi. De ebben az esetben az erősített jel alacsonyabb frekvenciája korlátozza azt.

Védelmi ellenállások

Valószínűleg minden rádióamatőr ismeri az égett ellenállás szagát. Égő lakk, epoxigyanta és... pénz szaga. Eközben egy olcsó ellenállás megmentheti az erősítőt!

A szerző az erősítő első bekapcsolásakor a biztosítékok helyett kis ellenállású (47-100 Ohm) ellenállásokat épít be a tápáramkörökbe, amelyek többszörösen olcsóbbak, mint a biztosítékok. Ezzel nem egyszer megkímélték a drága erősítőelemeket a telepítési hibáktól, a rosszul beállított nyugalmi áramerősségtől (minimális helyett maximumra volt állítva a szabályozó), megfordított teljesítmény polaritástól stb.

A képen egy erősítő látható, ahol a telepítő összekeverte a TIP3055 tranzisztorokat a TIP2955-tel.

A tranzisztorok végül nem sérültek meg. Minden jól végződött, de nem az ellenállásoknak, és a helyiséget ki kellett szellőztetni.

A lényeg a feszültségesés

A tápegységek nyomtatott áramköri lapjainak tervezésekor nem szabad megfeledkeznünk arról, hogy a réz nem szupravezető. Ez különösen fontos a „földelt” (közös) vezetékeknél. Ha vékonyak és zárt hurkokat vagy hosszú áramköröket alkotnak, akkor a rajtuk átfolyó áram miatt feszültségesés következik be, és a potenciál a különböző pontokon eltérőnek bizonyul.

A potenciálkülönbség minimalizálása érdekében szokásos a közös vezetéket (földelést) csillag formájában vezetni - amikor minden fogyasztónak saját vezetéke van. A „csillag” kifejezést nem szabad szó szerint érteni. A képen egy példa látható a közös vezeték ilyen helyes bekötésére:

A csöves erősítőkben a kaszkádok anódterhelési ellenállása meglehetősen nagy, körülbelül 4 kOhm és nagyobb, az áramok pedig nem túl nagyok, így a vezetők ellenállása nem játszik jelentős szerepet. A tranzisztoros erősítőkben a fokozatok ellenállása lényegesen kisebb (a terhelés általában 4 Ohm ellenállású), és az áramok sokkal nagyobbak, mint a csöves erősítőkben. Ezért a vezetők befolyása itt nagyon jelentős lehet.

A nyomtatott áramköri lapon lévő nyom ellenállása hatszor nagyobb, mint egy azonos hosszúságú rézhuzal ellenállása. Az átmérő 0,71 mm, ez egy tipikus vezeték, amelyet a csöves erősítők telepítésekor használnak.

0,036 Ohm, szemben a 0,0064 Ohm-mal! Figyelembe véve, hogy a tranzisztoros erősítők kimeneti fokozataiban az áramok ezerszer nagyobbak lehetnek, mint a csöves erősítők árama, azt találjuk, hogy a vezetők feszültségesése 6000! többször is. Ez lehet az egyik oka annak, hogy a tranzisztoros erősítők rosszabb hangzásúak, mint a csöves erősítők. Ez megmagyarázza azt is, hogy a PCB-re szerelt csöves erősítők gyakran rosszabbul szólnak, mint a felületre szerelt prototípusok.

Ne felejtsd el Ohm törvényét! A nyomtatott vezetők ellenállásának csökkentése érdekében különféle technikákat használhat. Például fedje le a pályát vastag ónréteggel vagy forrasztással ónozott vastag dróttal a pálya mentén. A lehetőségek a képen láthatók:

Töltő impulzusok

Annak megakadályozása érdekében, hogy a hálózati háttér behatoljon az erősítőbe, intézkedéseket kell hozni annak megakadályozására, hogy a szűrőkondenzátorok töltőimpulzusai behatoljanak az erősítőbe. Ehhez az egyenirányító sávjainak közvetlenül a szűrőkondenzátorokhoz kell menniük. Erőteljes töltőáram-impulzusok keringenek rajtuk, így semmi más nem köthető hozzájuk. Az erősítő tápáramköreit a szűrőkondenzátorok kapcsaira kell kötni.

Az egy tápellátású erősítő tápegységének helyes csatlakoztatása (beépítése) az ábrán látható:

kattints a kinagyításhoz

Az ábrán a nyomtatott áramköri lap egy változata látható:

Fodrozódás

A legtöbb stabilizálatlan tápegységnek csak egy simító kondenzátora van (vagy több párhuzamosan csatlakoztatva) az egyenirányító után. Az áramminőség javítása érdekében egy egyszerű trükköt használhat: osszon egy tartályt két részre, és csatlakoztasson közéjük egy kis 0,2-1 ohmos ellenállást. Sőt, akár két kisebb névértékű konténer is olcsóbbnak bizonyulhat, mint egy nagy.

Ez egyenletesebb kimeneti feszültség hullámzást biztosít alacsonyabb harmonikus szint mellett:

Nagy áramok esetén az ellenállás feszültségesése jelentőssé válhat. A 0,7 V-ra való korlátozáshoz csatlakoztathat egy erős diódát az ellenállással párhuzamosan. Ebben az esetben azonban jelcsúcsoknál, amikor a dióda kinyílik, a kimeneti feszültség hullámzása ismét „kemény” lesz.

Folytatjuk...

A cikk a „Practical Electronics Every Day” magazin anyagai alapján készült

Ingyenes fordítás: a RadioGazeta főszerkesztője

Rizs. 1 db mono-board autós audio erősítő külön tápfeszültség átalakítókkal

Feszültségátalakító az autós erősítők tápáramkörében, mint minden áramforrásnak van némi kimeneti ellenállása. Közös forrásból táplálva kapcsolat jön létre a többcsatornás audioerősítők csatornái között, ami annál nagyobb, minél nagyobb az áramforrás kimeneti impedanciája. Ez fordítottan arányos az átalakító teljesítményével.

A tápegység kimeneti ellenállásának egyik összetevője a tápvezetékek ellenállása. Csúcskategóriás modellekben 3...5 mm keresztmetszetű rézbuszokat használnak az audio-végerősítő kimeneti fokozatainak táplálására. Ez a legegyszerűbb megoldás az audioerősítő tápellátásával kapcsolatos problémákra, javítva a dinamikát és a hangminőséget.

Természetesen az áramforrás teljesítményének növelésével a csatornák kölcsönös befolyása csökkenthető, de teljesen kiküszöbölni nem lehet. Ha minden csatornához külön átalakítót használ, a probléma megszűnik. Ebben az esetben az egyes tápegységekre vonatkozó követelmények jelentősen csökkenthetők. A közös tápegységgel rendelkező autóerősítők tranziens csillapítási szintje jellemzően 40...55 dB a költségvetési modelleknél, a drágábbaknál 50...65 dB. A külön tápegységgel rendelkező autós audio-erősítők esetében ez az érték meghaladja a 70 dB-t.

A tápfeszültség-átalakítók két csoportra oszthatók - stabilizált és nem stabilizált. A nem stabilizáltak érezhetően egyszerűbbek és olcsóbbak, de komoly hátrányaik vannak. Teljesítménycsúcsoknál az átalakító kimeneti feszültsége csökken, ami fokozott torzításhoz vezet. Ha növeli az inverter teljesítményét, az alacsony kimeneti teljesítmény mellett csökkenti a hatékonyságot. Ezért a nem stabilizált konvertereket általában olyan olcsó erősítőkben használják, amelyek teljes csatornateljesítménye nem haladja meg a 100...120 W-ot. Nagyobb erősítő kimeneti teljesítmény esetén előnyben részesítik a stabilizált konvertereket.

A tápegység általában ugyanabba a házba van felszerelve az erősítővel (az 1. ábra egy autós audio-erősítő monokártyáját mutatja külön tápfeszültség-átalakítókkal), de egyes kiviteleknél külső egység formájában is elkészíthető. vagy külön modul. Az autós erősítő erősítő üzemmódba kapcsolásához a fejegység vezérlőfeszültségét (Távoli kimenet) használják. Ennek a tűnek az általa fogyasztott árama minimális - néhány milliamper -, és semmiképpen sem kapcsolódik az erősítő teljesítményéhez. Az autós erősítőknek védelmet kell alkalmazniuk a terhelési rövidzárlatok és a túlmelegedés ellen. Egyes esetekben az akusztikus rendszerek egyenfeszültség elleni védelmet is biztosítanak az erősítő kimeneti fokozatának meghibásodása esetén. A modern autóerősítők áramkörének ez a része szinte szabványossá vált, és kisebb változtatásokban eltérhet.

Rizs. 2 A "Monacor NRV 150" autós audioerősítő stabilizált tápegységének rajza

Az első autóerősítőkben a tápegységek feszültségátalakítókat használtak, amelyek teljesen különálló elemekből készültek. Példa egy ilyen áramkörre a "Monacor HPB 150" autós audioerősítő stabilizált tápegységéhez (2. ábra). A diagram megtartja az elemek gyári számozását.

A fő oszcillátor VT106 és VT107 tranzisztorok felhasználásával készül, szimmetrikus multivibrátor áramkör szerint. A fő oszcillátor működését a VT101 tranzisztoron lévő kulcs vezérli. A VT103, VT105 és VT102, VT104 tranzisztorok push-pull pufferkaszkádok, amelyek javítják a fő oszcillátor impulzusainak alakját. A végfok párhuzamosan kapcsolt VT111, VT113 és VT110, VT112 bipoláris tranzisztorokból áll. A VT108 és VT109 megfelelő emitterkövetőit a transzformátor primer tekercsének egy részéből vett csökkentett feszültség táplálja. A VD106 - VD111 diódák korlátozzák a kimeneti tranzisztorok telítettségi fokát. Ezen tranzisztorok zárásának további felgyorsítása érdekében bevezették a VD104, VD105 diódákat. A VD102, VD103 diódák biztosítják az átalakító zökkenőmentes indítását. A transzformátor külön tekercséből a kimenettel arányos feszültséget táplálnak az egyenirányítóra (VD113 dióda, C106 kondenzátor). Ez a feszültség biztosítja a kimeneti tranzisztorok gyors zárását és segít stabilizálni a kimeneti feszültséget.

A bipoláris tranzisztorok hátránya a nagy telítési feszültség nagy áram mellett. 10... 15 A áramerősségnél ez a feszültség eléri az 1 V-ot, ami jelentősen csökkenti az átalakító hatásfokát és megbízhatóságát. Az átalakítási frekvencia nem emelhető 25...30 kHz fölé, az átalakító transzformátor méretei és a benne lévő veszteségek megnőnek.

A térhatású tranzisztorok használata a tápegységben növeli a megbízhatóságot és a hatékonyságot. Az átalakítási frekvencia sok blokkban meghaladja a 100 kHz-et. A mesteroszcillátort és egyetlen chipen lévő vezérlőáramköröket tartalmazó speciális mikroáramkörök megjelenése jelentősen leegyszerűsítette a nagy teljesítményű autóipari erősítők tápegységeinek tervezését.

Rizs. 3 A nem stabilizált tápfeszültség átalakító egyszerűsített áramköre Jensen autós erősítőhöz

A négycsatornás „Jensen” autóerősítő stabilizálatlan tápfeszültség-átalakítójának egyszerűsített diagramja látható az ábrán. 3 (a diagramon szereplő elemek számozása feltételes).

A feszültségátalakító fő oszcillátora KIA494P vagy TL494 mikroáramkörre van összeszerelve (hazai analóg - KR1114EU4). A védelmi áramkörök nem láthatók az ábrán. A végfokozatban az ábrán feltüntetett eszközökön kívül nagy teljesítményű IRF150, IRFP044 és IRFP054 vagy hazai KP812V, KP850 térhatású tranzisztorokat is használhat. A kialakítás különálló diódaszerelvényeket használ közös anóddal és közös katóddal, amelyeket szigetelő hővezető párnákon keresztül egy közös hűtőbordára szerelnek az erősítő kimeneti tranzisztoraival együtt.

A transzformátor K42x28x10 vagy K42x25x11 méretű ferritgyűrűre tekerhető, μ e = 2000 mágneses permeabilitású. Az elsődleges tekercs nyolc vezetékből álló köteggel van feltekerve, amelyek átmérője 1,2 mm, a szekunder tekercset pedig egy négy, 1 mm átmérőjű vezetékből álló köteg. A tekercselés után mindegyik köteget két egyenlő részre osztjuk, és a tekercs egyik felének eleje a másik végéhez kapcsolódik. Az elsődleges tekercs 2x7, a szekunder tekercs 2x15 menetet tartalmaz, egyenletesen elosztva a gyűrű körül.

Az L1 fojtó egy 16 mm átmérőjű ferritrúdra van feltekerve, és 10 menet 2 mm átmérőjű zománcozott huzalt tartalmaz. Az L2, L3 fojtótekercsek 10 mm átmérőjű ferritrudakra vannak feltekerve, és 10 menet 1 mm átmérőjű huzalt tartalmaznak. Az egyes rudak hossza 20 mm.

Hasonló tápáramkört kisebb változtatásokkal használnak az akár 100...120 W összteljesítményű autós erősítőkben is. A kimeneti tranzisztorok párjainak száma, a transzformátor paraméterei és a védelmi áramkörök kialakítása változó. A nagyobb teljesítményű erősítők feszültségátalakítóiban a kimeneti feszültség visszacsatolása és a kimeneti tranzisztorok száma nő.

A terhelés egyenletes elosztása és a szóródás hatásának csökkentése érdekében a transzformátor tranzisztorainak paramétereiben az erős tranzisztorok áramát több primer tekercsre osztják el. Például a Lanzar 5.200 autóerősítő tápegység-átalakítójában 20-at használnak! erős térhatású tranzisztorok, mindegyik karban 10 db. A fokozó transzformátor 5 primer tekercset tartalmaz. Mindegyik 4 tranzisztorral van összekötve (kettő párhuzamosan a vállban). A nagyfrekvenciás interferencia jobb szűrése érdekében a tranzisztorok közelében egyedi simító szűrőkondenzátorok vannak felszerelve, amelyek összkapacitása 22 000 μF. A transzformátor tekercseinek kivezetései közvetlenül a tranzisztorokhoz csatlakoznak, nyomtatott vezetők használata nélkül.

Mivel az autós audio-erősítők nagyon szigorú hőmérsékleti viszonyok között működnek, egyes kialakítások beépített hűtőventilátorokat használnak, amelyek a hűtőborda-csatornákon keresztül fújják a levegőt a megbízható működés érdekében. A ventilátorok vezérlése hőmérséklet-érzékelővel történik. Vannak olyan eszközök, amelyek diszkrét vezérléssel ("be-ki") és a ventilátor fordulatszámának egyenletes beállításával rendelkeznek.

Ezzel együtt minden erősítő az egységek hővédelmét használja. Leggyakrabban termisztor és komparátor alapján valósítják meg. Néha szabványos integrált komparátorokat használnak, de ebben a szerepben leggyakrabban hagyományos op-amp műveleti erősítő mikroáramköröket használnak. A már tárgyalt négycsatornás „Jensen” autós erősítőben használt hővédő berendezés áramkörének példája az ábrán látható. 4. Az ábrán az alkatrészek számozása feltételes.

Az Rt 1 termisztornak termikus érintkezése van az erősítő házával a kimeneti tranzisztorok közelében. A termisztor feszültsége az op-amp invertáló bemenetére kerül. Az R1 - R3 ellenállások a termisztorral együtt hidat alkotnak, a C1 kondenzátor megakadályozza a védelem téves riasztásait. Mivel a vezetékek hossza, amellyel a termisztor a táblához csatlakozik, körülbelül 20 cm, a tápegység által okozott interferencia szintje meglehetősen magas. Az R4 ellenálláson keresztül pozitív visszacsatolás érkezik az op-amp kimenetéről, ami hiszterézissel küszöbelemmé alakítja az op-erősítőt. Amikor a ház felmelegszik 100 °C-ra, a termisztor ellenállása 25 kOhm-ra csökken, a komparátor működésbe lép, és a kimeneti magas feszültségszint blokkolja az átalakító működését.

Az erősítő kimeneti tranzisztorait és a teljesítményátalakító kulcstranzisztorait leggyakrabban műanyag tokban, TO-220-ban használják. Csavarokkal vagy rugós kapcsokkal rögzíthetők a hűtőbordához. A fémházas tranzisztorok hőleadása valamivel jobb, de mivel speciális hőelnyelő alátéteken keresztül kell beszerelni őket, a beépítésük sokkal bonyolultabb, így az autós erősítőkben sokkal ritkábban, csak a legdrágább modellekben használják őket.

A személygépkocsi fedélzeti hálózatának tápfeszültsége az 12v. Ha a hangszórórendszer impedanciáját 4-re állítjuk om , akkor ezen a tápfeszültségen elérhető maximális teljesítmény az lesz 36w. Ez a legelméletibb maximum, ha az erősítő hídcsatlakozását és a végfokozat tranzisztorainak nulla ellenállását feltételezzük nyitott állapotban, vagyis gyakorlatilag digitális impulzuserősítőnél. Analóg erősítő esetén a maximális teljesítmény nem több, mint 20w csatornánként áthidalva. A nagyobb teljesítmény eléréséhez vagy olyan impulzus kimeneti fokozatot kell használni, amely impulzusszélesség-modulációs módszerrel audiojelet generál, vagy csökkenteni kell a hangsugárzórendszer impedanciáját. Az első esetben a hang PWM ultrahangos komponenst tartalmaz, és összetettebb intézkedésekre lesz szükség a jeltorzítás leküzdéséhez. A második esetben a hangtekercs ellenállása már összevethető a hozzá menő vezetékek ellenállásával, ami általában érvénytelenítheti az ilyen intézkedéseket. Van egy másik módszer - feszültség-kiegészítés megszervezése a kimeneti szakaszban a kimeneti jel egyenirányításával és egy nagy tárolókapacitással. De ez sem túl jó, mivel nehéz kellően lineáris frekvenciamenetet elérni, és az erőátviteli együttható függése a bemeneti jel nagyságától egyenetlen lehet. Természetesen a kisfeszültségű forrásból táplált erősítő kimenő teljesítményének növelésére irányuló, fent felsorolt ​​intézkedések mindegyikének joga van létezni, és ha gondosan és hozzáértően hajtják végre, jó eredményeket ad. De van egy hagyományosabb módja az ULF teljesítményének növelésének - egyszerűen a tápfeszültség növelésével egy feszültségátalakító segítségével, és még a bipoláris tápellátást is megszervezik vele. Ez a módszer lehetővé teszi, hogy az autóban ne az ULF kompromisszumos autóváltozatát használja, hanem szinte bármely, helyhez kötött berendezésekben használt ULF áramkört, amely jelentős mértékben képes biztosítani.jobb hangminőség, mint az erős auto-ULF-ek okos áramkörei, kondenzátorokon feszültségnövelőkkel és alacsony impedanciájú hangszórórendszerekkel, mert ahogy minden amatőr mondja hl-vége - a legjobb hangzást egy egyszerű egycsöves kaszkád adja visszacsatoló áramkörök nélkül és nagy impedanciájú kimenettel. De ez természetesen a másik véglet.

Bármilyen áramkört is használjon a „rendes” ULF-nek, amelyet autóban kíván használni, tápfeszültség-átalakítóra van szüksége. Ennek az átalakítónak ebben az esetben megnövelt bipoláris feszültséget kell termelnie±20V 4A-ig terjedő kimeneti árammal. Egy ilyen áramforrás képes lesz táplálni az ULF-et maximum kimeneti teljesítménnyel 60-70W, hagyományos dizájn szerint készült.

Az átalakító sematikus diagramja az ábrán látható. A séma nagyrészt szabványos. A kimeneti feszültség stabilizálására szolgáló PWM áramkörrel ellátott fő oszcillátor az A1 mikroáramkörön készül. A névleges generálási frekvencia körülbelül 50 kHz (ellenállás szabályozza). r 3). A referencia feszültség a kimenetről a komparátor bemenetére kerül (1. érintkező), és az 1. érintkező feszültségétől függően a komparátor megváltoztatja a mikroáramkör által generált impulzusok szélességét, hogy a kimeneti feszültséget stabilan tartsa. A kimeneti feszültség értékét egy vágóellenállás pontosan beállítja r 8, amely ezt a mérőfeszültséget képezi. Lánc vd 1-c 3-r 4-r 5 az áramkör sima indítását képezi.

A kimenő antifázisú impulzusokat az A1 8. és 11. érintkezőiről eltávolítják, hogy a kimeneti fokozatokba kerüljenek, de itt először az A2 chip kimeneti tranzisztor-meghajtójához mennek. Ennek a mikroáramkörnek az a feladata, hogy felerősítse ezeknek az impulzusoknak a teljesítményét, mivel erős térhatású tranzisztorokat használ, alacsony nyitott csatornás ellenállással. Az ilyen tranzisztorok jelentős kapukapacitással rendelkeznek. A tranzisztorok megfelelő nyitási sebessége érdekében biztosítani kell a kapuk kapacitásának lehető leggyorsabb feltöltését és kisütését, erre szolgál az A2-n lévő meghajtó.A nagy C6 és C7 kondenzátorok a tápáramkör mentén vannak felszerelve, közvetlenül a transzformátor primer tekercsének leágazási pontján egy vastag vezetékkel.

A bipoláris opcióhoztápfeszültség (mint az ábrán), a szekunder tekercsnek van egy csapja a közepétől. Ez az átcsapó induktivitás l 2 csatlakozik a közös vezetékhez. A diódákon vd 2-vd 5 (Schottky diódák) egy egyenirányítót készítenek, amely pozitív és negatív feszültséget adházasság. Egy táplálású áramkörben a szekunder tekercsnek nincs leágazása, és az egyenirányító híd negatív kivezetését közös negatívra kell kötni. Ebben az esetben, ha feszültségre van szükség 40V ellenállás értéke r 9 meg kell duplázni a diagramon jelzetthez képest.

A transzformátor alapjaként egy gondosan szétszerelt és letekert transzformátort használnak a 3-USTST vonal modelljeinek régi színes TV-jének tápegységéből. Meg kell jegyezni, hogy a transzformátor magja elég szilárdan oda van ragasztva, és nem minden felének szétválasztási kísérlete végződik sikerrel. Ilyen értelemben szerintem jobb, ha két ilyen transzformátor van (szerencsére ma már rengeteg felesleges táp van MP-1, MP-3 stb.). Az egyik transzformátorhoz vágja le a keretet a tekercseléssel együtt, és távolítsa el. Marad a mag, amely keret és tekercs nélkül sokkal könnyebben és hatékonyabban osztható. A második transzformátor esetében óvatosan törje meg és törje meg a magot, hogy ne sértse meg a keretet. Ennek a „barbarizmusnak” az eredményeként kapsz egy jó magot és egy jó keretet.

Most a tekercselésről. A tekercsnek nagy áramot kell tartania, ezért vastag vezetéket igényel. A primer tekercs tekercseléséhez háromfelé hajtogatott PEV 0,61 huzalt használnak. A másodlagoshoz ugyanaz a vezeték, de félbehajtva. Elsődleges tekercselés - 5+5 fordulat, másodlagos - 10+10 fordulat.

Tekercs l 1 - nem tekercs, hanem drótra helyezett ferritcső. l 2 - 5 menet PEV 0.61 háromfelé hajtva 28 mm átmérőjű ferritgyűrűn.

Ritka tranzisztorok fdb 045an helyettesíthető másokkal, és a választék meglehetősen nagy, mivel a maximális lefolyó-forrás feszültség legalább 50V A leeresztőáram nem alacsonyabb, mint 70 A, és a csatorna ellenállása nyitott állapotban nem több, mint 0,01 Ohm. Ezekkel a paraméterekkel elég sok helyettesítő jelöltet lehet kiválasztani, vagyis szinte bármelyiket fet -tranzisztor autó gyújtáskapcsolókhoz és egyéb dolgokhoz.

C11 és C12 kondenzátorok nem alacsonyabb feszültséghez 25V egyéb kondenzátorok nem alacsonyabb feszültséghez 16v.

Gorchuk N.V.

szakasz: [Tápegységek (kapcsolás)]
Mentse el a cikket ide: