Схема двухполярного блока питания для усилителя: Двухполярный БП для усилителя — РАДИОСХЕМЫ

Двухполярный БП для усилителя - РАДИОСХЕМЫ

Доброе время суток, уважаемые радиолюбители! Все когда-то начинают собирать усилители НЧ - сначала это простые схемы на микросхемах c однополярным питанием, затем это микросхемы с двухполярным питанием (TDA 7294, LM3886 и прочие) - бывает приходит время УНЧ на транзисторах, по крайней мере у меня происходит именно так! Так вот, какие бы не были схемы усилителей, объединяет их одно - это питание. При первых запусках нужно, как все знают, подключать источник питания через лампочку и, при возможности, меньшим питанием по вольтажу, чтобы предостеречь от сгорания дорогостоящих деталей при ошибке в монтаже. А почему бы не сделать универсальный блок питания для пробных запусков или ремонта усилителей? Я это всё к тому что у меня это был трансформатор подключенный через лампу, диодный мост с конденсаторами и целая куча проводов, занимающая весь стол. В общем в один прекрасный момент мне это всё надоело и решил БП облагородить - сделать компактным и мобильным! Также решил добавить в него простую схемку для подбора или проверки стабилитронов. И вот что у нас получается:

Схемотехника

Корпус использовал от нерабочего блока питания  компьютера. На штатном месте остался выключатель и разъём для сетевого шнура. Трансформатор у меня такой. Информацию про него в интернете не нашёл, и поэтому сам искал первичную, вторичную обмотку.

Напомню: при прозвонке неизвестного трансформатора нужно подключать его к сети через лампочку!

В моём случае выяснилось что он имеет 4 обмотки по 10 вольт. Соединил обмотки последовательно - получилось 2 по 20 вольт или 1 на 40 вольт. Диодных мостов у меня два: один на +/-28 вольт и второй +/-14, сделал для проверки схем на операцинниках (фнч, темброблоки и прочие).

Для проверки стабилитронов была выбрана самая простая хорошо рабочая схемка, которая есть на другом сайте. Изменил только номиналы резисторов R1 и R2: R1 - 15k, R2 - 10k. И соответственно питается она у меня от 56 вольт. Разместил на небольшой кусочек текстолита. Платку изготовил путем прорезания дорожек. Кнопку взял советскую, так как её проще прикрепить к передней панели. Контакты для подсоединения стабилитронов  вывел на переднюю панель. Вольтметр не стал размещать на панели, вывел 2 клеммы для подсоединения мультиметра. Диодные мосты с конденсаторами разместил также на кусочках текстолита: можно было конечно разместить на одну плату, просто было несколько "обрезков", вот на них и разместил. Выходы питания, для подсоединения тестируемых устройств, реализовал на зажимах для проводки. В общем получилась такая схематика.

Фото сборки блока питания

Видео

Напряжение 220 вольт идет через лампу на выключатель, с выключателя на трансформатор. Далее на диодные мостики и конденсаторы. Также в корпусе было место, и я прикрутил розетку - для проверки тех же неизвестных трансформаторов или при наладке импульсных блоков питания. Патрон для лампочки прикрепил на верхнюю крышку корпуса, с помощью трубки с резьбой от люстры. Внутри блока питания просто ни как её не разместишь, поэтому пришлось сделать именно так. Итого получилась такая схема, подробнее можно

Немного о блоках питания (часть II)

Казалось бы, что может быть проще — взял блок питания, подключил его двумя или тремя проводами к усилителю и всё... должно запеть? Оказывается не всегда. Как мы уже выяснили в первой части этого цикла статей, тут существует множество подводных камней.

Продолжим разбираться в хитросплетении питающих усилитель проводов. И как ни странно, больше всего проблем может доставить общий (земляной) проводник.

Для начала исправим одну оплошность. В первой части статьи была опубликована схема двухполярного блока питания усилителя, но отсутствовала его монтажная схема.

Вот вам и то, и другое:

Двухполярный блок питания усилителя мощности.

 

Монтажная схема двухполярного блока питания усилителя мощности

По сути здесь два «отзеркаленных» однополярных блока.

Обратный ток акустической системы

Как известно, акустическая система является реактивной нагрузкой. А значит, она может возвращать ток усилителю. Этот ток, протекая по проводникам, создаёт разность потенциалов, что может привести к появлению положительной обратной связи и как следствие нестабильности усилителя.

Для избежания этого, земляную клемму громкоговорителя следует подключать к общему выводу конденсаторов фильтра питания. Часто вывод громкоговорителя подключают к общему выводу микросхемы, как показано на рисунке:

Такое подключение замыкает отрицательную полуволну сигнала в локальном контуре, исключая фильтрующий конденсатор, который мог бы снизить излучаемые помехи и повысить стабильность системы.

На рисунке показано, как ток утечки на землю одной полуволны сигнала может навести неприятные помехи и искажения, если общий провод громкоговорителя подключен  к выводу выходного каскада микросхемы:

Аналогично, если на плате усилителя в цепях питания есть байпасные конденсаторы (а они обычно есть) довольно большой ёмкости в несколько сотен микрофарад, то импульсы зарядного тока также создадут на общем проводнике разность потенциалов. Поэтому, повторимся ещё раз, наилучшая точка подключения общего провода акустической системы — это общий вывод конденсаторов фильтра питания.

Чем больше мощность, тем хуже...

Часто радиолюбители стараются сделать свой усилитель как можно мощнее (типа, так круче), да и аудиофилы зачастую оснащают свои системы усилителями с мощностью в разы превышающей необходимую для озвучивания обычной комнаты до нормального уровня громкости, мотивируя тем, что так получается больший динамический диапазон. Такие усилители (большой мощности) порой решают одни проблемы, но создают другие.

Индуктивность проводников питания является основным «слабым звеном» усилителей мощности класса АВ. В таких усилителях выходные транзисторы включаются и выключаются поочередно, соответственно по плюсовой и минусовой шинам питания протекают полуволны зарядных токов.

Если эти импульсы через емкостные и индуктивные связи попадут в звуковой тракт это приводит к ужасному размытому звучанию.

Такое происходит, если какая-то чувствительная дорожка (проводник) проходит рядом с шиной питания.

Бифилярная свивка проводов питания эффективно подавляет излучаемые помехи за счёт взаимной компенсации положительной и отрицательной полуволн.

На печатной плате этот метод можно реализовать, если шины питания расположить друг над другом с двухсторон платы (требуется двухсторонняяя печатная плата)

Достойный образец проектирования печатной платы для усилителя мощности — это конструкция Ultra-LD 200W, представленная в одном из номеров журнала «Практическая электроника каждый день». На печатной плате этого усилителя реализованы все рекомендации по монтажу, представленные в данном цикле статей. И во многом за счёт этого удалось получить уровень шумов -122 дБ и уровень нелинейных искажений ниже 0,001%.

Примечание редакции РадиоГазеты: если нашим читателям интересно, пишите в комментариях и мы опубликуем описание этого усилителя.

Заземление одной стороны печатной платы хорошо работает в высокочастотных и слаботочных конструкциях. Для усилителей мощности это не подходит, потому как трудно предсказать протекание токов в зависимости от выбора точек заземления.

В современных ламповых усилителях часто общую шину делают в виде отрезка тостого лужёного провода. Многие гуру проповедуют разводку звездой с единственной точкой подключения. Бывают случаи, когда при таком подходе усилители плохо работают. Сказывает большое количество длинных проводов, которые снижают стабильность конструкции.

Как правило, в хорошем усилителе есть несколько точек заземления.

Развязка

При использовании двух фильтрующих конденсаторов при двухполярном питании надо следить, чтобы две полуволны сигнала суммировались в одной точке, как показано на рисунке:

Часто применение одного конденсатора, включенного между плюсом и минусом питания, позволяет решить эту проблему. Этот метод хорошо работает с операционными усилителями типа 5532, и для усилителей мощности типа LM3886.

Когда питание драйверного каскада и выходного каскада подключено раздельными проводами, это может вызвать некоторую нестабильность усилителя на высоких частотах. Проблема решается подключением керамического конденсатора небольшой ёмкости между выводами питания микросхемы:

увеличение по клику

Если ёмкость байпасных (блокировочных) конденсаторов больше 100мкФ, их общий провод должен подключаться к «грязной» земле, так как большие зарядные токи могут создавать ощутимые помехи, если конденсаторы будут подключены к сигнальной земле.

 

Цепь Цобеля

Цепь Цобеля на выходе усилителя предотвращает его возбуждение на высоких частотах. Импульсы тока в этой цепи могут вызвать проблемы, поэтому должны замыкаться на «грязную» землю, то есть на общий вывод конденсаторов фильтра или байпасных конденсаторов.

Для некоторых микросхем усилителей мощности длинные провода в цепях Цобеля вызывают нестабильность на отрицательных полуволнах сигнала.

 

Пример монтажа моно-усилителя

Обычно «звезда» в усилителе с однополярным питанием бывает трёхлучевой: сигнальная земля, земля конденсаторов фильтра питания и «грязная» земля. Пример представлен на рисунке:

увеличение по клику

Здесь под усилителем следует понимать как интегральное исполнение, так и усилители на дискретных элементах.

Как видно, к одному лучу подключена сигнальная земля — здесь токи очень малы, поэтому подключать все элементы отдельными проводниками нет необходимости. Ко второму лучу отдельными проводниками подключены выводы сильноточных цепей: выходного каскада, цепи Цобеля, общий вывод акустической системы и байпасных конденсаторов. К третьему лучу подключен общий вывод фильтрующего конденсатора блока питания.

Правильное подключение общего провода к выводам микросхем показан на рисунке:

Вариант «с» — это неправильный вариант. Из-за сопротивления дорожки большой ток поднимет потенциал слаботочного общего провода относительно вывода микросхемы, что приведет к росту искажений.

Продолжение следует...

Статья подготовлена по материалам журнала «Практическая электроника каждый день»

Автор: Джек Розман

Вольный перевод: Главный редактор «РадиоГазеты»

Похожие статьи:


Стабилизированный двухполярный источник питания предварительного усилителя

Более или менее качественные предварительные усилители требуют двухполярного напряжения питания.

Источник, схема которого представлена в этой статье, обеспечит предварительный усилитель стабилизированным напряжением ±15В. Помимо этого, от положительной шины (+15В) можно питать регулятор тембра. Нередко регулятор тембра и предварительный УНЧ представляют одну схему. В тех и других звуковой сигнал является слаботочным и поэтому он подвержен искажениям и наводкам, источниками которых могут быть разные причины в точности и нестабилизированное напряжение питания.

Так, например, в статье «Профилактика и доработка усилителя Радиотехника У-101» я описывал недостаток схемы питания предварительного УНЧ, который заключался в запитывании схемы через гасящий резистор от нестабилизированного источника. При прослушивании звукового сигнала, с низкочастотной составляющей (ниже 300Гц), на шинах питания образуются просадки напряжения, которые присутствуют и после гасящего резистора. Таким образом, при колебании питающего напряжения предварительного усилителя, происходит изменение (искажение) амплитуды усиливаемого сигнала на его выходе.

Чтобы уйти от этого недостатка я убрал гасящие резисторы и установил по шинам питания стабилизаторы напряжения.

Схема стабилизированного двухполярного источника питания

Основой в схеме является понижающий трансформатор. Он должен иметь две вторичные обмотки или одну обмотку со средним выводом, относительно которого на каждом плече должно быть напряжение переменного тока 15В. Можно применить трансформатор с выходным напряжением 18В переменного тока в каждой обмотке. После выпрямления, напряжение на электролитических конденсаторах C1 и C2 станет в 1.41 раз больше, то есть с трансформатором 15+15В выпрямленное напряжение холостого хода станет равным ±21.2В.

Выходной ток трансформатора будет зависеть от тока потребления предварительного усилителя, обычно он не превышает 100-200мА, поэтому трансформатор с выходным током 0.5А отлично подойдет.

В качестве элементов диодного моста VD1-VD4 могут применяться любые выпрямительные диоды с током 1А и напряжением 100В и более. Также можно установить диоды Шоттки, ощутимой разницы в данной схеме не будет.

В качестве стабилизирующих элементов применены линейные стабилизаторы LM7815 и LM7915. Стабилизатор LM7915 стабилизирует отрицательное напряжение относительно GND, а LM7815 положительное напряжение.

Емкость электролитических конденсаторов может отличаться в некотором диапазоне, больше – лучше, меньше – хуже, но все в разумных пределах. Напряжение, на которое рассчитаны электролиты, должно иметь запас 20-30% от напряжения на их выводах. Каждый электролит должен быть зашунтирован неполярным пленочным или керамическим конденсатором (C3, C4, C7, C8), для фильтрации высокочастотных колебаний, когда электролитический конденсатор, обладая большой емкостью, становится уже малоэффективным.

При токе потребления предварительного усилителя не более 200мА, теплоотводы на линейные стабилизаторы LM7815 и LM7915 можно не устанавливать. В противном случае на них можно установить небольшие алюминиевые пластинки.

Печатная плата двухполярного источника питания СКАЧАТЬ

Схема простого блока питания для усилителя мощности Phoenix P-400

Изготовление хорошего источника питания для усилителя мощности (УНЧ) или другого электронного устройства - это очень ответственная задача. От того, каким будет источник питания зависит качество и стабильность работы всего устройства.

В этой публикации расскажу о изготовлении не сложного трансформаторного блока питания для моего самодельного усилителя мощности низкой частоты "Phoenix P-400".

Такой, не сложный блок питания можно использовать для питания различных схем усилителей мощности низкой частоты.

Содержание:

  1. Предисловие
  2. Тороидальный трансформатор 
  3. Подбор напряжений для вторичных обмоток
  4. Расчет количества витков и намотка
  5. Схема выпрямителей и стабилизаторов напряжения
  6. Конструкция
  7. Заключение

Предисловие

Для будущего блока питания (БП) к усилителю у меня уже был в наличии тороидальный сердечник с намотанной первичной обмоткой на ~220В, поэтому задача выбора "импульсный БП или на основе сетевого трансформатора" не стояла.

У импульсных источников питания небольшие габариты и вес, большая мощность на выходе и высокий КПД. Источник питания на основе сетевого трансформатора - имеет большой вес, прост в изготовлении и наладке, а также не приходится иметь дело с опасными напряжениями при наладке схемы, что особенно важно для таких начинающих как я. 

Тороидальный трансформатор

Тороидальные трансформаторы, в сравнении с трансформаторами на броневых сердечниках из Ш-образных пластин, имеют несколько преимуществ:

  • меньший объем и вес;
  • более высокий КПД;
  • лучшее охлаждение для обмоток.

Мне оставалось только рассчитать напряжении и количества витков для вторичных обмоток с последующей их намоткой.

Первичная обмотка уже содержала примерно 800 витков проводом ПЭЛШО 0,8мм, она была залита парафином и заизолирована слоем тонкой ленты из фторопласта.

Измерив приблизительные размеры железа трансформатора можно выполнить расчет его габаритной мощности, таким образом можно прикинуть подходит ли сердечник для получения нужной мощности или нет.

Рис. 1. Размеры железного сердечника для тороидального трансформатора.

  • Габаритная мощность (Вт) = Площадь окна (см2) * Площадь сечения (см2)
  • Площадь окна = 3,14 * (d/2)2
  • Площадь сечения = h * ((D-d)/2)

Для примера, выполним расчет трансформатора с размерами железа: D=14см, d=5см, h=5см.

  • Площадь окна = 3,14 * (5см/2) * (5см/2) = 19,625 см2
  • Площадь сечения = 5см * ((14см-5см)/2) = 22,5 см2
  • Габаритная мощность = 19,625 * 22,5 = 441 Вт.

Если вам нужно рассчитать тороидальный трансформатор, то вот небольшая подборка из статей: Скачать (1Мб).

Габаритная мощность используемого мною трансформатора оказалась явно меньшей чем я ожидал - где-то 250 Ватт.

Подбор напряжений для вторичных обмоток

Зная необходимое напряжение на выходе выпрямителя после электролитических конденсаторов, можно приблизительно рассчитать необходимое напряжение на выходе вторичной обмотки трансформатора.

Числовое значение постоянного напряжения после диодного моста и сглаживающих конденсаторов возрастет примерно в 1,3..1,4 раза, по сравнению с переменным напряжением, подаваемым на вход такого выпрямителя.

В моем случае, для питания УМЗЧ нужно двуполярное постоянное напряжение - по 35 Вольт на каждом плече. Соответственно, на каждой вторичной обмотке должно присутствовать переменное напряжение: 35 Вольт / 1,4 = ~25 Вольт.

По такому же принципу я выполнил приблизительный расчет значений напряжения для других вторичных обмоток трансформатора.

Расчет количества витков и намотка

Для питания остальных электронных блоков усилителя было решено намотать несколько отдельных вторичных обмоток. Для намотки катушек медным эмалированным проводом был изготовлен деревянный челнок. Также его можно изготовить из стеклотекстолита или пластмассы.

Рис. 2. Челнок для намотки тороидального трансформатора.

Намотка выполнялась медным эмалированным проводом, который был в наличии:

  • для 4х обмоток питания УМЗЧ - провод диаметром 1,5 мм;
  • для остальных обмоток - 0,6 мм.

Число витков для вторичных обмоток я подбирал экспериментальным способом, поскольку мне не было известно точное количество витков первичной обмотки.

Суть метода:

  1. Выполняем намотку 20 витков любого провода;
  2. Подключаем к сети ~220В первичную обмотку трансформатора и измеряем напряжение на намотанных 20-ти витках;
  3. Делим нужное напряжение на полученное из 20-ти витков - узнаем сколько раз по 20 витков нужно для намотки.

Например: нам нужно 25В, а из 20-ти витков получилось 5В, 25В/5В=5 - нужно 5 раз намотать по 20 витков, то есть 100 витков.

Расчет длины необходимого провода был выполнен так: намотал 20 витков провода, сделал на нем метку маркером, отмотал и измерил его длину. Разделил нужное количество витков на 20, полученное значение умножил на длину 20-ти витков провода - получил приблизительно необходимую длину провода для намотки. Добавив 1-2 метра запаса к общей длине можно наматывать провод на челнок и смело отрезать.

Например: нужно 100 витков провода, длина 20-ти намотанных витков получилась 1,3 метра, узнаем сколько раз по 1,3 метра нужно намотать для получения 100 витков - 100/20=5, узнаем общую длину провода (5 кусков по 1,3м) - 1,3*5=6,5м. Добавляем для запаса 1,5м и получаем длину - 8м.

Для каждой последующей обмотки измерение стоит повторить, поскольку с каждой новой обмоткой необходимая на один виток длина провода будет увеличиваться. 

Для намотки каждой пары обмоток по 25 Вольт на челнок были параллельно уложены сразу два провода (для 2х обмоток). После намотки, конец первой обмотки соединен с началом второй - получились две вторичные обмотки для двуполярного выпрямителя с соединением посередине.

После намотки каждой из пар вторичных обмоток для питания схем УМЗЧ, они были заизолированы тонкой фторопластовой лентой.

Таким образом были намотаны 6 вторичных обмоток: четыре для питания УМЗЧ и еще две для блоков питания остальной электроники.

Схема выпрямителей и стабилизаторов напряжения

Ниже приведена принципиальная схема блока питания для моего самодельного усилителя мощности.

Рис. 2. Принципиальная схема источника питания для самодельного усилителя мощности НЧ.

Для питания схем усилителей мощности НЧ используются два двуполярных выпрямителя - А1.1и А1.2. Остальные электронные блоки усилителя будут питаться от стабилизаторов напряжения А2.1 и А2.2.

Резисторы R1 и R2 нужны для разрядки электролитических конденсаторов, в момент когда линии питания отключены от схем усилителей мощности.

В моем УМЗЧ 4 канала усиления, их можно включать и выключать попарно с помощью выключателей, которые коммутируют линии питания платок УМЗЧ с помощью электромагнитных реле.

Резисторы R1 и R2 можно исключить из схемы если блок питания будет постоянно подключен к платам УМЗЧ, в таком случае электролитические емкости будут разряжаться через схему УМЗЧ.

Диоды КД213 рассчитаны на максимальный прямой ток 10А, в моем случае этого достаточно. Диодный мост D5 рассчитан на ток не менее 2-3А,собрал его из 4х диодов. С5 и С6 - емкости, каждая из которых состоит из двух конденсаторов по 10 000 мкФ на 63В.

Рис. 3. Принципиальные схемы стабилизаторов постоянного напряжения на микросхемах L7805, L7812, LM317.

Расшифровка названий на схеме:

  • STAB - стабилизатор напряжения без регулировки, ток не более 1А;
  • STAB+REG - стабилизатор напряжения с регулировкой, ток не более 1А;
  • STAB+POW - регулируемый стабилизатор напряжения, ток примерно 2-3А.

При использовании микросхем LM317, 7805 и 7812 выходное напряжение стабилизатора можно рассчитать по упрощенной формуле:

Uвых = Vxx * ( 1 + R2/R1 )

Vxx для микросхем имеет следующие значения:

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

Пример расчета для LM317: R1=240R, R2=1200R, Uвых = 1,25*(1+1200/240) = 7,5V.

Конструкция

Вот как планировалось использовать напряжения от блока питания:

Микросхемы и транзисторы стабилизаторов напряжения были закреплены на небольших радиаторах, которые я извлек из нерабочих компьютерных блоков питания. Корпуса крепились к радиаторам через изолирующие прокладки.

Печатная плата была изготовлена из двух частей, каждая из которых содержит двуполярный выпрямитель для схемы УМЗЧ и нужный набор стабилизаторов напряжения.

Рис. 4. Одна половинка платы источника питания.

Рис. 5. Другая половинка платы источника питания.

Рис. 6. Готовые компоненты блока питания для самодельного усилителя мощности.

Позже, при отладке я пришел к выводу что гораздо удобнее было бы изготовить стабилизаторы напряжений на отдельных платах. Тем не менее, вариант "все на одной плате" тоже не плох и по своему удобен.

Также выпрямитель для УМЗЧ (схема на рисунке 2) можно собрать навесным монтажом, а схемы стабилизаторов (рисунок 3) в нужном количестве - на отдельных печатных платах.

Соединение электронных компонентов выпрямителя показано на рисунке 7.

Рис. 7. Схема соединений для сборки двуполярного выпрямителя -36В+36В с использованием навесного монтажа.

Соединения нужно выполнять используя толстые изолированные медные проводники.

Диодный мост с конденсаторами на 1000pF можно разместить на радиаторе отдельно. Монтаж мощных диодов КД213 (таблетки) на один общий радиатор нужно выполнять через изоляционные термо-прокладки (терморезина или слюда), поскольку один из выводов диода имеет контакт с его металлической подкладкой!

Для схемы фильтрации (электролитические конденсаторы по 10000мкФ, резисторы и керамические конденсаторы 0,1-0,33мкФ) можно на скорую руку собрать небольшую панель - печатную плату (рисунок 8).

Рис. 8. Пример панели с прорезями из стеклотекстолита для монтажа сглаживающих фильтров выпрямителя.

Для изготовления такой панели понадобится прямоугольный кусочек стеклотекстолита. С помощью самодельного резака (рисунок 9), изготовленного из ножовочного полотна по металлу, прорезаем медную фольгу вдоль по всей длине, потом одну из получившихся частей разрезаем перпендикулярно пополам.

Рис. 9. Самодельный резак из ножовочного полотна, изготовленный на точильном станке.

После этого намечаем и сверлим отверстия для деталей и крепления, зачищаем тоненькой наждачной бумагой медную поверхность и лудим ее с помощью флюса и припоя. Впаиваем детали и подключаем к схеме.

Заключение

Вот такой, не сложный блок питания был изготовлен для будущего самодельного усилителя мощности звуковой частоты. Останется дополнить его схемой плавного включения (Soft start) и ждущего режима.

UPD: Юрий Глушнев прислал печатную плату для сборки двух стабилизаторов с напряжениями +22В и +12В. На ней собраны две схемы STAB+POW (рис. 3) на микросхемах LM317, 7812 и транзисторах TIP42.

Рис. 10. Печатная плата стабилизаторов напряжения на +22В и +12В.

Скачать - (63 КБ).

Еще одна печатная плата, разработанная под схему регулируемого стабилизатора напряжения STAB+REG на основе LM317:

Рис. 11. Печатная плата для регулируемого стабилизатора напряжения на основе микросхемы LM317.

Скачать - (7 КБ).

Начало цикла статей: Усилитель мощности ЗЧ своими руками ( Phoenix-P400 )

Сборка двухполярного блока питания для усилителя звука


Приветствую, Самоделкины!
В сегодняшней инструкции будет затронута тема питания, а точнее двухполярного питания. Ведь для питания тех же усилителей мощности звуковой частоты, обладающих довольно неплохими характеристиками, иногда необходим не однополярный источник питания, а двухполярный. В качестве двухполярного источника питания часто применяются трансформаторы, у которых имеется выход от средины обмотки.



Но зачастую такие трансформаторы, пригодные для использования в качестве двухполярного источника питания, стоят мягко сказать не так уж и дешево, и к тому же их бывает не так уж просто найти, не во всех магазинах, торгующих радиотоварами, можно встретить такие трансформаторы. Если вам нужно, но под рукой нет двухполярного источника питания, то его можно собрать из двух однополярнных.


Поэтому, автор YouTube канала «Radio-Lab», разобравшись в этом вопросе сам, решил показать, как своими руками можно собрать бюджетный и к тому же довольно простой вариант двухполярного источника питания на базе двух однополярных блоков питания.
Для повторения данного проекта понадобятся два совершенно одинаковых импульсных блока питания.


Данные блоки питания подключаются к сети с переменным напряжением 220В. Выходные характеристики у них следующие: напряжение на выходе составляет 24В, максимальный ток 4А.

Оба этих однополярных блока питания нам предстоит соединить так, чтобы на выходе у нас получился один, но уже двухполярный блок питания.
Итак, теперь давайте разберем, как же правильно все подключить, чтобы на выходе получилось полностью рабочее устройство. На изображении ниже представлена схема подключения упомянутых выше однополярных блоков питания. Взглянув на нее, вы убедитесь, что она предельно простая.

Обозначения полярности плюса (+) и минуса (-) нарисованы возле соответствующих клеммников на платах блоков питания.

Первым делом давайте соединим плюс (+) и минус (-) выходов обоих блоков питания. Таким вот нехитрым образом мы получим ту самую среднюю точку, которая нам необходима.


В результате проделанной работы у нас остаются контакты плюс (+) и минус (–) питания на разных блоках, на которых будет соответственно плюс (+) и минус (-) будущего двухполятного источника питания.

Также нам понадобится вот такой провод с вилкой:

Данный провод, как вы уже наверное догадались, послужит нам для подключения сборки к сети переменного напряжения 220В.
Следующим шагом необходимо подключить в параллель провода на обоих блоках питания по контактам для подключения блоков к сети с напряжением 220В. Здесь важно, чтобы провода не перекрещивались между собой.


Затем к одному блоку питания припаяем тот самый провод с вилкой, посредством которого будем подключать устройство в сеть.


Все готово, однополярные блоки питания запараллелены по питанию от сети 220В. После проделанной работы мы имеем один двухполярный блок питания.

Как и говорилось в начале статьи – тут все предельно просто, главное в этом деле не торопиться и быть предельно внимательным, чтобы ничего не перепутать. И да, не стоит также забывать и о риске поражения электрическим током, ведь сетевое напряжение 220В является довольно высоким напряжением и здесь обязательно необходимо помнить о правилах техники безопасности и соблюдать их.
Все еще раз проверяем и, если все правильно, подключаем вилку к сети 220В.

Как видим, на обоих блоках питания засветились светодиодные индикаторы, это сигнализирует о том, что питание есть. Замеры показали примерно 24В в каждом плече, а общее напряжение составило почти 48В соответственно.

Работы по сборке двухполярного блока питания полностью завершены, можно приступать к тестам. Чтобы протестировать собранное устройство, давайте попробуем запитать данным блоком питания усилитель на микросхеме TDA7294.


Для питания данного усилителя как раз необходим двухполярный блок питания, к тому же и по напряжению тут все подходит.

Предварительно необходимо подключить провод на вход усилителя. Он необходим для подачи звукового сигнала.
По питанию же все предельно просто. Подключение следующее: три провода с блоков питания подключаются на контакты питания усилителя. Тут нет абсолютно ничего сложного, просто соблюдаем полярность. Хотя в данном случае нужно не перепутать только провод средней точки, а на плате усилителя присутствует диодный мост, который в таком случае будет работать просто как защита от переполюсовки и просто нужно по бокам среднего провода подключить провода плюса и минуса питания.


На выход усилителя подключаем тестовую колонку, думаю многим (в частности подписчикам и зрителям YouTube канала «Radio-Lab») уже знакомую.

Все подключено, проверяем еще раз, и теперь можно подключить в сеть 220В блоки питания.

Все включилось, реакция при прикосновении ко входу усилителя присутствует, что есть хорошо, и теперь осталось подать звуковой сигнал на вход усилителя. В качестве источника звукового сигнала будет служить смартфон.

При подключении смартфона, цепь по входу усилителя замыкается, и гул исчезает.

Далее автор включает тестовую музыку. Более подробно о процессе сборке и тестировании собранного устройства смотрите в оригинальном видеоролике автора:


На минимальном уровне громкости все отлично, посторонние шумы отсутствуют. Как вы могли убедиться, усилитель на микросхеме TDA7294 нормально работает и играет при питании от собранного нами двухполярого блока питания из двух одноплярных.

Если взглянуть на готовое устройство через тепловизор, то можно обнаружить места более сильного нагрева.

По аналогии двухполярный блок питания можно собрать из других импульсных или трансформаторных блоков питания и даже на аккумуляторах с подходящим напряжением.
Таким блоком питания можно запитать, например, тот же усилитель звука, лаборатоный блок питания или любое другое устройство, которому необходимо двухполярное питание. Такой двухполярный блок питания на импульсных блоках питания будет стабилизированным с минимальными просадками по напряжению под нагрузками и с защитой от короткого замыкания. Так же такой собранный блок питания может быть дешевле трансформатора. Но сильно дешевые блоки питания покупать не нужно, т.к. они могут иметь на выходе помехи и в итоге эти помехи вы будете слышать в колонках. А на сегодня это все. До новых встреч!
Источник (Source) Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Блок питания для УМЗЧ своими руками

Усилитель мощности звуковых частот (УМЗЧ) – это фактически электрическое устройство, усиливающее электрические колебания в слышимом человеческим ухом диапазоне. Такие усилители могут сильно отличаться по принципу работы, а значит, и по параметрам питания.

С другой стороны, блоку питания не так важно, что к нему подключается – усилитель, приёмник или другой прибор. На первом месте, в любом случае, остаются потребляемая мощность (как показатель, отражающий соотношение выходного напряжения и силы тока) и падение показателей под нагрузкой. Поэтому блоки питания, как и любые другие вторичные источники, могут стабилизировать или выходной ток (источники тока), или напряжение (источники напряжения).

В зависимости от класса УМЗЧ и его пикового потребления по мощности может потребоваться та или иная схема питания.

В первую очередь выбор обусловлен диапазонами мощности:

  • Для 30-60-ваттных усилителей будет достаточно классических трансформаторных блоков питания с диодным мостом и простейшим фильтром (из конденсатора). Как его рассчитать и сделать (со схемами) мы рассмотрели в этой статье.
  • От 100 Вт и выше классический блок питания получается необоснованно громоздким. Пример автомобильного преобразователя и мощного БП (до 500-1000 Вт) мы рассмотрели на примере импульсных БП для одноканальных систем здесь.

Остался неохваченным только один вопрос – питание двуканальных акустических систем. На нём мы и остановимся подробнее ниже.

 

Блок питания УМЗЧ с раздельными каналами

Чисто теоретически, двуканальные системы могут легко питаться от одного источника (око которых речь шла выше). По факту так и есть в большинстве случаев. Однако, для высококачественных аудиосистем это неприемлемо.

Сама схема БП может выглядеть следующим образом.

Рис. 1. Сама схема БП

 

Все номиналы подробно освещены на схеме.

Такой БП разрабатывался специально для усилителей класса Hi-End. Его преимущество заключается в том, что использование отдельных трансформаторов для каждого плеча (канала) усиления, позволяет существенно снизить эффект подмагничивания сердечника, которое характерно для всех двухполупериодных схем выпрямления.

Здесь же питание становится заметно стабильнее.

Для более мощных потребителей можно организовать питание раздельных каналов идентичными усилителями на импульсных трансформаторах. Только в этом случае лучше избежать общего сердечника и собрать просто два одинаковых трансформатора.

 

БП на готовых трансформаторах

Наверное, самая большая проблема во всех мощных БП, особенно импульсных – намотка трансформаторов. Они требуют правильного расчёта, соблюдения технологии сборки, главное, опыта. А последний у обывателей – редкость.

Логичное решение – собрать схему на готовых трансформаторах. Например, на ТА196 или ТА163 (они не импульсные!).

БП с двухполупериодным полу-мостовым выпрямителем.

Рис. 2. Схема БП с двухполупериодным полу-мостовым выпрямителем

 

Указанный трансформатор можно легко заменить на аналоги с четырьмя одинаковыми вторичными обмотками (например из серий ТАН, ТН, ТПП или ТА).

Вариант с разными линиями питания (для предусилителя, для вентилятора и т.п.).

Рис. 3. Вариант схемы БП с разными линиями питания

 

Схема собирается на том же трансформаторе.

Автор: RadioRadar

NM0601 - двухполярный блок питания для УНЧ ±25..35В / 4А

NM0601 - двухполярный блок питания для УНЧ ±25..35В / 4А - набор для пайки купить в Мастер Кит. Драйвер, программы, схема, отзывы, инструкция, своими руками

NM0601 - двухполярный блок питания для УНЧ ±25..35В / 4А - набор для пайки купить в Мастер Кит. Драйвер, программы, схема, отзывы, инструкция, своими руками

У нас Вы можете купить Мастер Кит NM0601 - Двухполярный блок питания для УНЧ ±25..35В / 4А - набор для пайки: цена, фото, DIY, своими руками, технические характеристики и комплектация, отзывы, обзор, инструкция, драйвер, программы, схема

Мастер Кит, NM0601, Двухполярный блок питания для УНЧ ±25..35В / 4А - набор для пайки, цена, описание, фото, купить, DIY, своими руками, отзывы, обзор, инструкция, доставка, драйвер, программы, схема

https://masterkit.ru/shop/2304632

Простой, но в то же время, надежный и обладающий отличными параметрами двухполярный блок питания для оконечных усилителей мощности. Широкий диапазон напряжений и максимальный ток в 5 Ампер позволят вам использовать собранное устройство для питания ваших самых смелых усилительных проектов. Радиоконструктор предназначен для детей старшего школьного возраста, а так же радиолюбителей любой квалификации. 

Есть в наличии


Как получить:

Стоимость и варианты доставки будут рассчитаны в корзине


Купить оптом

1 230

+ 62 бонусов на счет
В корзину

в корзине 0 шт.


В избранное

Комплектом дешевле


Простой, но в то же время, надежный и обладающий отличными параметрами двухполярный блок питания для оконечных усилителей мощности. Широкий диапазон напряжений и максимальный ток в 5 Ампер позволят вам использовать собранное устройство для питания ваших самых смелых усилительных проектов. Радиоконструктор предназначен для детей старшего школьного возраста, а так же радиолюбителей любой квалификации. 

Технические характеристики
Входное напряжение, В~20...27
Выходное напряжение, В±25...35
Максимальный ток нагрузки, А4
Габритные размеры, ДxШxВ, мм102x64x36


Принцип работы

Для полноценной работы высококачественного усилителя мощности низкой частоты требуется двухполярный источник питания, обеспечивающий необходимые параметры тока и напряжения для получения максимальной мощности и качества выходного сигнала. Для получения высококачественного напряжения питания, в блоке питания применяется многоступенчатая система фильтрации.


Дополнительная информация

Полноценная работа высококачественного усилителя мощности низкой частоты требует двухполярного источника питания, обеспечивающего необходимые параметры тока и напряжения для получения максимальной мощности и качества выходного сигнала.

Для получения высококачественного напряжения питания, в устройстве применяется многоступенчатая система фильтрации.

Конденсаторы С1-С4, шунтирующие диагонали диодных мостов, препятствуют проникновению высокочастотных помех из бытовой сети через трансформатор. Конденсаторы C5-C8 сглаживают выпрямленное диодными мостами напряжение и служат буферными источниками напряжения при пиковых значениях выходной мощности усилителя. Конденсаторы C9, C10 отфильтровывают возможные высокочастотные помехи непосредственно на выходном разъеме блока питания.

Резисторы R1, R2 используются для разряда электролитических конденсаторов при включении блока питания без нагрузки.

Предохранители F1, F2 защищают блок питания от перегрузки и короткого замыкания в нагрузке.

Данный БП можно использовать с любым трансформатором с двумя одинаковыми вторичными обмотками с напряжением 20...30 Вольт каждая.


Схемы

Схема принципиальная

Схема монтажная


Настройка
  • Дополнительной настройки блок питания не требует и готов к работе.

Меры предосторожности
  • Запрещается подавать на диодные мосты напряжение больше 35В, т.к. это приведет к выходу из строя электролитических конденсаторов и может привести к пожару!
  • Для сборки конструктора используйте паяльник мощностью не более 40Вт.

Техническое обслуживание
  • Не подавайте на вход БП напряжение более 30 Вольт. В противном случае выйдут из строя конденсаторы фильтра C5-C8!
  • Производитель оставляет за собой право изменять внешний вид, комплектацию, конструкцию и параметры, не изменяющие технические характеристики товара.

Вопросы и ответы
  • скажите как можно заказать этот набор NM0601?
    • Добавляйте в корзину, выбирайте способ доставки и производите оплату.


С этим товаром покупают Copyright www.maxx-marketing.net

Что такое биполярный источник питания? (Базовые знания)

Усилитель высокого напряжения

Усилитель высокого напряжения преобразует входное напряжение в форму волны высокого напряжения, как показано на рис. 1. В наши дни спрос на высоковольтные усилители все больше и больше растет, и теперь они становятся незаменимым инструментом для исследований и разработок, экспериментов и интеграции в систему для таких областей, как электроника, физика, биохимическая и медицинская промышленность. Благодаря технологиям высокого напряжения Matsusada Precision Inc.производит различные усилители высокого напряжения для удовлетворения всех требований клиентов.

* У нас есть усилители, разработанные специально для электростатических патронов или PZT. За подробностями обращайтесь к нашим торговым представителям.

(рисунок 1)

Четырехквадрантный выходной диапазон

Усилитель высокого напряжения

обычно оснащен функцией «стока» для выходных токов, которая обеспечивает работу с постоянным напряжением независимо от типа нагрузки, емкостной или проводящей. (Рисунок.2) Поскольку он обеспечивает быстрый отклик, это идеальный источник питания для приложений, требующих выхода переменного тока.

Matsusada Усилители высокого напряжения - все усилители биполярного типа и могут работать во всей четырехквадрантной области. (I, II, III и IV участки)

  • Vomax: Номинальное выходное напряжение
  • Iomax: Номинальный выходной ток
(рис.2) Рабочий диапазон напряжения и тока

Скорость нарастания

Ответственность за наш высокоскоростной усилитель определяется скоростью нарастания (SR).Пошаговая ответственность нашего усилителя показана на рис. 3.

SR = ΔV / мкСм

При меньшей амплитуде выходного сигнала время отклика сокращается. Серия AMP достигает максимального значения SR = 700 В / мкСм.

(рис.3)

Время нарастания (ступенчатая характеристика)

Отклик на скачок может быть обозначен временем нарастания. (рис.4) Обычно время нарастания отклика усилителя (= ширина полосы) fc (Гц) определяется формулой, приведенной ниже.

тр 0.35 / fc.

Время спада tf равно tr.

(рис.4)

Частотная характеристика

Отклик усилителей Matsusada описывается как «полоса частот». При качании выхода синусоидальной формы с номинальной резистивной нагрузкой размах выхода (амплитуда) уменьшается по мере увеличения входной частоты. Частотная характеристика в спецификации - это частота fc, при которой размах выходного сигнала составляет 70% (-3 дБ). (рис. 5)
Если требуется четкая форма выходного сигнала, выберите усилитель высокого напряжения, который имеет достаточно высокую полосу частот по сравнению с требуемой частотой.Обычно требуется от трех до пяти раз больше полосы частот для синусоидального сигнала и примерно в 10 раз больше для прямоугольного сигнала. В случае недостаточной ширины полосы частот размах выходного сигнала должен быть уменьшен, а разность фаз должна быть большой, поэтому потребуются некоторые решения, такие как контроль формы выходного сигнала.

(рис.5) Отклонение размаха выходного сигнала от частоты

* Избегайте постоянного ввода высокочастотного сигнала, который снижает выходную частоту усилителя.Усилитель выйдет из строя из-за увеличения внутренних потерь.

Емкостная нагрузка

Когда к источникам питания подключена емкостная нагрузка 100 пФ или более (включая паразитную емкость выходного провода), выходное напряжение может колебаться. В этом случае установите последовательно на выходе высоковольтное сопротивление от 100 Ом (при 0,1 мкФ) до 1000 Ом (при 1000 пФ). Обратите внимание, что полоса частот будет ограничена в соответствии с формулой, записанной на правом рисунке, когда усилитель используется с емкостной нагрузкой.

Кроме того, когда усилитель используется для такого использования, как коронный разряд, будет течь ток, превышающий номинальный, и это плохо скажется на усилителе. В этом случае, а также время для использования усилителя с емкостной нагрузкой, установите выходное сопротивление и ограничьте ток.

* Избегайте постоянного ввода высокочастотного сигнала, который снижает выходную частоту усилителя. Усилитель выйдет из строя из-за увеличения внутренних потерь.

Важное примечание для использования всех характеристик высокоскоростного усилителя высокого напряжения

Выходной кабель усилителей высокого напряжения не экранирован. Если выходной кабель имеет некоторую паразитную способность относительно земли (заземление или металлические предметы), выходное напряжение будет синусоидальным или стоп-сигналом, и будет потребляться дополнительный ток. Поскольку этот ток идет параллельно нагрузке, может произойти следующее появление.

  1. Скорость нарастания или падение частоты отклика
  2. Форма волны искажена или изменена

При наличии паразитной емкости C на выходе ток утечки C будет таким, как показано ниже.

Решение

Убедитесь в правильности подключения, чтобы максимально снизить паразитную емкость высоковольтного кабеля.

  1. Следите за тем, чтобы выходной кабель был как можно короче.
  2. Не приближайте выходной кабель к полу, столам или металлическим предметам.
  3. Выходной кабель не имеет экранирования.

Информация о связанных статьях в Технических знаниях

Биполярный источник питания с регулируемыми регуляторами

ИС LM317T и LM337T - это хорошо известные недорогие регулируемые стабилизаторы напряжения, способные обеспечить до 1.Выходной ток 5А с рассеиваемой мощностью до 20Вт. LM317T выдает положительное выходное напряжение, а LM337T дает отрицательное выходное напряжение.

Полезно иметь биполярный источник питания с LM317T и LM337T, обеспечивающий симметричную выходную мощность. Однако одновременная регулировка обоих выходных напряжений является проблемой.

Обычное решение - построить регулятор напряжения слежения с операционным усилителем, который отслеживает положительный или отрицательный выход источника питания. Но здесь источники питания и другие параметры операционного усилителя могут быть ограничивающими факторами для требуемой выходной мощности.

Другое решение - использовать стереопотенциометр (потенциометр) для одновременной регулировки обоих выходных источников питания. Стереопотенциометры хорошего качества имеют небольшую разницу (около ± 5%) между двумя выходами. Если эта разница слишком велика, вы можете использовать дополнительные потенциометры, чтобы отрегулировать выходное напряжение до точно такого же значения.

Здесь представлена ​​схема биполярного блока питания с регулируемыми регуляторами LM317T и LM337T. Схема обеспечивает возможность более точной регулировки выходного напряжения с помощью отдельных потенциометров.Кроме того, выходное напряжение можно регулировать от уровня земли, а не от типичного значения ± 1,25 В.

Схема и рабочая

Принципиальная схема биполярного источника питания с LM317T и LM337T показана на рис. 1. Он построен на понижающем трансформаторе 18–0–18 В (X1), мостовом выпрямителе на 1 А (BR1), регулируемом стабилизаторе положительного напряжения LM317T. (IC1), регулируемый стабилизатор отрицательного напряжения LM337T (IC2), восемь диодов 1N4001 (с D1 по D8) и несколько других компонентов.

Фиг.1: Схема двухполюсного источника питания с регулируемыми регуляторами

Сеть 230 В переменного тока подается на первичную обмотку трансформатора X1. Вы можете выбрать трансформатор в соответствии с вашими требованиями к максимальному выходному напряжению и току. Здесь трансформатор X1 используется для создания регулируемого выходного напряжения до ± 15 В.

Мостовой выпрямитель BR1 должен иметь номинал не менее 1 А. Основные фильтрующие конденсаторы C5 и C6 должны быть не менее 2200 мкФ, 40 В. Нерегулируемое положительное напряжение подается на контакт 3 микросхемы IC1, а нерегулируемое отрицательное напряжение - на контакт 2 микросхемы IC2.

Секция регулируемого источника питания включает LM317T, LM337T и стерео потенциометр

VR2 (A) + VR2 (B) для одновременной регулировки выходных напряжений. Выходное напряжение LM317T обычно начинается примерно с 1,25 В, а выходное напряжение LM337T - примерно от -1,25 В. Здесь D1 и D2 создают положительное опорное напряжение около + 1,3 В, которое используется в качестве смещения для IC2. Кроме того, D3 и D4 создают отрицательное опорное напряжение около -1,3 В, которое используется в качестве смещения для IC1.

Вот почему выходные напряжения V3 и V4 могут начинаться почти с уровня земли.Если вам нужна лучшая стабильность, используйте опорные диоды на 1,2 В, такие как LM385-1.2, вместо обычных диодов с D1 по D4. Диоды с D5 по D8 защищают регуляторы от обратных напряжений.

Радиаторы

Установите IC1 и IC2 на соответствующие радиаторы, имеющие значение теплового сопротивления менее 4 ° C / Вт. Максимальная рассеиваемая мощность может достигать 10 Вт, если вам нужен выходной ток выше 0,5 А при самых низких выходных напряжениях. При расчете необходимого размера радиатора учитывайте, что максимальная рассеиваемая мощность LM317T и LM337T в корпусе TO-220 составляет 20 Вт, тепловое сопротивление перехода к корпусу составляет 4 ° C / Вт, а максимальная температура перехода составляет + 125 ° C.

Строительство и испытания

Макет печатной платы биполярного источника питания в натуральную величину показан на рис. 2, а расположение его компонентов - на рис. 3. После сборки схемы на печатной плате подключите вторичные выводы трансформатора к точкам, обозначенным X1 на печатной плате. Закрепите потенциометры VR1 - VR3 на передней стороне шкафа, чтобы можно было легко регулировать напряжения.

Рис.2: Схема печатной платы биполярного источника питания

Фиг.3: Компоновка компонентов печатной платы

Загрузите PDF-файлы с компоновкой печатной платы и компонентов:

нажмите здесь

Для тестирования подключите цепь к сети переменного тока 230 В. Затем к выходному разъему подключите нагрузочные резисторы от 33 до 51 Ом с рассеиваемой мощностью не менее 10 Вт (желательно более 20 Вт). Установите дворники VR1 и VR3 в среднее положение. Изменяя стерео потенциометр VR2 (A) + VR (B), отрегулируйте выходное напряжение до требуемых напряжений, например, около ± 10 В. Измените VR1 и / или VR3, если требуется дальнейшая регулировка выходного напряжения.Теперь, если вы подключаете и отключаете нагрузки, выходные напряжения V3 и V4 должны немного измениться вокруг начального значения ± 10 В.


Эта статья была впервые опубликована 25 января 2018 г. и обновлена ​​27 марта 2020 г.

Биполярный - LavryEngineering

Из LavryEngineering

Термин «биполярный» используется для описания либо источника питания постоянного тока с отдельными выходами положительного и отрицательного напряжения, либо схемы, которая работает от биполярного источника питания постоянного тока.

Обзор

Большинство электронных схем работает от одного источника постоянного напряжения (обычно положительного). Это помогает снизить стоимость и в большинстве случаев упрощает схемотехнику. Примеры включают в себя компьютерную логическую схему и двигатели в автомобиле, такие как стартер или электрические стеклоподъемники.

Односторонний

Ранние конструкции усилителей работали от одного источника постоянного тока, что требовало метода, позволяющего «блокировать» постоянное напряжение от достижения входа или выхода или прохождения между каскадами внутри усилителя.Для этой цели обычно используется конденсатор, который также называют «конденсатором связи», когда он расположен между каскадами внутри усилителя.

Биполярный

Использование конденсаторов связи не обходится без затрат на целостность сигнала, что является стимулом для разработки альтернативы. Напротив, усилители, работающие от биполярных источников питания постоянного тока, могут быть спроектированы без использования разделительных конденсаторов и поэтому называются с прямой связью. Этот тип усилителя будет усиливать звуковые сигналы постоянного и переменного тока.

Модуляция переменного тока для постоянного тока

Существует также особый случай, когда сигнал переменного тока накладывается на напряжение постоянного тока. В этих случаях ток течет только в одном направлении, в то время как напряжение изменяется на то же общее напряжение, что и исходный сигнал. Например, сигнал переменного тока, который варьируется от плюс 1 В до минус 1 В, будет отображаться как сигнал, который изменяется от плюс 3,5 В постоянного тока до плюс 1,5 В постоянного тока на выходе схемы переключения уровня постоянного тока, работающей от 5 В постоянного тока. Изменение напряжения переменного тока сосредоточено на половине напряжения постоянного тока или 2.5 В постоянного тока.

Односторонний

Исторически так было в ранних усилителях звука, которые работали от несимметричного источника постоянного тока. После того, как входной аудиосигнал переменного тока проходит через конденсатор, он «центрируется» примерно на половине напряжения источника питания постоянного тока в схеме усилителя. Это отличает режим ограничения несимметричного усилителя от биполярного; он может быть асимметричным.

Биполярный

В отличие от несимметричных схем, усилитель, работающий от биполярного источника питания постоянного тока, может усиливать аудиосигналы переменного тока без необходимости изменения уровня постоянного тока.Этот тип усилителя питается от положительного и отрицательного постоянного напряжения с одинаковым номинальным напряжением; например, большинство операционных усилителей на микросхемах работают от +/- 15 В постоянного тока. Этот тип аудиоусилителя будет усиливать любое постоянное напряжение, присутствующее на входе, и передавать его на выход; Это означает, что их можно использовать для переключения уровня постоянного тока.

В современном цифровом аудио схема смещения уровня постоянного тока используется для передачи сигналов между преобразователями, работающими только от положительного напряжения постоянного тока, и аудиоусилителями, работающими от биполярных источников питания постоянного тока.В блоках аналого-цифрового преобразователя сигнал обычно биполярный на входе и преобразуется в несимметричный с помощью схемы сдвига уровня для подачи на вход интегральной схемы аналого-цифрового преобразователя. В блоках DA-преобразователя уровень несимметричного выхода преобразователя IC сдвигается на биполярный для вывода. При тщательном проектировании звуковая схема может оставаться напрямую связанной по всей цепи.

БИПОЛЯРНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ДЛЯ БЫСТРЫХ КОРРЕКТОРОВ В ОБНОВЛЕНИИ APS * (Конференция)

Ван, Джу, и Спрау, Гэри. БИПОЛЯРНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ДЛЯ БЫСТРЫХ КОРРЕКТОРОВ В ОБНОВЛЕНИИ APS * . США: Н. П., 2017. Интернет. DOI: 10,18429.

Ван, Джу и Спрау, Гэри. БИПОЛЯРНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ДЛЯ БЫСТРЫХ КОРРЕКТОРОВ В ОБНОВЛЕНИИ APS * . Соединенные Штаты. https://doi.org/10.18429

Ван, Джу, и Спрау, Гэри.Солнце . «ШИРОКОПОЛОСНЫЙ БИПОЛЯРНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ДЛЯ БЫСТРЫХ КОРРЕКТОРОВ В ОБНОВЛЕНИИ APS *». Соединенные Штаты. https://doi.org/10.18429. https://www.osti.gov/servlets/purl/1389074.

@article {osti_1389074,
title = {ШИРОКОПОЛОСНЫЙ БИПОЛЯРНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ДЛЯ БЫСТРЫХ КОРРЕКТОРОВ В ОБНОВЛЕНИИ APS *},
author = {Ван, Джу и Спрау, Гэри},
abstractNote = {Модернизация APS накопительного кольца с многогранным ахроматом (MBA) требует быстрого биполярного источника питания для быстрых корректирующих магнитов.Основное требование к характеристикам источника питания включает полосу пропускания слабого сигнала 10 кГц для выходного тока. Это требование представляет проблему для конструкции из-за высокой индуктивности магнитной нагрузки и ограниченного входного постоянного напряжения. Был разработан и успешно испытан прототип источника питания постоянного / постоянного тока с использованием H-мостовой схемы MOSFET с ШИМ 500 кГц. Прототип обеспечивает полосу пропускания 10 кГц с ослаблением менее 3 дБ для сигнала 0,5% от максимального рабочего тока 15 ампер.В этой статье представлена ​​конструкция силовой цепи, метод ШИМ, контур управления и результаты испытаний.},
doi = {10.18429},
url = {https://www.osti.gov/biblio/1389074}, journal = {},
номер =,
объем =,
place = {United States},
год = {2017},
месяц = ​​{6}
}

Избегайте распространенных проблем при разработке схем усилителя

Введение

Современные операционные усилители (операционные усилители) и инструментальные усилители (входные усилители) предоставляют разработчикам большие преимущества по сравнению со сборками из дискретных полупроводников.Было опубликовано очень много умных, полезных и заманчивых схемотехнических приложений. Но слишком часто, когда кто-то спешит собрать схему, упускается из виду какая-то очень важная проблема, которая приводит к тому, что схема работает не так, как ожидалось, или, возможно, вообще не работает. В этой статье мы обсудим несколько наиболее распространенных проблем приложений и предложим практические решения.

Отсутствует обратный путь тока смещения постоянного тока при соединении по переменному току

Одной из наиболее распространенных проблем приложений является невозможность обеспечить обратный путь постоянного тока для тока смещения в схемах операционных или инструментальных усилителей со связью по переменному току.На рисунке 1 конденсатор соединен последовательно с неинвертирующим (+) входом операционного усилителя для связи его по переменному току, что является простым способом блокирования постоянного напряжения, связанного с входным напряжением (V IN ). Это должно быть особенно полезно в приложениях с высоким коэффициентом усиления, где даже небольшое постоянное напряжение на входе усилителя может ограничить динамический диапазон или даже привести к выходному насыщению. Однако емкостная связь с входом с высоким импедансом без обеспечения пути постоянного тока для тока, протекающего по входу +, приведет к проблемам!

Фигура 1.Неисправная схема операционного усилителя с переменным током.

На самом деле происходит то, что входные токи смещения протекают через конденсатор связи, заряжая его до тех пор, пока не будет превышено номинальное синфазное напряжение входной цепи усилителя или выход не будет доведен до предельных значений. В зависимости от полярности входного тока смещения конденсатор будет заряжаться вверх по направлению к положительному напряжению питания или вниз по направлению к отрицательному напряжению питания. Напряжение смещения усиливается коэффициентом усиления по постоянному току с обратной связью.

Этот процесс может занять много времени. Например, усилитель с входом полевого транзистора (FET), имеющий ток смещения 1 пА, связанный через конденсатор емкостью 0,1 мкФ, будет иметь скорость зарядки I / C 10 –12 / 10 –7 = 10 мкВ / с или 600 мкВ в минуту. Если усиление равно 100, выходной сигнал будет дрейфовать со скоростью 0,06 В в минуту. Таким образом, случайный лабораторный тест (с использованием осциллографа с подключением по переменному току) может не выявить эту проблему, и схема выйдет из строя только через несколько часов. Очевидно, что очень важно вообще избежать этой проблемы.

Рисунок 2. Правильный метод подключения по переменному току входа операционного усилителя для работы с двумя источниками питания.

На рисунке 2 показано простое решение этой очень распространенной проблемы. Здесь резистор подключен между входом операционного усилителя и землей, чтобы обеспечить путь для входного тока смещения. Чтобы минимизировать напряжения смещения, вызванные входными токами смещения, которые отслеживают друг друга при использовании биполярных операционных усилителей, R1 обычно устанавливается равным параллельной комбинации R2 и R3.

Обратите внимание, однако, что этот резистор всегда будет вносить некоторый шум в схему, поэтому будет компромисс между входным импедансом схемы, размером необходимого входного конденсатора связи и шумом Джонсона, добавляемым резистором.Типичные значения резистора обычно находятся в диапазоне от примерно 100 000 Ом до 1 МОм.

Аналогичная проблема может возникнуть в цепи инструментального усилителя. На рисунке 3 показаны схемы усилителя, связанные по переменному току с использованием двух конденсаторов, без обеспечения обратного пути входного тока смещения. Эта проблема характерна для схем инструментальных усилителей, в которых используются как сдвоенные (рис. 3а), так и одиночные (рис. 3b) источники питания.

Рисунок 3. Примеры нефункциональных схем на усилителе со связью по переменному току.

Проблема также может возникать с трансформаторной связью, как показано на рисунке 4, если во вторичной цепи трансформатора отсутствует обратный путь постоянного тока на землю.

Рис. 4. Нефункциональная схема усилителя с трансформаторной связью.

Простые решения для этих схем показаны на рисунках 5 и 6. Здесь между каждым входом и землей добавлено высокое сопротивление (R A , R B ). Это простое и практичное решение для схем с двойным питанием в усилителе.

Рис. 5. Резистор высокого номинала между каждым входом и общим проводом обеспечивает необходимый обратный путь тока смещения. а. Двойное питание. б. Разовая поставка.

Резисторы обеспечивают разрядку входных токов смещения.В примере с двойным питанием на Рисунке 5а оба входа теперь связаны с землей. В примере с однополярным питанием 5b входы могут быть связаны либо с землей (V CM , привязанным к земле), либо с напряжением смещения, обычно равным половине максимального диапазона входного напряжения.

Тот же принцип можно использовать для входов с трансформаторной связью (рис. 6), если только вторичная обмотка трансформатора не имеет центрального отвода, который можно заземлить или подключить к V CM .

В этих схемах будет небольшая ошибка напряжения смещения из-за несоответствия между резисторами и / или входными токами смещения.Чтобы свести к минимуму такие ошибки, третий резистор, примерно 1 / 10 их номинал (но все еще большой по сравнению с дифференциальным сопротивлением источника), может быть подключен между двумя входами усилителя (таким образом соединяя оба резистора). .

Рисунок 6. Правильный метод подключения входа трансформатора к усилителю.

Подача опорных напряжений для усилителей, операционных усилителей и АЦП

На рисунке 7 показана схема с однополярным питанием, в которой входной усилитель управляет несимметричным аналого-цифровым преобразователем (АЦП).Опорный сигнал усилителя обеспечивает напряжение смещения, соответствующее нулевому дифференциальному входу, а опорный сигнал АЦП обеспечивает масштабный коэффициент. Для уменьшения внеполосного шума между выходом усилителя и входом АЦП часто используется простой RC-фильтр нижних частот сглаживания. Часто у разработчиков возникает соблазн использовать простые подходы, такие как резистивные делители, для подачи опорных напряжений входного усилителя и АЦП. Это может привести к ошибкам в некоторых усилителях.

Рис. 7. Входной усилитель управляет АЦП по типичной схеме с однополярным питанием.

Правильная подача опорного напряжения In-Amp

Распространенным предположением является то, что клемма опорного входа усилителя имеет высокий импеданс, поскольку это вход. Таким образом, у разработчика может возникнуть соблазн подключить источник с высоким импедансом, такой как резистивный делитель, к опорному выводу усилителя. Это может привести к серьезным ошибкам с некоторыми типами инструментальных усилителей (рисунок 8).

Рисунок 8. Неправильное использование простого делителя напряжения для непосредственного управления опорным выводом инструментального усилителя с 3 ОУ.

Например, популярная конфигурация усилителя использует три операционных усилителя, подключенных, как указано выше. Общий коэффициент усиления сигнала

Коэффициент усиления для опорного входа (при низком сопротивлении) равен единице. Однако в показанном случае опорный вывод входного усилителя напрямую подключен к простому делителю напряжения. Это нарушает баланс симметрии схемы вычитателя и коэффициента деления делителя напряжения. Это уменьшит подавление синфазного сигнала усилителя и его точность усиления. Однако, если R4 доступен, так что его значение сопротивления может быть уменьшено на величину, равную сопротивлению, смотрящему на параллельные выводы делителя напряжения (здесь 50 кОм), схема будет вести себя как источник напряжения с низким сопротивлением. равное (в этом примере) половине напряжения питания было приложено к исходному значению R4, и точность вычитателя будет сохранена.

Этот подход нельзя использовать, если усилитель предоставляется в виде закрытого одиночного корпуса (ИС). Еще одно соображение заключается в том, что температурные коэффициенты резисторов в делителе напряжения должны соответствовать температурным коэффициентам R4 и других резисторов в вычитателе. Наконец, этот подход блокирует возможность регулировки эталона. Если, с другой стороны, попытаться использовать резисторы малых значений в делителе напряжения, чтобы сделать добавленное сопротивление незначительным, это увеличит потребление тока источника питания и увеличит рассеивание цепи.В любом случае такая «грубая сила» - не лучший дизайнерский подход.

На рис. 9 показано лучшее решение с использованием маломощного буфера операционного усилителя между делителем напряжения и опорным входом усилителя. Это устраняет проблемы согласования импеданса и отслеживания температуры и позволяет легко регулировать опорный сигнал.

Рис. 9. Подключение опорного вывода усилителя к низкоомному выходу операционного усилителя.

Сохранение отклонения источника питания (PSR), когда усилители привязаны к шине питания с использованием делителей напряжения

Часто упускается из виду, что любой шум, переходные процессы или дрейф напряжения источника питания, V S , подаваемый через вход опорного сигнала, будет добавляться непосредственно к выходу, ослабленный только коэффициентом делителя.Практические решения включают шунтирование и фильтрацию и, возможно, даже создание опорного напряжения с помощью прецизионной опорной ИС, такой как ADR121, вместо отвода V S .

Это соображение важно при проектировании схем как с входными, так и с операционными усилителями. Методы подавления источника питания используются для изоляции усилителя от гудения источника питания, шума и любых переходных изменений напряжения, присутствующих на шинах питания. Это важно, потому что многие реальные цепи содержат, подключаются или существуют в средах, которые предлагают неидеальное напряжение питания.Кроме того, сигналы переменного тока, присутствующие в линиях питания, могут быть возвращены в цепь, усилены и при определенных условиях стимулировать паразитные колебания.

Современные операционные усилители и входные усилители, как часть их конструкции, обеспечивают существенное подавление низкочастотного источника питания. Это то, что большинство инженеров считают само собой разумеющимся. Многие современные операционные усилители и усилители имеют характеристики PSR от 80 дБ до более 100 дБ, что снижает влияние колебаний источника питания от 10 000 до 100 000 раз. Даже довольно скромные характеристики PSR в 40 дБ изолируют колебания напряжения питания от усилителя в 100 раз.Тем не менее, высокочастотные байпасные конденсаторы (например, на рисунках 1–7) всегда желательны и часто необходимы. Кроме того, когда разработчики используют простой резистивный делитель на шине питания и буфер операционного усилителя для подачи опорного напряжения для входного усилителя, любые изменения напряжения источника питания проходят через эту схему с небольшим затуханием и добавляются непосредственно к выходной уровень входного усилителя. Таким образом, если не предусмотрена фильтрация нижних частот, обычно отличный PSR IC теряется.

На рисунке 10 к делителю напряжения добавлен большой конденсатор, чтобы отфильтровать его выходной сигнал от колебаний источника питания и сохранить PSR. Полюс –3 дБ этого фильтра устанавливается параллельной комбинацией R1 / R2 и конденсатора C1. Полюс должен быть установлен примерно в 10 раз ниже самой низкой частоты беспокойства.

Рисунок 10. Разделение опорной цепи для сохранения PSR.

Показанные значения «поваренной книги» обеспечивают полюсную частоту –3 дБ примерно 0,03 Гц. Маленький (0.01 мкФ) через R3 минимизирует шум резистора.

Для зарядки фильтра потребуется время. Используя значения из поваренной книги, время нарастания на входе опорного сигнала составляет несколько постоянных времени (где T = R 3 C f = 5 с), или примерно от 10 до 15 секунд.

Схема на рисунке 11 предлагает дальнейшее уточнение. Здесь буфер операционного усилителя работает как активный фильтр, что позволяет использовать конденсаторы гораздо меньшего размера для такой же степени развязки источника питания.Кроме того, активный фильтр может быть спроектирован так, чтобы обеспечить более высокую добротность и, следовательно, более быстрое время включения.

Рисунок 11. Буфер операционного усилителя, подключенный как активный фильтр, управляет опорным выводом входного усилителя.

Результаты испытаний: с показанными значениями компонентов и поданным напряжением 12 В на входной усилитель подавалось отфильтрованное опорное напряжение 6 В. Для модуляции источника питания 12 В использовалась синусоидальная волна размах 1 В разной частоты, при этом коэффициент усиления в усилителе был установлен на единицу. В этих условиях при уменьшении частоты сигнал переменного тока не был виден на осциллографе, при VREF или на выходе усилителя примерно до 8 Гц.Измеренный диапазон питания для этой схемы составлял от 4 В до более 25 В с входным сигналом низкого уровня, подаваемым на усилитель. Время включения схемы составило примерно 2 секунды.

Развязка цепей ОУ с однополярным питанием

Наконец, схемы операционного усилителя с однополярным питанием требуют смещения входного синфазного уровня для обработки положительных и отрицательных колебаний сигналов переменного тока. Когда это смещение обеспечивается от шины питания с использованием делителей напряжения, требуется соответствующая развязка для сохранения PSR.

Распространенной и неправильной практикой является использование резистивного делителя 100 кОм / 100 кОм с байпасным конденсатором 0,1 мкФ для подачи напряжения V S /2 на неинвертирующий вывод операционного усилителя. При использовании этих значений развязка источника питания часто оказывается недостаточной, так как полюсная частота составляет всего 32 Гц. Нестабильность цепи («мотор-лодка») часто возникает, особенно при возбуждении индуктивных нагрузок.

На Рисунке 12 (неинвертирующий) и Рисунок 13 (инвертирующий) показаны схемы для выполнения развязанного смещения V S /2 для достижения наилучших результатов.В обоих случаях смещение обеспечивается на неинвертирующем входе, обратная связь заставляет инвертирующий вход принимать такое же смещение, а единичное усиление постоянного тока также смещает выход до того же напряжения. Конденсатор связи C1 понижает усиление низких частот до единицы от BW3.

Рис. 12. Схема неинвертирующего усилителя с однополярным питанием, показывающая правильную развязку источника питания. Усиление средней полосы = 1 + R2 / R1.

Хорошее практическое правило при использовании делителя напряжения 100 кОм / 100 кОм, как показано, - использовать значение C2 не менее 10 мкФ для 0.Спад 3 Гц –3 дБ. Значение 100 мкФ (полюс 0,03 Гц) должно быть достаточным практически для всех цепей.

Рисунок 13. Правильная развязка для схемы инвертирующего усилителя с однополярным питанием. Усиление средней полосы = –R2 / R1.

Линейный источник питания постоянного тока на 30 В, 3,0 А

Специалисты по схемам, трехканальный источник питания постоянного тока на 30 В, 3,0 А

CSI3003X3 - это полностью регулируемый настольный линейный источник питания с тремя выходами, двумя регулируемыми и одним фиксированным выходами.

Этот высокостабильный линейный настольный источник питания с тройным выходом имеет две переменные 30 В и 3.Выходы 0 ампер на передней панели и фиксированный выход 5 В и 3,0 А, все они расположены на передней панели для облегчения подключения и доступа. Два регулируемых выхода CSI3003X3 предлагают выбираемые пользователем напряжение и ток, а также режимы постоянного тока и постоянного напряжения. Точная регулировка напряжения осуществляется с помощью пары ручек управления, а сила тока выбирается кнопкой. Выходные значения напряжения и тока отображаются на паре больших четких ЖК-дисплеев.

Предусмотрена защита от короткого замыкания и ограничения тока.Платы SMT для ПК и встроенный охлаждающий вентилятор обеспечивают надежную работу и долгий срок службы. Идеальный выбор для лабораторных и учебных целей. Фиксированный выход 1A, 5VDC находится на задней панели. Это высоконадежный и точный настольный источник питания, сравнимый с настольными источниками питания, который стоит вдвое дороже.

Технические характеристики блока питания CSI3003X3

  • Технология изготовления клеевых листов SMD для внутренней конструкции печатных плат
  • Привлекательный большой желтый ЖК-дисплей
  • Встроенный вентилятор охлаждения
  • Многоконтурное высокоточное регулирование напряжения
  • Прогрессивное регулирование тока
  • Двойная терминальная система.Тип проверки безопасности или расширяемые винтовые клеммы
  • Схема защиты от перегрузки
  • Низкое напряжение пульсаций: <1 мВ P-P
  • Полярность выхода: положительная или отрицательная
  • Прочная усиленная металлическая каркасная конструкция
  • Выходное напряжение: 2 x 0-30 В постоянного тока
  • Выходной ток: 0-3A
  • Один + 5 В постоянного тока при 3 А, фиксированный выход
  • Параллельный режим: 0-30 Вольт; 0-6 ампер
  • Последовательный режим: 0-60 Вольт; 0-3 А
  • Эффект источника: 5x10-4 = 2 мВ
  • Влияние нагрузки: 5x10-4 = 2 мВ
  • Коэффициент пульсации: <250 мкВ
  • Ступенчатый ток: 30 мА +/- 1 мА
  • Включает (1) кабель от банана к алигатору и (1) лопату к кабелю с открытым концом
  • Размеры (мм): 270 x 180 x 320
  • Масса: 12.5 кг, 27,5 фунтов

Обратите внимание: в этом источнике питания используется стандартная мощность переменного тока 110–120 вольт, 60 Гц, и он поставляется с заземленным кабелем питания, совместимым с розетками на 110–120 вольт, используемыми в США. Он НЕ совместим с системами питания 220–240 В, 50 Гц, используемыми в других странах, если не используется соответствующий адаптер / преобразователь питания (не входит в комплект).

Из соображений безопасности компания Circuit Specialists в настоящее время не имеет в наличии адаптеров питания или преобразователей для источников питания.

Для получения дополнительной информации см. Руководство пользователя и схемы источника питания постоянного тока CSI3003X3.

Полезные ссылки

Вот наша 5-амперная версия настольного блока питания постоянного тока.

Блок питания усилителя до +/- 63 В

Универсальная плата биполярного питания усилителя мощности.
Идеально подходит для микросхем типа TDA2030A / TDA2050 / TDA7293 / TDA7294 / LM1875 / LM3875 / LM3886 и транзисторных усилителей до 250 Вт.
Этот блок питания предназначен для подключения к двум вторичным обмоткам трансформатора с промежуточным соединением и максимальным переменным напряжением AC45V -0-45V
Диоды моста 4 диода Шоттки на 20А в корпусе TO220 зашунтированы пленочными, а выходы БП зашунтированы качественными пленочными, полипропиленовыми конденсаторами.На плате имеется светодиодная индикация выходного напряжения: красный «+», синий «-». Диоды в усилителе класса AB не требуют дополнительного теплоотвода. Тем не менее, если есть необходимость в радиаторах на диодах, необходимо убедиться, что подложки диодов (и радиаторы без изоляции от подложки) не соприкасаются друг с другом.
Не рекомендуется использовать блок питания на максимальном напряжении, так как скачки напряжения в сети питания могут повредить электролитические конденсаторы.
Оптимальное напряжение переменного тока 42V-0-42V переменного тока
Настоятельно рекомендуется подключение через систему плавного пуска, так как при включении источника питания конденсаторы разряжены и в начальный (кратковременный) момент заряда конденсаторов практически равен току короткого замыкания.
Включает 4 стойки с болтами и гайками М2 для установки в корпус.
Диодный мост 20А
Емкость 40 940 мкФ (20470 мкФ на плече)

Встроенная защита
Входное напряжение, максимальное (переменное / 2 плеча) AC 45 В
Минимальное входное напряжение (переменное / 2 плеча) AC 15 В
Выходное напряжение, максимальное (постоянное / биполярное) DC 63V
Минимальное выходное напряжение (постоянное / биполярное) DC 25 В
Включение питания 2500 Вт
Максимальный ток 20A
Общая вместимость 40470 мкФ
.

0 comments on “Схема двухполярного блока питания для усилителя: Двухполярный БП для усилителя — РАДИОСХЕМЫ

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *