500 Ватт импульсный блок питания для аудиоусилителей. Блок питания для аудио усилителя
Многие знают как я люблю разбираться с разными блоками питания. В этот раз у меня на столе несколько необычный блок питания, по крайней мере такой я еще не тестировал. Да и по большому счету вообще не встречал ранее обзоров блоков питания подобной разновидности, хотя вещь по своему интересная и я раньше делал подобные блоки питания сам.Заказать я его решил из чистого любопытства, решил что может быть полезным. Впрочем подробнее в обзоре.
Вообще стоит наверное начать с небольшого лирического вступления. Много лет назад я довольно сильно увлекался аудиотехникой, прошел как через полностью самодельные варианты, так и «гибриды», где использовались УМ мощностью до 100 Ватт из магазина Юный техник, и полуразобранная Радиотехника УКУ 010, 101 и Одиссей 010, потом был Феникс 200У 010С.
Даже пробовал собрать УМЗЧ Сухова, но что-то тогда не пошло, уже и не вспомню что именно.
Акустика также разная была, как самодельная, так и готовая, например Романтика 50ас-105, Кливер 150ас-009.
Но больше всего запомнились Амфитон 25АС 027, правда они у меня были несколько доработаны. Попутно к небольшим изменениям схемы и конструкции я заменил родные динамики 50 ГДН на 75 ГДН.
Это и предыдущие фото не мои, так как моя аппаратура давно продана, а я потом перешел на Sven IHOO 5.1, а затем вообще стал слушать только мелкие компьютерные колоночки. Да, вот такой регресс.
Но вот что-то начали бродить в голове мысли, сделать что нибудь, например усилитель мощности, возможно просто так, возможно вообще все делать по другому. Но в итоге решил я заказать блок питания. Конечно я могу его сделать сам, мало того, в одном из обзоров я не только это делал, а и выложил подробную инструкцию, но к этому я еще вернусь, а пока перейду к обзору.
Начну со списка заявленных технических характеристик:
Напряжение питания — 200-240 Вольт
Выходная мощность — 500 Ватт
Выходные напряжения:
Основное — +/-35 Вольт
Вспомогательное 1 — +/- 15 Вольт 1 Ампер
Вспомогательное 2 — 12 Вольт 0.
5 Ампера , гальванически отвязано от остальных.
Размеры — 133 x 100 x 42 мм
Каналы +/- 15 и 12 Вольт имеют стабилизацию, основное напряжение +/-35 Вольт не стабилизировано. Здесь я наверное выскажу свое мнение.
Блок питания для ламповых, усилителя мощности и винил корректора
Еще при «эскизном проектировании» — на уровне идеи, было принято решение вынести источники питания в отдельный корпус. Вообще говоря, изрядный смысл в таком «вольте» есть, особенно для подверженного всяким наводкам и фону, винил-корректору — удаление на некоторое расстояние источника мощных электромагнитных полей — трансформаторов. С другой стороны, источник питания в однотактном каскаде, находится в цепи сигнала и желательно минимизировать все соединения, словом — компромисс, как и всегда, как и везде.
В блоках питания современных ламповых усилителей, часто применяют двухполупериодную схему со средней точкой обмотки трансформатора, выпрямители на кенотронах и фильтры с дросселями. Кроме ретро вида, такая схема построения оправдывается несколькими достоинствами, которые, тем не менее, экономнее и проще реализовать их на современной элементной базе. К преимуществам, можно причислить некоторые, свойственные вакуумным приборам особенности из за чего в выпрямителе не возникает помеха при переключении диодов в выпрямительном мосте. При применении классического диодного моста, от такой помехи, можно избавиться шунтированием каждого диода небольшим конденсатором емкостью около 100 нФ, на соответствующее напряжение и применением «быстрых» диодов.
Автоматическая задержка подачи анодного напряжения — по мере прогрева катода кенотрона. Дело в том, что ресурс приемно-усилительных ламп существенно увеличивается при подаче анодного напряжения, когда катод лампы уже прогрет. Обычно это занимает несколько десятков секунд. Здесь, предлагается, пожертвовав ресурсом кенотрона, продлить жизнь усилительных ламп, однако в наши дни и кенотроны имеют изрядную ценность, кроме того, задержку подачи высокого напряжения, довольно просто организовать простой схемой таймера с исполнительным элементом в виде электромагнитного реле, на современной элементной базе.
Здесь, стоит сказать, что для работы каскада на вакуумном триоде, требуется три напряжения — отрицательное напряжение смещения (иногда, при «автоматическом» смещении, получается падением напряжения на специальном резисторе), питание нити подогрева катода или самого «прямонакального» катода — напряжение «накала» и наконец — «анодное» напряжение. При применении в блоке питания стабилизации напряжения, недопустимо стабилизировать одно или только несколько напряжений.
Описываемый блок питания, построен на полупроводниках, содержит в одном корпусе два независимых блока питания — для лампового усилителя мощности и лампового-же винил-корректора. Каждый из них, состоит из относительно сильноточного источника напряжения для питания накалов ламп и слаботочного, но высоковольтного для «анодного» напряжения. Все источники стабилизированы, задержка подачи анодного напряжения осуществляется вручную — переключением тумблеров. В блоке питания, есть возможность применять «ждущий» режим — подачу пониженного напряжения накала и анодного. Такой режим, позволяет не выключать полностью усилители при длительных перерывах в прослушивании, экономя ресурс радиоламп и электричество — как и любые приборы с нитью или спиралью накаливания, при подаче напряжения накала, происходит бросок тока из-за низкого сопротивления холодной спирали, он существенно снижает ресурс приборов — чаще всего, они выходят из строя именно в этот момент.
Итак. Что понадобилось для работы.
Инструменты, оборудование.
Прежде всего, обычный набор инструмента для радиомонтажа, не повредят несколько более мощные, чем обычно кусачки. Паяльник, а лучше два — небольшой, для мелочей — 25…40Вт и покрупнее — 60…100Вт с принадлежностями. Мультиметр. Для работы с фанерными элементами корпуса, применялась небольшая циркулярная пила, плоскошлифовальная машинка. Для декоративного покрытия — кисти, посуда. Понадобилась электрическая дрель со сверлами, нечто, для сверления маленьких (0,8…1.5мм) отверстий на печатных платах. Специальный инструмент для рисования и изготовления печатных плат — рейсфедеры, специальная линейка, игла для корректирования дорожек, посуда для травления, небольшой удобный керн.
Материалы.
Кроме радиоэлементов и установочных деталей, понадобилась фанера 15мм для корпуса, фанера тонкая, 6мм для передней панели. ЛКМ, шлифовальная шкурка, ветошь хлопчатобумажная. Фольгированный стеклотекстолит для печатных плат, проволока медная луженная и провод монтажный различного сечения для монтажа. Термотрубка. Припой безсвинцовый, флюс, спирто-бензиновая смесь, химикаты для травления. Стяжки капроновые различной длины, герметик акриловый. Площадки капроновые для крепления стяжек. Радиаторы алюминиевые игольчатые, уголки перфорированные крепежные. Термопаста, прокладки слюдяные. Крепеж разный. Термоклей. Скотч малярный, бумага с липким слоем для печати на принтере.
Прежде всего, определился с общей концепцией.
Высоковольтные источники — повышающие трансформаторы- выпрямительные мосты на быстродействующих диодах с шунтированием каждого керамическим конденсатором — стабилизаторы на высоковольтных полевых транзисторах. Высоковольтные электролитические емкости обычные, ширпотреб.
Выпрямитель-стабилизатор анодного напряжения, использовались в обоих усилителях, только настроенные на разные напряжения. Здесь, количеством и рабочим напряжением стабилитронов, устанавливают выходное напряжение стабилизатора. Транзистор Т1 – практически любой высоковольтный соответствующей структуры, диоды шунтировать пленочными или керамическими емкостями на 100…150нФ, 630В
Стабилизаторы напряжения накала ламп винил-корректора — на 7806, с добавочным кремниевым диодом в цепи общего провода (дает на входе стабилизатора прирост напряжения ~0,3 вольта). Выпрямитель — мост из диодов Шоттки, также шунтированных конденсаторами (не обязательно). Лампы усилителя мощности (6Э5П) по накалу, потребляют ток значительно больший, чем 6Н9, чтобы его снизить, применено последовательное соединение нитей накала двух ламп и задействованы интегральные стабилизаторы 7812 с диодами в цепи общего провода.
Подобраны радиаторы достаточной площади и подходящие трансформаторы. Для питания нитей накала ламп усилителя мощности, нашелся стандартный ТН, для анодного напряжения ТА. Габаритная мощность оказалась с изрядным запасом, что неплохо — трансформаторы не гудят, не греются. Наличие большого количества обмоток, позволило подобрать нужное напряжение на входе стабилизатора, чтобы не перегревать регулирующий транзистор. Также, оказалось возможным ввести режим ожидания — со сниженным напряжением накала и анодным, для экономии ресурса ламп.
Трансформатор питания винил корректора — комбинированный ТАН, в нем есть как высоковольтные обмотки, для анодного напряжения, так и низковольтные сильноточные для накала. Большое количество обмоток, также позволило организовать ждущий режим.
В соответствии с размерами радиаторов, разработаны печатные платы для мелких элементов выпрямителей и стабилизаторов. Элементы, требующие охлаждения — микросхемы стабилизаторов и полевые транзисторы, в корпусах ТО-220, смонтированы навыворот и прижаты металлическим фланцем через слюдяную прокладку к радиатору.
На стороне платы «к радиатору» отсутствуют токопроводящие дорожки — весь монтаж выполнен на противоположной стороне платы, «печатным» способом сформованы опорные площадки для выводов мелких элементов. Таким образом, монтаж напоминает объемный, риск замыкания на радиатор охлаждения не велик.
Аналогичным образом был смонтирован стабилизатор усилителя мощности на Г-807.
Всего радиатора два, на каждом, закреплена монтажная плата с полным набором напряжений для одного устройства — возможно, решение не слишком удачное в смысле компоновки блока питания в целом, позволило однако, удобно работать при макетировании и настройке устройств, когда блоки питания не были собраны в едином корпусе.
Конструкция корпуса своеобразная — радиаторы вынесены в заднюю открытую часть блока, при этом, платы с высоковольтными элементами несколько утоплены, случайно коснуться их рукой практически невозможно, тем более учитывая расположение блока питания в нише стеллажа.
Корпус блока собран на саморезах, стенки из толстой 15мм фанеры.
В передней части блока, винтами к нижней панели закреплены трансформаторы. Центр тяжести, получился смещен к передней панели, но это удобно — при любых манипуляциях с органами управления, отдельно стоящий блок не нужно придерживать.
Вокруг трансформаторов, этакими ведьмиными кругами установлены специальные площадки для крепления к ним нейлоновых стяжек. Учитывая большое количество проводов и жгутов из них, количество площадок не излишнее — практика показала, что практически все они оказались задействованы.
Соединение блока питания с усилителями выполнено толстым многожильным кабелем. Большое количество жил, позволило формовать необходимые группы в зависимости от пропускаемого тока и назначения кабеля.
В процессе монтажа, такого рода, непременно нужно применять, хотя бы технологическую маркировку, это очень облегчает жизнь.
Блок питания без крышки и передней панели. Усилители были собраны некоторое время назад и работали с открытыми макетами своих блоков питания.
В том виде было очень удобно делать настройку — подбирать напряжения, контролировать работу и прочее. Сейчас же, только проверка работоспособности и устранение возможных ошибок монтажа.
Передняя панель блока была выпилена из тонкой фанеры, после лакирования, на нее наклеиваются вычерченные в Автокаде и распечатанные на принтере блоки с поясняющими надписями. Для защиты надписей, наклейки также покрыты слоем лака. В соответствующих местах, высверлены отверстия для установки тумблеров, неоновых лампочек индикации и колодки предохранителя. Параллельно колодке, также установлена неоновая лампочка, индицирующая перегорание предохранителя.
Практика длительного использования блока, показала, что блок надежен, обладает всеми заданными электрическими параметрами. К недостаткам, следует отнести некоторую сложность коммутации режимов — тумблерами. Если предполагается делать аналогичное устройство, для использования «в чужих руках», лучше применить специальное устройство, реализующее нужные алгоритмы автоматически при помощи электромагнитных реле.
Кроме того, столкнулся с необходимостью раздельных блоков питания — для каждого устройства свой, правда, это был «нештатный режим» — при переездах.
БЛОК ПИТАНИЯ ДЛЯ УСИЛИТЕЛЯ
Некоторое время назад купил колонку-монитор. Усилитель внутри неё был оснащен импульсным источником питания, к сожалению, вскоре он сгорел (надёжность импульсных БП всё-же уступает трансформаторным).
Решено было вместо того, чтобы заниматься ремонтом (тем более что блок питания слишком сложен, да и опыта мало), построить классический внешний трансформаторный блок питания из запчастей, которые в избытке лежат по закромам. Был куплен только красивый корпус, что значительно сократило расходы.
На зарубежных форумах обнаружилась информация что инвертор просто плохо сконструирован.
Выше на фото поврежденный преобразователь из активной колонки.
Два резистора R4 и R3 нагреваясь сушат два конденсатора, которые расположены рядом с ними: C8 и большой 390u / 200V. К сожалению сгорели IRF840 (Q1 и Q2), транзисторы Q3 = 2N5551 и Q4 = 2N5401. Выходные конденсаторы также сгорели. Вылетели выпрямительные диоды, перегорел и предохранитель (как водится последним).
Схема БП для мощного УНЧ
Схема блока питания — классическая конструкция двухполупериодного выпрямителя, вместо встроенных мостов использовались отдельные диоды, шунтированные конденсаторами. На первичной стороне размещен простой фильтр из имеющихся под рукой конденсаторов.
В оригинале каждая клемма в колонке питается от двух напряжений:
- +/- 36 В, 1 А для LM3886, которая питает сабвуфер.
- +/- 18 В, 1 A для LM2876, который питает твиттер.
Поскольку не было подходящего трансформатора, использовалось сразу два, которые дают следующие напряжения:
- 2x ~ 30 В, 2,5 А, что дает +/- 42 В в режиме ожидания
- 2x ~ 14 В, 3,5 А, что дает +/- 20 В в режиме ожидания
Штекеры — старые добрые DIN-5, которые есть во многих советских электронных аудио приборах.
Гнёзда питания и светодиоды в колонке были установлены на пластмассовых пластинах, которые изнутри окрашены в черный цвет.
АС теперь звучит очень хорошо. Разница между импульсным и классическим источником питания в усилителе полностью отсутствует — так и не получилось уловить различия. БП для предварительного усилителя если надо есть тут. Материал прислал — Gromov.
Форум
Обсудить статью БЛОК ПИТАНИЯ ДЛЯ УСИЛИТЕЛЯ
Блок питания для усилителя на IR2161
Хороший, качественный усилитель мощности звуковой частоты должен иметь на своем борту надежный, безотказный и качественный источник питания. Вокруг вас и меня по сей день, неустанно бушуют споры о применении линейных или импульсных источников питания в УМЗЧ. Я не отношусь категорично к определенной конструкции и применяю в усилителях, как высокочастотные преобразователи, так и линейные блоки питания.
В этой статье будет представлена хорошая схема блока питания для усилителя на микросхеме IR2161, которая первоначально создавалась, как специализированная микросхема для преобразователей питания галогеновых ламп.
Вскоре одним из опытных любителей электроники, Ильей Стельмах (Nem0), была разработана схема импульсного блока питания для усилителя на базе той самой микросхемы питания галогеновых ламп IR2161.
В арсенале IR2161 есть все необходимое для построения надежного импульсного источника питания (ИИП). Присутствует, как защита от перегрузки, так и защита от короткого замыкания (КЗ). Без функции «Софт-старта» поднимать такой разговор было бы несерьезно, поэтому мягкий пуск также присутствует. Еще, к особенностям IR2161 относятся адаптивное мертвое время (ADT) и компенсация выходного напряжения.
Схема блока питания для усилителя на IR2161
Работа схемы
При включении ИИП в сеть, напряжение переменного тока поступает через предохранитель F1 и фильтры C2, L1, C1 на диодный мост VDS1. Энергия выпрямленного напряжения (+310В) накапливается в электролитическом конденсаторе С10 и будет использоваться в дальнейшем для питания первичной обмотки трансформатора T1.
Также, напряжение переменного тока поступает на однополупериодный выпрямитель, выполненный на диоде VD4. Далее выпрямленное напряжение через гасящий резистор R1 поступает на катод стабилитрона VD1 (13 Вольт). Это напряжение сглаживается конденсаторами C3 и C4 и поступает на вывод питания (вывод 1) драйвера IR2161. Хочу обратить внимание, что микросхема не начнет генерацию, пока напряжение на выводе 1 будет меньше 10.5 Вольт. Описанная выше схема питания IR2161 работает только при запуске, в дальнейшем в работу включается цепь самопитания. Самопитание обеспечивается от первичной обмотки трансформатора, через гасящий конденсатор C7, резистор R2 и диоды VD2, VD3. Такой способ питания микросхемы способствует малому нагреву гасящего резистора R1, который выполняет свою основную работу только при запуске. Также за счет подключения гасящего конденсатора C7 к высокочастотной части позволило снизить его емкость до 330пФ, тем самым уменьшив его габариты.
Генерируемые импульсы через резисторы R3 и R5 поступают на затворы полевых транзисторов VT1 и VT2.
Транзисторы, открываясь по очереди, подключают нижний отвод первичной обмотки к положительному или отрицательному выводу электролитического конденсатора C10, в котором накапливается энергия выпрямленного напряжения +310В. Верхний отвод первичной обмотки соединен к средней точке емкостного делителя напряжения C11, C13. Таким образом, на первичной обмотке будет присутствовать прямоугольный импульс со значением половины выпрямленного напряжения, то есть примерно 160В. Напряжение с вторичной обмотки поступает на мостовой выпрямитель VDS2, выполненный на диодах Шоттки. Далее уже выпрямленное напряжение через дроссели L2 и L3 поступает на выход ИИП. На выходе блока питания имеются конденсаторы C15-C20, сглаживающие пульсации и служащие накопителями.
Рабочая частота блока питания на IR2161 находится в диапазоне 34-70кГц и зависит от потребляемой мощности. У микросхемы IR2161 нет времязадающих элементов.
Расчет источника питания усилителя — AudioKiller’s site
Вот здесь новые исследования на эту тему.
| Необходимое дополнение |
|---|
| Прошел почти год, и возникла необходимость в дополнении. По правилам его нужно помещать в конце, но для того, чтобы оно было более заметно, я помещаю его в начале. За этот год я продолжал убеждаться в правильности моего подхода. Но все же нужно отметить два важных момента (спасибо моим корреспондентам!). |
Очень важно: этот расчет предназначен для воспроизведения музыки, а не для исполнения! При воспроизведении музыки всегда есть предел – максимальное выходное напряжение источника сигнала (магнитофона, CD-плеера, винилового проигрывателя), больше которого просто не бывает. Поэтому и максимальная выходная мощность усилителя ограничена. Громче никак не сделаешь. И, соответственно, мощность, потребляемая от источника питания, никак не может превысить своего максимума. А это очень важно – ведь у нас трансформатор облегченный, к нему бережней относиться надо… При исполнении музыки (например рок-группой), всегда должен быть изрядный запас по мощности – вдруг гитарист “уйдет в запил”, причем решит, что его плохо слышно, и будет прибавлять и прибавлять громкость. Значит мощность, потребляемая от блока питания, будет расти и расти. И блок питания ее должен свободно выдавать, так что никакого облегчения ему делать нельзя, наоборот – тут запас должен быть. |
| Да, и еще – это блок питания для транзисторных усилителей (у ламп все немного иначе, им такой расчет не очень подойдет), работающих в классе АВ, В, супер-А. Для УМЗЧ, работающих в классе А, этот расчет не годится! |
Написанию этой программы предшествовал долгий период “вызревания” (около 10 лет), экспериментов, расчетов. И все эти идеи я проверял на себе. Тем не менее, был задан вопрос: “А что будет, если кто-то захочет устроить дискотеку и будет долго гонять усилитель на полной громкости?” И я решил проверить, а что же, в самом деле, будет? Взял свой усилитель на микросхеме TDA7293 (TDA7294) мощностью 2х40 Вт на нагрузке 6 Ом, блок питания для которого рассчитан по этой программе. То, что такое “облегчение” блока питания не приводит к росту искажений, описано в статье Работа УМЗЧ на TDA7294 (TDA7293) на “трудную” нагрузку. А вот насколько живуч такой блок?Я провел эксперимент. К трансформатору приклеил термопару (с использованием термопасты) корпус блока питания закрыл и даже закрутил винты – чтобы все было по-настоящему, к выходу обоих каналов усилителя подключил резисторы 6 Ом 50 Вт, поставил в CD проигрыватель диск группы Queen (включив на бесконечный повтор диска), установил такую громкость, чтобы происходил некоторый клиппинг (отчетливо заметный на экране осциллографа, при этом Кг был порядка 5…10%) на амплитуде выходного сигнала 22…24 вольта (это соответствует максимальной выходной мощности 40…48 Вт). Пик-фактор сигнала (для разных песен) находился в пределах 9…15 дБ, средний пик-фактор получился 11 дБ (клиппирование уменьшает пик-фактор).Итак, запустил я музыку на “полную громкость” на 1,5 часа, контролируя температуру каждые 5…7 минут. Целый час трансформатор разогревался. Даже чуть больше. А потом температура трансформатора стабилизировалась, и держалась в пределах 68…73 градусов. На более “тихой” фонограмме температура снижалась, на более “громкой” – росла. В пособии по ремонту телеаппаратуры указана максимальная температура поверхности трансформатора 85 градусов. Вывод: все в пределах нормы. В данном случае температура окружающей среды была 21 градус, следовательно, можно предполагать, что даже в жару трансформатор не перегреется. Метод правильный, все отлично работает!!! Выдерживает даже дискотеку, на которую в общем-то даже и не очень и рассчитан! |
| НО! В моем блоке питания использован тороидальный пропитанный трансформатор. Непропитанные трансформаторы охлаждаются хуже, поэтому температура внутри него больше, чем у пропитанного. Точно также обмотки броневых трансформаторов охлаждаются хуже, и внутри горячее, чем снаружи. То есть, если вы планируете часто и надолго устраивать дискотеки на всю громкость и использовать при этом непропитанные броневые трансформаторы, их мощность лучше брать с запасом 20…30%. Если дискотеки не планируются, можно не заморачиваться и пользоваться результатами расчета по программе! |
Расчет блока питания усилителя мощности звуковой частоты (УМЗЧ) достаточно сложен для радиолюбителей:
- малодоступна нужная литература;
- расчет производится графоаналитическим методом, который довольно трудоемок и требует хорошего понимания математики и физики процессов, тогда как начинающим радиолюбителям больше подходят «кулинарные рецепты»;
- существующие методики ориентированы на нагрузку, потребляющую все время только максимальный по величине ток, а усиление звуковых сигналов наоборот, требует небольшой средней и большой кратковременной пиковой мощности.
Т.е. звуковой сигнал в корне отличается от того, на что ориентирован “классический” расчет.
Вот программа для расчета блока питания усилителя
Предлагаемая программа предназначена для широкого круга радиолюбителей и позволяет полностью рассчитать источник питания для усилителя мощности звуковой частоты (УМЗЧ). Она учитывает особенности потребления энергии при звуковоспроизведении и обладает достаточно высокой точностью (в пределах разброса параметров трансформаторов). Ее достоинства:
- учитывает пик-фактора звукового сигнала, что позволяет выбрать реальную, а не избыточную мощность трансформатора;
- учитывает мощность, потребляемую как самим усилителем, независимо от его КПД, так и предусилителем;
- учитывает “просадки” напряжения на трансформаторе и емкостном фильтре под нагрузкой;
- учитывает пульсации напряжения питания;
- учитывает зависимость “просадки” напряжения и величины пульсаций от емкости конденсатора фильтра;
- учитывает, что емкости фильтра заряжаются импульсным (и довольно коротким) током;
- позволяет самостоятельно выбрать напряжение питания усилителя;
- учитывает особенности сабвуферов для питания их усилителей;
- выдает значения получаемой выходной мощности усилителя с расчитанным блоком питания;
- выдает параметры диодов для выпрямителя и требуемое рабочее напряжение конденсаторов фильтра.
ВАЖНО! Расчет ведется для двухполярного источника питания с “классической” (т.е. не мостовой) схемой усилителя
Воспроизведение звука – это передача энергии из источника питания в нагрузку. Усилитель лишь управляет этим процессом и следит за тем, чтобы форма сигнала в нагрузке как можно точнее совпадала с формой входного сигнала. Чем усилитель лучше, тем это ему лучше удается. Но даже самый распрекрасный усилитель не сможет правильно передать звук, если блок питания не выдаст ему нужное напряжение или ток.
Обычно расчет требуемой мощности трансформатора производят следующим образом: берется максимальная выходная мощность УМЗЧ, к ней прибавляется мощность, выделяемая на активных элементах усилителя, и получившееся число умножается на количество каналов усиления.
Рассчитаем для примера таким “неправильным” способом источник для усилителя на микросхеме TDA 7294:
Число каналов = 2;
Выходная мощность Рвых, Вт = 40;
Мощность, рассеиваемая микросхемой при выходной мощности 40 Вт на нагрузке 6 Ом, Вт = 40.
Не так уж мало! Почему так получилось? Во-первых, расчет упрощенный. Во-вторых, в качестве выходной берется максимальная мощность. Это верно для синусоидального сигнала, но на реальном звуке максимум мощности достигается сравнительно редко. В-третьих, из-за того, что мощность, потребляемая самим усилителем взята неправильная – она не постоянна, а зависит от амплитуды сигнала (именно поэтому в таких расчетах абсолютно неприменимо понятие КПД усилителя).
Можно ли использовать в усилителе такой трансформатор? Можно! Ведь он рассчитан на самые жесткие условия, поэтому можно быть уверенным, что его перегрузки не произойдет.
А нужно ли делать такой блок питания? А вот тут я отвечу – нет! Потому, что на реальном звуковом сигнале блок питания будет работать с большой недогрузкой. А зачем тогда нам нужен такой большой, тяжелый и дорогой трансформатор, если он будет загружен максимум на 30%?! (Я в этот усилитель ставлю трансформатор мощностью 53 Вт!!! И его достаточно!)
Для пояснения на рисунке 1 слева показан синусоидальный сигнал, справа – музыкальный.
Общего у них – только масштаб по вертикали на осциллограмме. Причем максимальные значения обоих сигналов совпадают. Почему? Это важное условие и краеугольный камень всей теории. Максимальное значение – это единственная вещь, зависящая только от усилителя (а не от сигнала). Мы же знаем, что Uвых.макс= U питания – dU , где dU: минимальное остаточное напряжение на выходных транзисторах. Значит, выкрутив громкость на максимум (но без ограничения – клиппинга), мы получим или левый сигнал, или правый (в зависимости от того, что подаем на вход).
Рассмотрим внимательно музыкальный сигнал. В отличие от синусоиды, которая быстро растет и регулярно достигает максимума, звуковой сигнал имеет амплитуду где-то в половину максимальной и меньше, и лишь изредка (на этой осциллограмме одно деление по горизонтали равно 1 сек) выбрасывает большие всплески-пики . То есть, максимальное напряжение и у синуса и у музыки одинаковое, а вот среднее у музыки гораздо меньше (это видно невооруженным глазом, но на всякий случай я провел желтые линии, показывающие средние уровни сигнала).
На первый взгляд не очень верится, что средний уровень музыкального сигнала так мал. Но это потому, что осциллограмма сильно сжата по горизонтали. Если ее «растянуть», то будет хорошо видно, что амплитуда почти все время «болтается» около нуля (на рис.2 показана «растяжка» сигнала по оси времени в несколько приемов). Это несмотря на то, что для «растяжки» каждый раз выбиралась часть сигнала с максимальной амплитудой. Если бы можно было изобразить в таком растянутом виде весь сигнал, то он почти все время имел бы маленькую амплитуду с довольно редкими всплесками.
Рис.2. Растянутая во времени осциллограмма звукового сигнала. В нижней части каждого рисунка – время в секундах. Белым цветом выделена часть сигнала, которая показана ниже более «растянутой».И действительно, пик-фактор (отношение максимального значения к среднему) для музыки лежит от 8…10 дБ (2,5…3 раза) для «ди-джейской» музыки, до 18…24 дБ (8…16 раз) для классики. Это для громких мест. А самые тихие места имеют уровень еще от 3 (сильно компрессированная поп- и DJ – музыка) до 100-1000 (симфоническая классика) раз меньше!
Вот что написано в журнале «Автозвук» про то, насколько средняя мощность музыки меньше максимальной (с некоторыми непринципиальными купюрами):
«Я пропустил через компьютер некоторое количество музыкальных фрагментов и выбрал довольно показательные с точки зрения соотношения средней и пиковой мощности.
Первая картинка — это 60 секунд «Шествия гномов» (6-я дорожка «Let’s Test!»). Если система настроена так, чтобы самые большие пики сигнала не вышли за пределы выходной мощности усилителя, то в целом за минуту акустике будет доставаться около полутора процентов этой мощности.
Минута деятельности барабанщиков Yamato (помните, приезжали в Москву?). Уровень сигнала выбран так, чтобы беспрепятственно пропустить пик деятельности на 21 секунде. В результате средняя мощность всего фрагмента — меньше процента от максимальной, а самой его напряжённой части — одна десятая от максимума.
Третий пример: «In the Pocket» (Kai Eckhardt, «NAIM Sampler», дорожка 8). Средняя мощность 13% от максимума, а прибавить громкость будет означать — обрубить многочисленные пики, вызванные умелой работой барабанщика.»
Возникает искушение сделать музыкальный сигнал погромче, чтобы повысить его средний уровень. А нельзя! Вы еще не забыли, что в нагрузку идет напряжение из источника? Поэтому больше, чем он дает, напряжение получить невозможно! Здесь громкость уже установлена максимальная – такая, чтобы в точности воспроизвести пики сигнала.
Если прибавим громкость – пики обрежутся, т.к. у источника нет столько вольт, сколько нужно для их воспроизведения. Что бывает при обрезании верхушек пиков, описано в статье Ограничение сигнала усилителем – можно ли работать в клиппинге? Одним словом, это плохо – искажения.
Итак, что же у нас получается? А получается, что средняя мощность музыкального сигнала как минимум в 4…8 раз меньше, чем максимальная, и в 3…6 раз меньше, чем средняя у синусоиды. И это при максимальной громкости! А что будет, если сделать тише? А если еще учесть динамический диапазон музыки – не всегда же она громкая, есть и средние, и тихие места. То есть, кроме влияния пик-фактора, на среднюю выходную, а значит, и потребляемую от источника, мощность влияет динамический диапазон самой музыки, и уровень громкости, с которым мы ее слушаем. И все это влияет только в одну сторону – в сторону уменьшения потребляемой мощности!
Так зачем нам тогда такой большой и толстый силовой трансформатор?
Дальше мне проще выразить свои мысли в виде диалога: Вопрос – Ответ.
В. На чем основан принцип расчета блока питания?
О. На том, что усилитель с «облегченным» блоком питания должен выдавать точно такую же максимальную выходную мощность, что и с обычным, но кратковременно. При этом средняя выходная мощность, а значит и мощность блока питания, намного ниже максимальной. Реально оценив эту среднюю мощность, получаем реальную мощность блока питания (главным образом силового трансформатора).
В. Насколько точен этот расчет? Можно ли ему доверять?
О. Доверять можно – расчет построен на общепризнанной теории, дополненной экспериментальными исследованиями. Величина ошибки не превышает погрешности изготовления трансформатора (а разброс параметров трансформаторов очень велик!).
В. Не получится ли так, что рассчитанный по этой методике блок питания «не справится» с питанием реального усилителя?
О.
Справится. И этому способствуют сразу два обстоятельства: 1) расчет выполняется для работы на максимальной громкости. При обычном прослушивании на меньшей громкости, работа блока питания еще сильнее облегчается; 2) в расчете практически не учтен динамический диапазон звукового сигнала, т.е. расчет «думает», что вся музыка состоит только из самых громких мест. А в реальности есть места и тихие и средние. Кроме того, «облегченый» трансформатор хорошо выдерживает небольшие перегрузки, если вдруг мы все же подадим очень-преочень «тяжелый» звуковой сигнал.
В. Всегда ли применим этот подход?
О. Только для усиления звуковых сигналов. Если источник должен питать нагрузку, потребляющую неизменную мощность, или усилитель, усиливающий какой-нибудь сигнал незвукового характера (например, синусоидальный или шумовой для исследования АЧХ колонок), то этот расчет неприменим. Повторяю, метод «заточен» под свойства реального звука – человеческой речи и музыки.
В. Выдаст ли усилитель в нагрузку заявленную мощность, если на вход подать синусоидальный сигнал?
О. Очень непродолжительно (доли-единицы секунды) – пока не разрядятся конденсаторы фильтров. Поскольку средняя мощность синусоидального сигнала, намного больше, то блок питания не сможет поддерживать нужное напряжение питания (оно «просядет»). Поэтому максимальная мощность на синусоидальном сигнале будет несколько меньше (на 10…30%). Программа выдает ориентировочное значение максимальной синусоидальной мощности, которую можно получить с этим блоком питания.
В. За счет чего усилитель будет выдавать в нагрузку большУю импульсную мощность?
О. В основном за счет запасения энергии конденсаторами фильтра. Эти конденсаторы выполняют две функции – сглаживают пульсации напряжения питания, и подпитывают усилитель на пиках сигнала.
В. Так ли важна большая емкость конденсаторов фильтра?
О.
Как уже было сказано, конденсаторы выполняют две функции – сглаживают пульсации напряжения питания, и подпитывают усилитель на пиках сигнала. Причем обе эти функции очень важны! Но зачастую им не придают должного значения. Особенно это касается сглаживания пульсаций. Вот осциллограмма напряжения питания реального усилителя с разными величинами емкостей:
С емкостью фильтра 4700 мкФ напряжение питания «просаживалось» до 18 вольт, поэтому на нагрузку приходило максимум 18-4=14 вольт неискаженного сигнала (здесь dU=4В). При увеличении емкости получили минимум 22 вольта питания и 18 В на нагрузке. Это соответствует увеличению выходной мощности в 1,6 раз! Кроме того, подавление пульсаций по питанию самим усилителем не бесконечно, поэтому во втором случае кроме роста максимальной выходной мощности еще и искажения уменьшаются.
В. В чем особенность расчета питания усилителей для сабвуферов?
О. В том, что сабвуферы воспроизводят только низкочастотные сигналы, поэтому продолжительность пиков сигнала у них больше. Соответственно больше должна быть и емкость конденсаторов фильтров и несколько больше мощность трансформатора, чтобы эти конденсаторы заряжать. Это все программа учитывает сама.
В. Какие особенности у усилителя домашнего кинотеатра?
О. Тут большой разницы нет (кроме сабвуфера). Обычно в кино речь (которую делают погромче, следовательно, и мощность нужна больше) имеет очень большой пик-фактор и динамический диапазон. Поэтому увеличение громкости компенсируется пик-фактором и в среднем мощность источника нужна та же. Разница в том, что перепады громкости несколько больше, чем в музыке, поэтому циклы трансформатора «нагрев-охлаждение» (при сильном и тихом сигнале) проявляются в несколько большей степени. Но трансформатор это никак не беспокоит.
В. А сабвуфер для ДК?
О. А вот от сабвуфера ДК иногда требуется бОльшая мощность. Например, громкий взрыв с продолжительным грохотом обвала взорванного моста – в музыке такого количества низких частот просто не бывает. Поэтому при расчете блока питания сабвуфера ДК автоматически берется определенный запас по мощности и емкости конденсаторов фильтра питания.
В. А почему же некоторые производители заявляют для своих усилителей блоки питания огромной мощности?
О. Одну цель – рекламную – мы опустим. Другая цель – максимально снизить просадки напряжения питания и получить максимально возможную выходную мощность не только в музыке, но и вообще всегда. Третья цель – максимально снизить пульсации напряжения питания, чтобы выжать максимум качественного звучания («грязный» источник питания – одна из причин роста интермодуляционных искажений). Однако создание качественного источника питания большой мощности тоже непросто. Там появляется много противоречий, которые трудно разрешить. Вот мнение Владимира Перепелкина (специалиста компании НОЭМА) ” …слишком низкое внутреннее сопротивление трансформатора (избыточная габаритная мощность) сильно осложняют режим выпрямительных диодов и конденсаторов фильтра и очень сильно увеличивает помехи генерируемые в сеть питания из-за резко несинусоидального потребления тока…”
На мой взгляд, для высококачественной техники (а такие источники используются именно в классе Hi-End ) правильнее использовать стабилизированное питание. А трансформатор для него рассчитать по предлагаемой методике, добавив к Uпитания дополнительно падение напряжения на стабилизаторе.
В. Какие исходные данные нужны для расчета?
О. Назначение (для сабвуфера или нет) и выходная мощность усилителя, число его каналов, сопротивление нагрузки, предпочитаемый жанр музыки (по нему оценивается пик-фактор), ток покоя усилителя и ток, потребляемый от этого блока питания предусилителем. А также dU – минимальное остаточное напряжение на выходных транзисторах усилителя.
В. Можно подробнее про эту самую dU ?
О. Напряжение питания должно быть несколько больше чем наибольшее выходное напряжение. Дело в том, что усилитель не может выдать в нагрузку все то напряжение, что дает ему источник. Часть напряжения ( dU =3…5 В) остается на выходных транзисторах, как бы они не пытались открыться и пропустить максимум тока. Значит, берем напряжение питания на эти 3…5 вольт больше максимального выходного. Это значение и учитывается в расчете.
В. А почему ввод данных разбит на два этапа?
О. Вначале по мощности усилителя и сопротивлению нагрузки определяется требуемое напряжение питания и емкость конденсатора фильтра. Но если по какой-то причине разработчик хочет взять другое напряжение (например, усилитель на микросхеме не позволяет подать на нее столько) и емкость – мы обязаны предоставить ему такую возможность. Или программа предложит напряжение 30 вольт, а мы можем свободно подать все 36 (с запасом, чтобы наверняка избежать клиппинга). Тогда вводим значение 36 вольт. И мощность трансформатора будет считаться из введенного нами значения. Нужно понимать, что снизив напряжение питания, снижаем и выходную мощность. Поэтому полностью расчет выполняется после ввода выбранных напряжения питания и емкости для этих заданных пользователем значений.
Важно! Напряжение питания задается на холостом ходу блока питания. Т.е. без усилителя.
В. А эта мощность усилителя, что мы вводим – что она означает? Ведь мы договорились использовать источник сравнительно малой мощности…
О. Ну, в данном случае вводимая мощность усилителя – довольно условная величина. Правильно будет сказать так: «Усилитель с этим блоком питания воспроизводит музыку точно так же, как и усилитель мощностью ХХ ватт». Здесь ХХ ватт – это та самая мощность, которую мы ввели в исходных данных. (Еще раз говорю: именно музыку, тут они равны, а вот на синусе им не сравняться).
В. Что получаем в результате?
О. Габаритную мощность трансформатора, напряжение и ток на вторичной обмотке (одной из двух – источник-то двухполярный), рекомендуемую емкость конденсаторов фильтра (по ней подбираются конденсаторы для расчета). Максимальное обратное напряжение, максимальный прямой импульсный и максимальный средний (длительный) токи диодов выпрямителя (чтобы их можно было подобрать подходящий трансформатор и диоды). А также максимальную синусоидальную и мгновенную импульсную выходные мощности усилителя. Это уже необязательная информация. Просто она может быть кому-то интересна.
В. А как быть, если пик-фактор сигнала неизвестен, или если «любимых» жанров больше одного?
О. В принципе это не так важно. Музыка даже одного жанра имеет большой разброс пик-фактора. Кроме того, поскольку мощность считается «с запасом» (не учитывается динамический диапазон и прослушивание на «немаксимальной» громкости), можно выбрать стандартное значение « Common » – ошибка будет невелика. Кстати, фирма SGS Thomson считает пик-фактор музыки равным 15 дБ – у меня выходит с запасом!
В. А как быть, если неизвестно значение dU , или тока покоя?
О. Обычно значение dU лежит в пределах 3…6 вольт. А вот ток покоя имеет большой разброс: 30…300 мА. Это уже нужны технические данные усилителя. Или взять максимальные значения из приведенных.
В. А можно ли использовать трансформатор большей габаритной мощности и диоды с напряжением/током большим, чем получилось по расчету?
О. Конечно. Можно ли для перевозки груза весом 1 тонну использовать грузовик, рассчитанный на 5 тонн?
В. А почему бы не добавить ввод мощности реального трансформатора? Например, программа выдала рекомендуемую мощность 40 Вт, а в наличии имеется трансформатор, мощностью 70 Вт. Тогда можно было бы ввести эту мощность в программу, и увидеть насколько стало лучше.
О. Во-первых, лучше станет не на много – см. сам принцип снижения мощности источника питания. Во-вторых, для того, чтобы рассчитать как будет что-то работать с реальным трансформатором, нужно в точности знать все параметры этого трансформатора (а их измерить не так-то просто). И вводить в программу придется не только мощность, но еще полдюжины других параметров (все параметры полной Т-образной схемы замещения трансформатора). Поверьте, их измерить намного сложнее, чем просто сделать хороший блок питания. В-третьих, расчеты-то приблизительные! У одного музыкального произведения одни статистические характеристики, у другого – другие. Я сделаю расчет и введу в программу формулы для первых, а включат другую музыку, у которой все немного не так. И что тогда? Кому тогда нужны будут точные цифры, точно вычисленные, но для другой задачи?!
Хочу напомнить, что напряжение на вторичной обмотке от мощности трансформатора не зависит. Оно зависит от того напряжения питания постоянного тока, которое выбрано изначально. А вот если сердечник позволяет получить мощность больше, чем выдает расчет, то ток вторичной обмотки можно повысить. Но повторяю – большого смысла в этом нет.
ПРОДОЛЖЕНИЕ…
08.12.2006
Total Page Visits: 854 — Today Page Visits: 4
Блок питания для TDA7293 и TDA7294
Любой усилитель делает только одно – передает электрическую энергию от источника питания в нагрузку (колонки). В результате при плохом блоке питания и весь усилитель работает плохо. При этом радиолюбители грешат на схему усилителя, объявляя ее «плохо звучащей». И им совершенно невдомек, что не схема тут виновата. Усилитель по своей идее очень похож на водопроводный кран. Как кран позволяет регулировать количество воды, поступающей из трубы, так и усилитель регулирует количество электрической энергии, поступающей из источника питания в нагрузку. Только он это делает так, что форма напряжения на нагрузке максимально точно повторяет форму сигнала на входе усилителя. Таким образом эту большую выходную мощность создает не сам усилитель, а его блок питания, поэтому если блок питания работает недостаточно хорошо – никакой усилитель не поможет.
Этот материал предназначен в большей степени для «очень начинающих», которые затрудняются даже с довольно простыми вещами. Но кое-что будет полезно и более опытным, кроме того, здесь есть числовые значения напряжений, токов и мощностей трансформатора, отвечающие на вопрос: «Сколько чего брать?» В принципе, разных тонкостей и нюансов в блоках питания очень много. У меня вышла книга по блокам питания для звуковых усилителей объемом 160 страниц, и то я там сказал далеко не все. Здесь приведен только маленький кусочек из нее (больше в виде «кулинарных рецептов»). Так что, если хотите начать разбираться в этом деле – читайте книгу. Она как раз ориентирована на начинающих, хотя и опытный народ находит там интересное для себя.
Огромная просьба – не надо пытаться что-либо здесь усовершенствовать. На самом деле кардинально ничего не улучшишь, но можно и напортачить (особенно если знаний и опыта мало). Особенную страсть к «доработкам» питают некоторые «чайники», наслушавшись всяких аудиофилов, которые на самом деле в большинстве своем сами ни разу не грамотные. И ладно бы они ограничивались только применением проводов по 100 долларов за метр. Или дорогущих конденсаторов Black Gate. Так нет же, лезут и в другие места. По моему опыту, примерно 40% таких «доработок» реально ничего не меняют. Еще 10% несущественно что-либо улучшают. Остальные 50% ведут к ухудшению чего-либо. Это не потому, что я такой умный и непогрешимый (нет, я умный и непогрешимый – это же и так очевидно). А потому, что тут и вправду мало что можно существенно улучшить. А «советы из интернета» – это как надписи на заборе: пишут все и всё, что угодно. Но к таким «советам» следует относиться также как и к надписям на заборе – не все, что написано правда.
Схема источника питания приведена на рис.1 и рис. 2. На каждом рисунке один вариант схемы с диодным мостом, а другой вариант – с отдельными диодами в выпрямителе. Принципиальной разницы – никакой. Но один цельный мостик стОит дешевле, чем четыре отдельных диода, его проще монтировать и труднее перепутать «+» и «-».
Рис. 1. Рис. 2.На самом деле это одна и та же схема, различия в трансформаторе. В первом случае используется транс с двумя отдельными вторичными обмотками, а во втором с отводом от середины обмотки. Разница между этими схемами на самом деле небольшая, что бы там не говорили на интернет-форумах. Если хотите узнать, в чем эта разница заключается, какой выпрямитель лучше и почему, читайте статью Правильный выпрямитель.
В обоих случаях важно правильно подключить трансформатор. Как это сделать – показано на рис. 3.
Рис. 3.При правильном включении вольтметр (переменного тока) должен показать удвоенное напряжение вторичной обмотки.
Сетевой предохранитель F1 – вещь обязательная! Без него нельзя! Он должен быть рассчитан на ток 0,5А…1А. Чем меньше ток предохранителя, тем надежнее. Но предохранители, рассчитанные на малые токи, могут сгорать в момент включения – при включении блок питания в течение долей секунды потребляет от сети повышенный ток – заряжаются конденсаторы фильтра. От этого тока предохранитель и сгорает. Но ставить этот предохранитель на большой ток (2…3 ампера) нельзя, а то при коротком замыкании (КЗ) он ничего не предохранит. Лучше использовать обычный стеклянный предохранитель – бывают еще в керамических корпусах, они более «быстрые», и легче сгорают от пускового тока усилителя. А стеклянный предохранитель этот ток выдерживает лучше.
Все, что подключается в первичной обмотке дополнительно (конденсаторы, варисторы и проч.) должно подключаться после предохранителя.
Можно поставить дополнительные предохранители в цепи вторички (или на выходе блока питания) – их надо брать ампер на 5…7. Это даст больше безопасности при всяких там нечаянных замыканиях и неправильном монтаже. Я себе их не ставлю, т.к. нечаянные замыкания не делаю.
| В цепь земли (общего провода) предохранитель ставить нельзя! |
Выключатель питания S1 должен быть рассчитан на напряжение 250 вольт и ток не менее 1 ампер. В какой именно вывод трансформатора ставить предохранитель и выключатель – абсолютно все равно. Можно в один и тот же провод, можно в разные. Главное – хорошо все заизолировать, чтобы невозможно было дотронуться до провода, находящегося под напряжением сети.
| Все, что подключено к сети должно быть надежно заизолировано! |
Кстати, не имеет значения, какой из выводов трансформатора подключен к фазе сети, а какой – к нулю. Иногда на интернет-форумах некоторые говорят, что разница есть: она есть только в их воспаленных мозгах. И в слабом знании электротехники. На самом деле, некоторые «тонкие эффекты» все же существуют, но они проявляются при изготовлении какого-нибудь коллайдера. А в усилителе (если его правильно сделать) вообще никак не заметны. А вот ошибки, совершаемые начинающими, дают примерно в миллион раз более заметный результат (миллион – это не преувеличение!).
Хорошие результаты дает подключение конденсатора Сф к первичной обмотке трансформатора (рис.4). Он не только борется с помехами из сети, но и ослабляет помехи, проникающие в сеть из усилителя. А также уменьшает ЭДС самоиндукции трансформатора при его включении-отключении.
Рис. 4.Конденсатор Сф (рис. 5) может быть либо К73-16, К73-17 на напряжение 630 вольт (справа), либо специальный для работы на переменном токе (слева) – он лучше! – тогда для него указывается действующее напряжение 250…270 вольт переменного тока (об этом говорит знак «~» возле значения напряжения на корпусе конденсатора). В принципе можно использовать и высоковольтные конденсаторы (такие, как на 1600 вольт), но уж очень они большие. Тогда может лучше вообще без него.
Рис. 5.В принципе, в первичную обмотку можно добавить и варистор.
Широко рекламируются всякие там устройства для очистки напряжения сети, в том числе и от постоянного напряжения. В 99,99% случаев эти устройства только лишь помогают изъять крупные суммы из кошельков тех, кто их покупает: потому как надо быть очень-преочень неграмотным инженером, чтобы сконструировать аппаратуру (в основном блок питания) так плохо, что на нее влияло бы все то, от чего эти устройства «предохраняют».
Мощность трансформатора, напряжение на вторичных обмотках, емкость конденсаторов фильтра – все это определяется по графикам на рисунках 6 и 7. Графики предназначены для стереоусилителей на микросхемах TDA7294 и TDA7293 при разном сопротивлении нагрузки. Графики, показанные пунктиром относятся к микросхеме TDA7293, которая рассчитана на бОльшую мощность. Микросхему TDA7294 в этом режиме лучше не использовать. Напряжения обмоток трансформатора и емкость конденсатора фильтра даются на одно плечо блока питания (т.е. только для “+” или для “-“). Для второго плеча все должно быть таким же.
Рис. 6. Рис. 7.На первый взгляд кажется, что мощность трансформатора маловата. Однако для воспроизведения реального звука ее достаточно. Почему это так, описано здесь и здесь. И я сам для себя это все успешно применяю уже почти 10 лет.
Тип трансформатора (тороидальный, стержневой, броневой) в общем-то неважен. Хороший повар отлично приготовит любой транс, а плохой повар испортит даже самые лучшие продукты. Так что проблема не в типе трансформатора, а в умении. Трансформатор меньшей мощности, чем получается по рис. 6, лучше не использовать. Большей – можно, но увеличивать мощность транса более чем в 2 раза смысла нет: будет намного дороже и всего на 2% лучше. Увеличивать мощность трансформатора больше чем в 3 раза против заданной вообще нежелательно – можете огрести кучу проблем, причем иногда они скрыты, и фиг их найдешь (а я подсказать не всегда смогу – не все болезни лечатся дистанционно). От напряжения трансформатора зависит максимальная выходная мощность (чем больше напряжение, тем больше мощность). Помните, что повышенное напряжение питания может спалить микросхему, поэтому больше, чем на графике (рис. 6) лучше не подавать. В принципе, TDA7293 выдерживает напряжение до 45 вольт (у меня в одном усилителе она работает при питании +-43 вольта), но тут надо быть очень-очень осторожным, и для начинающих я бы такое напряжение крайне не советовал. И охлаждение микросхеме требуется гораздо лучшее, если напряжение питания велико. Если напряжения обмоток трансформатора разное, то такой транс использовать нельзя (а если вы достаточно опытны для использования такого транса, то тут вам читать нечего).
Максимальное обратное напряжение диодов должно быть не меньше тройного напряжения (по переменному току) одного плеча (трансформатора). Тип диода значения не имеет, но диоды Шоттки дают немного меньшую просадку напряжения под нагрузкой и позволяют получить чуть-чуть больше выходную мощность. Быстрые диоды никакой пользы не приносят (у начинающих – это наверняка), зато они более дорогие и более нежные. Брать диоды на ток больший, чем по рис. 7 можно, но дружите с головой: диоды на 500 ампер будут больше и дороже, чем весь усилитель. Максимальное обратное напряжение диодов тоже может быть больше требуемого: это напряжение, выше которого диоды сгорают. Если диоды выдерживают 600 вольт, в мы на них подаем 120, то они не сгорят наверняка.
Конденсаторы фильтра – электролитические алюминиевые (обычные). Их рабочее напряжение должно быть не менее чем в 1,7 выше напряжения обмотки трансформатора (одного плеча). Тип конденсаторов в принципе не важен. Старые конденсаторы (выпуска до 2000 года) лучше не использовать – они от времени высыхают. БУ конденсаторы (даже сравнительно свежие) также могут быть высохшими – скорость их деградации сильно зависит от температуры, поэтому если конденсатор перегревается, то может сдохнуть очень быстро. А кто знает, как грелся конденсатор, который откуда-то выпаяли? Вздувшиеся конденсаторы использовать нельзя. «Породистость» конденсаторов роли не играет. Можно использовать любые. Российские тоже, но они обычно крупнее по габаритам, чем импортные. Всякие дорогие аудиоконденсаторы на самом деле ничего не улучшат (у начинающих – так наверняка!), а денег потребуют в 5…20 раз больше. Конденсаторы Low ESR и Low Impedance в принципе немного лучше, но можно с ними и не заморачиваться – и без них можно организовать отличное питание, гораздо важнее не наделать ошибок, которые на звук повлияют гораздо сильнее, чем такие конедснаторы. Если же у вас уже есть конденсаторы Low ESR или Low Impedance, то лучше всего поставить их на плату усилителя (500…1000 мкФ х 35…50 В) – там они принесут наибольшую пользу, ведь сопротивление и индуктивность проводов на плате от них к микросхеме минимальна. Не забывайте, что для электролитов очень важно куда подключить «плюс», а куда «минус».
Емкость конденсаторов задана примерно, так что можно взять немного больше или немного меньше. Меньше чем в 2 раза емкость конденсаторов делать не следует – искажения и фон заметно возрастут, а максимальная мощность усилителя снизится. Больше чем в 2…3 раза больше емкость брать тоже нехорошо – качество питания не увеличится, а вот качество звука может даже ухудшиться (да, действительно можно ухудшить качество звучания усилителя, сильно завысив емкость фильтра!). Причем с емкостями от 60 000 мкФ и выше справится только хороший профи.
Пример печатной платы блока питания (под диодный мост) приведен на рис. 8. Это не догма, а руководство к действию. Подробно все описано в книге.
Рис. 8.В принципе вполне достаточно поставить по одному конденсатору в каждое плечо. Так будет хорошо работать, учитывая, что на плате усилителя уже стоят дополнительные электролиты и, что очень важно, пленочные конденсаторы. Но если нет одного конденсатора на нужную емкость (или проблемы с габаритами), то можно подключать конденсаторы параллельно (2…4 штуки), при этом их емкость складывается. В обоих плечах надо делать одинаковый набор одинаковых конденсаторов. Иногда советуют вместо одного конденсатора 10 000 мкФ подключать 100 штук по 100 мкФ. Это фигня. Обычно получается только хуже. Почему – подробно описано в книге. Точно также нет смысла подключать параллельно конденсатору большой емкости конденсатор малой емкости – он не поможет, все хорошее, что он в принципе мог бы сделать, уже делают конденсаторы, установленные на плате усилителя. Но от этого вот маленького конденсатора вреда не будет. Только не используйте танталовые, ниобиевые и оксидно-полупроводниковые конденсаторы. Не столько из-за их «худшего звучания», сколько из-за того, что они намного более нежные, и очень легко сгорают, если что не так.
Ко мне обращаются с просьбой выслать печатную плату для блока питания. Скажу сразу – я не делаю печатные платы блоков питания промышленным способом. Вот почему:
- В зависимости от условий, емкость конденсатора может быть от 4700 мкФ до 15000 мкФ. А у них габариты различаются в 3 раза.
- У разных типов конденсаторов одинаковой емкости разные габариты.
- Кто-то ставит по одному конденсатору в плечо, а кто-то по четыре.
- И диоды могут быть разные, как мосты, так и отдельные диоды в совершенно различных корпусах.
И как прикажете развести одну плату, которая удовлетворит всех? А делать что-то “суперуниверсальное” нет смысла: плата получится огромная и дорогая. А сделать 100 штук разных – тоже не выход (и дорого). Я всегда делаю отдельную плату для каждого случая. И даже не сохраняю файлы с разводкой – каждый раз все получается сильно по-другому, так что от старой разводки нет никакой пользы. Ни разу не случалось так, чтобы для разных устройств получились одинаковые платы. Так что тут уж самостоятельно, лазерно-утюжная технология поможет, а плата довольно простая, сделать ее самостоятельно легко.
Ставить в блок питания всякие там конденсаторы МБМ или МБГО в принципе можно – возможно они ничего и не ухудшат. Но и ничего не улучшат, а места займут много. Дело в том, что неэлектролиты полезны на плате усилителя, где индуктивность и сопротивление соединительных проводов минимальны (такие конденсаторы в моем усилителе есть и подключены самым лучшим образом). А если их ставить в блоке питания, то всю их пользу съедят провода, идущие к усилителю. Кроме того, “бумажность” конденсаторов на звук никак не повлияет (ее не слышно даже в тех конденсаторах, через которые проходит сигнал). Большие размеры таких конденсаторов только повредят: из-за них увеличится длинна соединительных проводов, что увеличит их индуктивность, сопротивление и излучение помех. Вот пример такого маньячества:
Рисунок без номера.На вид выглядит очень солидно, поэтому начинаешь верить, что и на звук получается тоже хорошо. На самом деле пользы никакой, особенно учитывая тоненькие проводки, соединяющие конденсаторы. Но и толстый провод не очень-то и поможет. Польза может быть только одна – испытывать чувство глубокого удовлетворения собой, глядя на эту громадину. Только при этом нельзя проводить слепое сравнение с точно таким же усилителем, но без этой батареи конденсаторов: скорее всего усилитель без конденсаторов будет на самом деле звучать лучше, тогда вы этого не переживете!
Важным делом является подключение всего этого добра. На самом деле самые большие проблемы у начинающих создает именно неправильное подключение (а некоторые при этом сосредоточенно меняют кабели). Вот пример правильного подключения, причем моя плата усилителя именно на него и рассчитана и при этом однозначно не возникают никакие земляные петли (рис. 9). Но и тут не должно быть никаких «лишних» проводов. Резисторы Rл и Rп – регуляторы громкости, этот узел может быть и другим.
Рис. 9.Входные цепи надо выполнять экранированными проводами, корпус резистора регулятора громкости соединить с общим проводом (входным) любого одного (но только одного!) из каналов.
“Кошерность” и “направленность” проводов на самом деле роли не играют. По крайней мере в слепом тесте еще никому не удалось заметить разницу, “так хорошо слышимую” в тесте зрячем. А вот сечение проводов значение имеет: токи в импульсе достигают десятка ампер и более и на слишком тонком проводе (имеющем сравнительно большое сопротивление) падает довольно большое напряжение. Это приводит к тому, что усилитель не может на большой громкости воспроизвести пики амплитуды сигнала. Что делает звучание менее натуральным. Поэтому сечение проводов должно быть порядка 0,5…1,5 мм2 (сетевого 0,25…0,5 мм2). Больше сечение брать не стоит – лучше станет совсем чуть-чуть (нулевого сопротивления не бывает), а проблем с пайкой и укладкой толстого кабеля прибавится. Кроме того, у толстого кабеля при скрутке помехи ослабляются не так сильно. Так что при очень толстом проводе выигрыш в сопротивлении будет мизерным, а проблемы прибавятся заметно. Кроме того, на плате усилителя (на моей уж точно) установлены дополнительные конденсаторы в цепь питания, которые помогабт бороться с сопротивлением и индуктивностью проводов питания: при импульсе потребляемого тока они подпитывают усилитель, а потом подзаряжаются в паузе между импульсами. От высокого сопротивления провода эти конденсаторы не спасут, но от ненулевого – запросто. Благодаря этим конденсаторам (электролиты имеют большой запас энергии, а пленочные работают на высоких частотах) и получается, что все работает отлично при не очень толстых проводах питания.Провода, идущие к блоку питания надо скрутить, или сплести «косичкой», но не супер туго, все в меру. Провода, идущие к колонкам, также должны быть скручены. Скручиваются и провода, идущие от трансформатора в сеть, и от трансформатора к выпрямителю. Причем, если у трансформатора две раздельные вторичные обмотки, и точка их соединения образуется на плате в блоке питания (от транса на плату идут 4 провода), то скручиваются попарно провода каждой обмотки. Если у транса три вывода, или общая точка обмоток образуется на самом трансе (т.е. от него идет 3 провода), то их сплетаем «косичкой». Следите, чтобы при скрутке проводов не было замыкания! Экранировать силовые провода большого смысла нет: помехи проходят и через экран (ослабляются совсем немного). Гораздо лучше ослабляет помехи скрутка проводов. Если же провода идут каждый по отдельности да еще и на большом расстоянии друг от друга, то это получается отличная антенна, излучающая в усилитель кучу мощных помех. И тогда уже ничего не поможет, звук будет убит намертво.
Ни в коем случае нельзя прокладывать рядом параллельно входные провода и провода питания или колонок! Провода питания должны идти подальше от входных цепей усилителя.
А вот трансформатор дает вообще немеряно помех. Вот его можно экранировать (только осторожно, чтобы не замкнуть ничего ненароком). Магнитный экран (жесть, сталь) намного эффективнее медного (латунного, алюминиевого). Экран электрически соединяется с чем-то одним: либо с корпусом усилителя, либо со средней точкой трансформатора (если корпус усилителя не металлический). Но только с одним! Если помехи дает трансформатор, то прежде чем его экранировать, попробуйте поменять его расположение. Иногда результаты дает даже поворот трансформатора в другую сторону.
Некоторые помехи слышны в колонках как фон в паузах сигнала. Отчасти понять идут ли они от трансформатора-проводов, или, например, от входных цепей, можно так. Вы обращали внимание, что при выключении питания, усилитель некоторое время (пару секунд) продолжает играть, пока не разрядятся емкости фильтров? Так вот. Не подавая сигнал на вход (все входные провода должны быть включены), выключите питание и послушайте: если помехи при выключении питания мгновенно исчезают – причина в трансформаторе, проводах (помехах от них), или недостаточной емкости фильтра (бракованные конденсаторы). Если некоторое время продолжаются – дело во входных цепях (например, плохое экранирование).
Трансформатор лучше расположить подальше от входных цепей и плат усилителей. И входные разъемы подальше от выходных и цепей питания. Дело в том, что весь блок питания: трансформатор, провода, диоды, все это дает массу помех, причем не только в виде фона переменного тока сетевой частоты. Помехи идут и довольно высокочастотные. И эти высокочастотные помехи синхронизированы с сигналом, поэтому проявляются на слух не как какой-нибудь фон или шум, а «встраиваются» в сигнал, отчего звук делается «плохим». Иногда на интернет-форумах пишут, что поменяли конденсаторы фильтров (или диоды), и звук изменился. Зачастую это все обычное самовнушение. Но бывает и правда. Так вот, если от замены конденсаторов звук действительно меняется, то в 99,99% случаев это происходит из-за неправильного изготовления блока питания. Чаще всего из-за влияния помех. При замене конденсаторов-диодов характер помех меняется, и они по-другому воздействуют на звук. Т.е. люди рассуждают о «высоких материях», а на самом деле слушают помехи. И занимаются фигней, вместо того, чтобы эти помехи найти и устранить.
«Земля» схемы (ее общая точка) соединяется с корпусом усилителя только в одном месте. Чаще всего возле входного разъема. И надо тщательно следить, чтобы больше соединений «земли» с корпусом не было. Заземлять корпус не обязательно, усилители отлично работают и без него. Более того, зачастую заземление дает больше проблем, чем пользы, так что я бы его вообще запретил. Я имею в виду – запретил бы соединять корпус с планетой Земля. Соединять корпус с «нулем» сети вообще нельзя! А вот соединять между собой корпуса различных аудиоустройств – можно и даже хорошо (только следите, чтобы кто-нибудь «шибко грамотный» не заземлил бы один из этих корпусов). И помните, что даже в трехпроводной розетке «с заземлением» может быть не заземление, а зануление. Будьте с этим очень осторожны! Я бы советовал третий контакт розетки не использовать вовсе. Зато третий (земляной) контакт удлиннителя, в который включены все аудиоустройства будет полезен – он соединит все их корпуса. Только надо чтобы этот самый третий контакт не подключался к сети. Даже если вы на 200% уверены, что земляной контакт розетки действительно качественно заземлен, то все равно при подключении к нему аудиоустройств могут возникнуть проблемы.
Очень хорошие результаты дает подключение на сетевой кабель феррита. Причем не только на сетевой, а на все вообще кабели – входные, выходные, сетевой. Польза в каждом конкретном случае своя, ее может и не быть, но вот вреда от феррита не бывает никогда. А защищает феррит от высокочастотных помех, проходящих по кабелю (подробнее см. здесь). И кто его знает, какие помехи водятся у вас? Феррит устанавливается поближе к усилителю (можно даже внутри), рис. 10.
Рис. 10а. Рис. 10б.На самом деле блок питания – не такая простая штука, в нем много всяких хитростей. Так что если хотите разобраться в нем получше, отсылаю вас к книге.
20.02.2011
Total Page Visits: 1781 — Today Page Visits: 5
Усилитель и блок питания по выгодной цене — Отличные предложения усилителей и блоков питания от глобальных продавцов усилителей и блоков питания
Отличные новости !!! Вы находитесь в нужном месте для усилителя и блока питания. К настоящему времени вы уже знаете, что что бы вы ни искали, вы обязательно найдете это на AliExpress. У нас буквально тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях. Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress.
Вы найдете официальные магазины торговых марок наряду с небольшими независимыми продавцами со скидками, каждый из которых предлагает быструю доставку и надежные, а также удобные и безопасные способы оплаты, независимо от того, сколько вы решите потратить.
AliExpress никогда не уступит по выбору, качеству и цене.Каждый день вы будете находить новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны. Но вам, возможно, придется действовать быстро, поскольку этот топовый усилитель и блок питания в кратчайшие сроки станут одним из самых востребованных бестселлеров. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что купили усилитель и блок питания на AliExpress. Благодаря самым низким ценам в Интернете, дешевым тарифам на доставку и возможности получения на месте вы можете еще больше сэкономить.
Если вы все еще не уверены в усилителе и блоке питания и думаете о выборе аналогичного товара, AliExpress — отличное место для сравнения цен и продавцов.Мы поможем вам разобраться, стоит ли доплачивать за высококачественную версию или вы получаете столь же выгодную сделку, приобретая более дешевую вещь. А если вы просто хотите побаловать себя и потратиться на самую дорогую версию, AliExpress всегда позаботится о том, чтобы вы могли получить лучшую цену за свои деньги, даже сообщая вам, когда вам будет лучше дождаться начала рекламной акции. и ожидаемая экономия.AliExpress гордится тем, что у вас всегда есть осознанный выбор при покупке в одном из сотен магазинов и продавцов на нашей платформе.Реальные покупатели оценивают качество обслуживания, цену и качество каждого магазина и продавца. Кроме того, вы можете узнать рейтинги магазина или отдельных продавцов, а также сравнить цены, доставку и скидки на один и тот же продукт, прочитав комментарии и отзывы, оставленные пользователями. Каждая покупка имеет звездный рейтинг и часто имеет комментарии, оставленные предыдущими клиентами, описывающими их опыт транзакций, поэтому вы можете покупать с уверенностью каждый раз. Короче говоря, вам не нужно верить нам на слово — просто слушайте миллионы наших довольных клиентов.
А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет. Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны — и вы сэкономите еще больше. Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress. Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, вы сможете приобрести усилитель и блок питания по самой выгодной цене.
У нас всегда есть новейшие технологии, новейшие тенденции и самые обсуждаемые лейблы. На AliExpress отличное качество, цена и сервис всегда в стандартной комплектации. Начните самый лучший шоппинг прямо здесь.
Самый дешевый импульсный источник питания для усилителя — отличные предложения на импульсный источник питания для усилителя от global switch power supply для продавцов усилителей
Отличные новости !!! Вы попали в нужное место для переключателя питания усилителя.К настоящему времени вы уже знаете, что что бы вы ни искали, вы обязательно найдете это на AliExpress. У нас буквально тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях. Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress.
Вы найдете официальные магазины торговых марок наряду с небольшими независимыми продавцами со скидками, каждый из которых предлагает быструю доставку и надежные, а также удобные и безопасные способы оплаты, независимо от того, сколько вы решите потратить.
AliExpress никогда не уступит по выбору, качеству и цене. Каждый день вы будете находить новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны. Но вам, возможно, придется действовать быстро, поскольку этот блок питания с верхним переключателем для усилителя в кратчайшие сроки станет одним из самых востребованных бестселлеров. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что приобрели блок питания для усилителя на AliExpress.Благодаря самым низким ценам в Интернете, дешевым тарифам на доставку и возможности получения на месте вы можете еще больше сэкономить.
Если вы все еще не уверены в импульсном блоке питания для усилителя и думаете о выборе аналогичного товара, AliExpress — отличное место для сравнения цен и продавцов. Мы поможем вам разобраться, стоит ли доплачивать за высококачественную версию или вы получаете столь же выгодную сделку, приобретая более дешевую вещь.А если вы просто хотите побаловать себя и потратиться на самую дорогую версию, AliExpress всегда позаботится о том, чтобы вы могли получить лучшую цену за свои деньги, даже сообщая вам, когда вам будет лучше дождаться начала рекламной акции. и ожидаемая экономия.AliExpress гордится тем, что у вас всегда есть осознанный выбор при покупке в одном из сотен магазинов и продавцов на нашей платформе. Реальные покупатели оценивают качество обслуживания, цену и качество каждого магазина и продавца.Кроме того, вы можете узнать рейтинги магазина или отдельных продавцов, а также сравнить цены, доставку и скидки на один и тот же продукт, прочитав комментарии и отзывы, оставленные пользователями. Каждая покупка имеет звездный рейтинг и часто имеет комментарии, оставленные предыдущими клиентами, описывающими их опыт транзакций, поэтому вы можете покупать с уверенностью каждый раз. Короче говоря, вам не нужно верить нам на слово — просто слушайте миллионы наших довольных клиентов.
А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет.Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны — и вы сэкономите еще больше. Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress. Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, вы сможете приобрести switch power supply для усилителя по самой выгодной цене.
У нас всегда есть новейшие технологии, новейшие тенденции и самые обсуждаемые лейблы.На AliExpress отличное качество, цена и сервис всегда в стандартной комплектации. Начните самый лучший шоппинг прямо здесь.
Усилители: Блок питания
Если заглянуть внутрь усилителя, легко узнать источник питания. Большинство источников питания в усилителях описываются как источники питания с конденсаторным входом. Описание ниже представляет собой обзор.
1 Большой сетевой транзистор Toroidal или EI.
1 мостовой выпрямитель
2 Конденсаторы электролитические
Сетевой трансформатор имеет первичную обмотку и две изолированные вторичные обмотки. Сетевой трансформатор понижает 110 В или 240 В переменного тока до 2 равных более низких значений переменного напряжения. Мощность трансмиссии прямо пропорциональна ее физическим размерам. Однако трансформатор на 200 Вт описывается как 200 ВА, а не 200 Вт. (Вольт x Ампер = Ватт). Причина, по которой мощность трансформатора описывается в ВА, а не в ваттах, подробно описана на звук.whsites.net / Трансформеры
Железный сердечник может быть тороидальной формы пончика или квадратной формы, обозначенной как EI. Железный сердечник состоит из тонких слоев кремнистой мягкой стали, которая обладает превосходной способностью проводить магнитную энергию без сохранения намагниченности. Поэтому его можно попеременно намагничивать N-S и S-N со скоростью 50 или 60 раз в секунду. 220–240 В переменного тока 50 Гц Великобритания Австралия Европа или 110 В переменного тока 60 Гц США Канада и т. Д.
Распространенное заблуждение состоит в том, что тороидальные трансформаторы более эффективны, чем квадратные трансформаторы с ЭУ, но это не так.При той же массе квадратный транзистор ЭУ будет немного более мощным и лучше регулируемым, но трансформаторы ЭУ излучают извне магнитное поле переменного тока, которое может вызвать вихревые токовые петли в шасси и близлежащие компоненты, вызывая проблемы с шумом. Трансы EI дешевле. Тороидальные трансформаторы дороже в производстве. Основным преимуществом Toroidal является то, что они излучают практически нулевое внешнее магнитное поле, поэтому хорошо подходят для звуковых усилителей.
Традиционный способ рисования источника питания — слева направо.Пример трансмиссии на рисунке ниже ясно показывает, что первичная и вторичная обмотки полностью изолированы друг от друга. Первичная Изоляция вторичной обмотки также важна для электробезопасности. Напряжение переменного тока на вторичной обмотке просто регулируется соотношением витков первичной и вторичной обмоток. Например, если у первичной обмотки 1000 витков, а у вторичной — 100 витков (соотношение 10: 1) 240 В переменного тока на первичной обмотке приведет к 24 В переменного тока на вторичной. Масса медного провода на первичной и вторичной обмотках должна быть примерно одинаковой.
Первичная 240 Вт при 240 В переменного тока = 1 ампер.
Вторичный 240 Вт при 24 В перем. Тока = 10 ампер.
Следовательно, калибр вторичного провода должен быть большего диаметра, чтобы проводить ток 10 ампер. Приведенное описание является ориентировочным, однако в реальном трансформаторе есть потери эффективности, которые необходимо вычислить. Потеря эффективности магнитной связи между первичной и вторичной обмотками плюс сопротивление длины провода во всех обмотках, которое необходимо отрегулировать в соотношении витков.
Мостовой выпрямитель (мост) преобразует 24 В переменного тока в постоянный. Электролитические конденсаторы похожи на аккумуляторные батареи, которые можно почти мгновенно заряжать и разряжать повторно в течение неопределенного периода времени.
Блок питания должен быть механически подключен в точном порядке, показанном на рисунке выше. Две вторичные обмотки включены последовательно. Точка, где они соединяются, называется CT (Center Tap). ТТ подключается непосредственно к стыку двух выборщиков. Только от разветвления выборщиков трансформатор тока подключается к шасси.Если ТТ был подключен к шасси на трансформаторе, в усилитель можно было бы ввести петлю наведенного шума. Также шины питания должны быть подключены непосредственно к клеммам Избирателей, а не от Моста. Порядок механической проводки исключительно важен для источников питания. У многих ранних усилителей музыкальных инструментов были проблемы с петлей гула, вызванные внешним магнитным полем трансиверов EI и механической разводкой источника питания.
Мостовой выпрямитель имеет 4 диода. Мост может быть как единый блок с 4 внутренними диодами или 4 отдельными диодами.Диоды расположены в таком порядке, что независимо от того, в каком направлении полярность напряжения появляется на стыке каждой пары диодов, от переменного тока или от вращающейся батареи, 2 диода будут в прямом направлении, указывая на конец -V примера переменного тока. вращающийся аккумулятор, а 2 диода будут в обратном направлении (обрыв цепи). Полярность на шинах питания всегда будет одинаковой и, следовательно, правильной. Помните, что на каждом диоде в прямом направлении есть потери 0,65 В (650 мВ).
Одна первичная обмотка используется редко из-за разного напряжения сети переменного тока во всем мире. Поэтому большинство сетевых трансформаторов имеют две первичные обмотки, которые можно соединить последовательно или параллельно. Для стран с переменным током 110 В 60 Гц, США, Канады и т. Д. Две первичные обмотки подключены параллельно. Для стран с 220 В или 240 В 50 Гц переменного тока, Европа, Великобритания, Австралия и т. Д. Две первичные обмотки соединены последовательно.
На рисунке выше показано, как 24V AC преобразуется в питание + V (наоборот, для питания -V).Пики + V синусоидальной волны появляются 50 или 60 раз в секунду (50 Гц или 60 Гц), каждый из которых составляет 20 мс или 16,6 мс.
мСм = миллисекунда.
Мостовой выпрямитель меняет полярность -V половины синусоидальной волны, поэтому пики + V появляются 100 или 120 раз в секунду (100 Гц или 120 Гц), каждый из которых составляет 10 мс или 8,3 мс.
Теперь это называется пульсирующим постоянным током.
Электролитический конденсатор заряжается (как аккумулятор) до пика каждой +1/2 синусоидальной волны. Когда пульсирующий постоянный ток падает до нуля, электролитический конденсатор обеспечивает питание усилителя.Конденсатор начинает разряжаться с + 32 В до + 28 В, что составляет 4 В (12,5%). Это называется пульсационным напряжением и не должно уменьшаться менее чем на 10%.
Однако через 10 мс или 8,3 мс следующий пик + V 1/2 синусоидальной волны заряжает конденсатор снова, снова и снова. Если внимательно посмотреть на рисунок, то каждый цикл зарядки происходит в течение очень небольшого периода времени, примерно от 1 мс до 0,8 мс. Это небольшое время зарядки называется рабочим циклом. Кроме того, только в течение этого короткого времени питание подается от сетевого трансформатора.Продолжительность рабочего цикла зарядки составляет только 1/10 каждого цикла, поэтому зарядный ток в Амперах должен быть в 10 раз больше, чем среднее значение, подаваемое на усилитель от конденсатора.
Когда на динамик не подается питание, пульсация уменьшается почти до нуля и увеличивается только с током в Амперах, требуемым для источника питания. Увеличение размера конденсатора снижает пульсации напряжения. Как правило, 2000 мкФ — это минимальное значение для каждого 1 ампера тока.Для источника питания на 5 ампер потребуется конденсатор емкостью 10 000 мкФ. Очевидно, что чем больше конденсатор, тем лучше.
Поскольку источник питания заряжает конденсаторы только на пике каждого цикла только в течение 1/10 времени, это означает, что общий КПД источника питания с конденсаторным входом составляет около 70%. Это также означает, что сетевой трансформатор мощностью 200 ВА (200 Вт) сможет обеспечить только около 0,707 своего номинального значения. Если усилитель имеет КПД примерно 70%, а источник питания — примерно 70%, то мощность, потребляемая от сети 110 В или 240 В, будет как минимум в 2 раза больше, чем мощность, подаваемая на динамик.
Однако, поскольку усилитель не может работать с музыкой, превышающей 1/3 его мощности с помощью синусоидальной волны, размер источника питания не обязательно должен превышать его полную номинальную мощность в динамике. Блок питания очень большого размера имеет лучшее регулирование питания шины + — V. Единственный минус большого блока питания — масса. Масса обычного блока питания будет немного меньше 1 кг / 100 ВА (Вт).
Коэффициент мощности
Коэффициент мощности — это Вольт x Ампер = Ватт.Это может показаться очевидным, но когда переменный ток преобразуется в постоянный для создания источника питания + — В, коэффициент мощности требует внимания и дальнейшего понимания. Начнем с простой батарейки и лампочки.
1V5 x 0A = 0 Вт. Обрыв в цепи аккумулятора. максимум V, но 0 ампер.
1V5 x 1A = 1,5 Вт. С лампочкой поперек батареи
0 В x ∞A = 0 Вт. Отверткой через батарею 0 В, но максимум ампер.
Вольт без ампер и Ампер без Вольт дает 0 Вт.Электронное описание, вольт и ампер не совпадают по фазе друг с другом. Смещение по фазе V и A приводит к снижению мощности в ваттах. Фаза коэффициента мощности является предметом углубленного изучения электроники. Надеюсь, упрощенного объяснения на этой странице достаточно, чтобы получить общее представление.
1V5 x 0A = 0 Вт. V A сдвинут по фазе на -90 градусов.
1V5 x 1A = 1,5 Вт. V A находится в фазе.
0 В x ∞A = 0 Вт.V A сдвинут по фазе на +90 градусов.
В источнике питания с «конденсаторным входом» ток в Амперах от вторичной обмотки сети, проходящей через мостовой выпрямитель, заряжает электролитический конденсатор только в течение 10% времени. Следовательно, амперы и напряжение синфазны только в течение 10% времени в течение всего цикла синусоидальной волны. Этот 10% -ный коэффициент мощности отражается обратно через первичную обмотку в сеть 110 В 240 В переменного тока.
Осциллограф на правом рисунке показывает плоские вершины на системе питания от сети.Это результат большого количества источников питания «конденсаторного входа» всего электронного оборудования, подключенного к сети переменного тока. Получение тока только от 10% синусоидальной волны сетевого питания вместо постоянного протекания тока через синусоидальную волну создало большие проблемы регулирования мощности сети во всем мире.
Импульсный источник питания
Многие бытовые электроприборы, холодильники, паровые утюги и электрические духовки просто управляются включением и выключением.По мере того, как холодильник нагревается, он включается, пока не остынет, затем снова выключается и так далее. Электрические духовки и паровые утюги работают наоборот. Время включения по сравнению с временем включения и есть рабочий цикл. Рабочий цикл измеряется как% времени включения по сравнению со временем выключения. Холодильник с постоянно открытой дверцей будет иметь рабочий цикл 100%. При закрытой двери рабочий цикл может составлять всего 10% в зависимости от качества изоляции. Холодильник можно включить на 5 минут, выключить на 50 минут и так далее, чтобы поддерживать низкую температуру.Чем больше временной интервал (тактовая частота) рабочего цикла, тем больше будет разница температур между включением и выключением. Самое быстрое время, в течение которого холодильник может включаться и выключаться, составляет около 1 минуты. Следовательно, его тактовая частота составляет 1 минуту. Если бы у холодильника была более высокая тактовая частота 1 секунда (1 Гц), чтобы его можно было включать на 1 секунду и выключать на 10 секунд, поддерживая тот же рабочий цикл, равный 10%, температура регулировалась бы более равномерно.
При использовании обычного источника питания с конденсаторным входом частота сети 50 Гц или 60 Гц может быть описана как тактовая частота.Тактовая частота 50 Гц или 60 Гц очень медленная и является причиной большой пульсации в шинах питания. Если бы частота сети была 1 кГц, то пульсации на шинах питания практически не было бы. Импульсные источники питания в компьютерах и большинстве домашних развлекательных систем DVD-диски, комплекты вилок и т. Д. Имеют тактовую частоту от 25 до 100 кГц. В импульсном блоке питания компьютера не используется большой силовой трансформатор. Преимущество импульсного источника питания заключается в меньшей массе, но его схемотехника чрезвычайно сложна и практически не обслуживается.
Сетевое напряжение подается через фильтр электромагнитных помех EMI в мостовой выпрямитель или выпрямитель с удвоением напряжения VD и преобразуется непосредственно в постоянный ток. Большинство импульсных источников питания рассчитаны на работу в диапазоне от 280 В до 340 В постоянного тока.
Сеть 240 В переменного тока x 1,414 = 340 В постоянного тока с мостовым выпрямлением.
Сеть 110 В переменного тока x 1,414 x 2 = 310 В постоянного тока с выпрямлением удвоителя напряжения.
Фильтр электромагнитных помех предотвращает попадание шума переключения Rf (радиочастоты), создаваемого импульсным источником питания, обратно в систему питания 110 В 240 В, влияя на другое оборудование, подключенное к сети.Существуют строгие международные правила, регулирующие максимальный радиочастотный шум, которому должны соответствовать электронные изделия. Это положение называется C-tic.
(1) Выпрямленное напряжение сети около 300 В постоянного тока включается и выключается через трансформатор. MOS-FET действует как переключатель. Скорость переключения может составлять от 25 кГц до 100 кГц. ШИМ (широтно-импульсный модулятор) регулирует рабочий цикл частоты переключения, который подобен прямоугольной волне с переменной шириной.Трансформатор специально разработан для переключения частот около 50 кГц. Высокочастотные трансформаторы очень малы и поэтому имеют небольшую массу.
(2) Вторичная обмотка трансформатора снижает коммутируемые импульсы переменного тока до более низкого напряжения, а также изолирует сеть для обеспечения электрической безопасности. Затем диод преобразует вторичные импульсы в требуемую полярность. Вторичный электролитический конденсатор сглаживает импульсы постоянного тока 50 кГц до почти идеально плавного питания постоянного тока.
(3) Вторичное напряжение возвращается в компаратор внутри широтно-импульсного модулятора (ШИМ). Затем ШИМ автоматически регулирует ширину (рабочий цикл) импульсов включения и выключения для силового MOS-FET, который действует как высокочастотный переключатель, управляя током в Амперах через первичную обмотку высокочастотного трансформатора, который, в свою очередь, корректирует напряжение на вторичной обмотке, чтобы гарантировать точное выходное напряжение постоянного тока.
Высокая частота коммутации дает импульсному источнику питания уникальное преимущество, заключающееся в обеспечении почти идеального, плавного и регулируемого источника постоянного напряжения без пульсаций, которое не снижается по напряжению, поскольку требуется дополнительный ток.
Однако импульсные источники питания чрезвычайно сложны. Технология высокой частоты переключения находится в диапазоне радиочастот Rf. Это вызывает серьезные проблемы при техническом управлении ограничением радиочастотного излучения от дорожек печатной схемы и соединительных проводов внутри схемы, попадающих во внешний мир и вызывающих загрязнение радиочастотным шумом в радио и телевидении. Кроме того, работа схемы чрезвычайно хрупкая, и если возникает какая-либо неисправность (независимо от ее размера), она загрязняет почти каждый сектор схемы.
Импульсные блоки питанияне обслуживаются пользователем, сбои можно устранить, просто выбив блок питания и купив новый. О попытках обслуживания импульсного блока питания практически не может быть и речи, за исключением фанатиков, у которых есть бесконечное время. Технология настолько сложна и хрупка, что надежная работа через 7 лет не всегда ожидается, но считается благом. По мере того, как мир переходит на использование импульсных источников питания и аудиоусилителей с ШИМ класса D, они в конечном итоге превратятся в преобладающую массу свалок мусора.
www.hardwaresecrets.com/ Импульсные источники питания
sound.whsites.net / блоки питания
© 2008-2016 Ленард Аудио. Все права защищены во всем мире.
Введение в усилители мощности
Усилители мощности
Цепи усилителясоставляют основу большинства электронных систем, многие из которых должны вырабатывать большую мощность для управления каким-либо выходным устройством.Выходная мощность аудиоусилителя может быть от менее 1 Вт до нескольких сотен Вт. Усилители радиочастоты, используемые в передатчиках, могут потребовать выработки выходной мощности в тысячи киловатт, а усилителям постоянного тока, используемым в электронных системах управления, также может потребоваться выходная мощность высокой мощности для привода двигателей или исполнительных механизмов многих различных типов. В этом модуле описаны некоторые часто встречающиеся классы выходных цепей мощности и методы, используемые для повышения производительности.
Усилители напряжения, описанные в модулях усилителей 1, 2, 3 и 4, могут многократно увеличивать амплитуду сигнала, но сами по себе не могут управлять выходным устройством, таким как громкоговоритель или двигатель.
Например, усилитель напряжения может иметь коэффициент усиления 100 и быть в состоянии усилить сигнал 150 мВ до амплитуды 15 В, и вполне возможно, что усилитель может подавать этот сигнал 15 В на нагрузку, скажем, 10 кОм, но если нагрузка изменив значение на 10 Ом, усилитель напряжения не сможет обеспечить дополнительный ток, необходимый для поддержания выходного напряжения 15 В на 10 Ом.
Аналогично, усилитель тока может иметь коэффициент усиления 100 и быть в состоянии усилить сигнал 10 мкА до 1 мА при очень низком выходном напряжении, но не сможет подавать сигнал 1 мА, скажем, при 10 В.
В любом случае усилитель напряжения или тока не имеет достаточной МОЩНОСТИ (вольт V x ток I). В усилителях напряжения и тока могут использоваться небольшие транзисторы, и они не потребляют большое количество энергии от источника питания, чтобы часто усиливать сигналы в очень больших количествах. Однако маленькие транзисторы, которые они используют, имеют очень крошечные области перехода и поэтому не могут обрабатывать мощность, необходимую для управления некоторыми устройствами вывода, без перегрева.
Technic RA3WDK Домашняя страница, техника и проекты
Мой старый усилитель мощности на 144 МГц — сделал в 2007 году
Около 3-4 лет я использовал этот блок питания для моего старого проекта PA на 144 МГц с GI7b
Мощность поставка «POWER ICE 30A» v.3
Файл печатной платы (Spint Layout 6.0)
Легко Зарядное устройство 12 В с питанием блок питания «POWER ICE 30A»
Мощность поставка «POWER ICE 30A» v.2
PCB файл (Spint Layout 6.0) ОПИСАНИЕ
Мой Старый блок питания , транзистор IRFP 048, IRFP 054, IRFP 064
(Опечатки:
для лучшей стабильности подключите конденсатор 1 мкФ между 1 и 3 контактами TL431A)
Фильтр низких частот для 35 МГц (проверено с 1 кВт)
Схема и описание информации и многое другое …
Множитель для LO XVTR
Моя трансвертер 144/28 с расширенным динамическим диапазоном
I увидел в 2004 году Яворника 144/14 дизайн S53WW и разработал мой XVTR.
Трансвертер с высоким ТРЕХСИГНАЛЬНАЯ ДИНАМИКА ДИАПАЗОН:
— гетеродин (с температурной компенсацией) 116 МГц. Фазовый шум гетеродина лучше -150 дБн / Гц при сдвиге 10 кГц и лучше -145 дБн / Гц при сдвиге 1 кГц !
LO для всех моих XVTR (144 432 1296,6 см и 3 см) от UA3AOH!
— высокий уровень IP3 частотный смеситель SYM-18H (Mini-Circuits, LO + 17dbm)
— высокий уровень IP3 в каскаде приемника с низким уровнем шума с 2xBF981 и BFG591
Высокая селективность с 4-ступенчатым спиральным полосовым фильтром (от FM-301 FM-станций Венгрии) — более 70 дБ подавлений вне полосы 144-146 МГц.Также последний проход низких частот подавление паразитных и гармонических составляющих более 60 дБ (фильтр ФНЧ тоже от FM-301 с доработками).
Главные цепи:
Вы можете СКАЧАТЬ PRO версию и Light
Версии схем, защита
Подробнее о XVTR 144/28
Разные между Версия PRO и Light Версия — в «Pro» использовать второй блок только для TX-каскада : второй фильтр, каскад TX и второй микшер высокого уровня.В свете» один фильтр и смеситель используются для RX и TX.
Мощность TX трансвертера можно отрегулировать с помощью потенциометра на на передней панели — настраиваемый симметричный каскад высокого уровня 2xBF961 (981).
ПА: использовать РА13х2317М о выходной мощности 20 Вт, Цепи контроля уровня: 2 … 20 Вт
Прецизионный генератор 5 МГц, частота калибратора. 145500, стабильная 1 ppm через 4 года
Фильтр — 4-ступенчатый винтовой полосовой фильтр для передачи, а также фильтр для цепи RX.Цепи секвенсора с коаксиальным реле дистанционного управления.
Выходная мощность, входная мощность ПЧ и КСВ отображаются на измерителе на передней панели.
Модификации 2011:
— новый конструкция TCXO для блока LO
Вы можете увидеть аналогичные этапы изготовления. майнить XVTR для RA4SD
PA модуль RA13h2317M power out 30Вт
PA на 1296 МГц 2xRA18h2213G и 4хРА18х2213Г
Вы можете увидеть Схема этот ПА 1296
PA установлен на тарелке 1296 МГц (FieldDay 2009)
В 2008 году начал проект с 4 модуля РА18х2213Г (блок питания SE-600-12), данный проект для RK3WWA
Моя новый МШУ на 1296 МГц, Nf <0,4 дБ, ATF54143
Взять одну конфигурацию выбора система на 1296 МГц
Модификация российские ферритовые изоляторы для лучшей изоляции и минимальных вносимых потерь с хорошим КСВ
Я добавляю второй магнит топ обычный магнет — см. на фото:
Лучшая производительность во вставках 1296 МГц потери <0,2 дБ, изоляция> 30 дБ, КСВ <1,1
Подробнее об изоляторах и циркуляторах (спецификации для российских изоляторов и циркуляторов)
|
Мой старый проект Домашний ямбик ключ подрулевой (1999 г.в.), вес около 1,5кг, 4 шарикоподшипника . _____ |
Мой новый проект для переносных и аварийный QRV Размер — всего 30 x 30 мм |
|
_____ |
|
CW ключ сенсорной панели
|
|
|
Управление питанием усилителей мощности GaN MMIC для импульсных радаров
Системы, которые включают в себя высокоинтегрированные и очень сложные, высокомощные радиочастотные (RF) усилители мощности (PA) GaN, такие как импульсные радарные приложения, являются постоянной проблемой для современных цифровых системы контроля и управления, чтобы не отставать от постоянно растущих уровней сложности.Чтобы конкурировать на этом рынке, современные системы управления должны быть чрезвычайно гибкими, многократно используемыми и легко адаптируемыми к различным архитектурам ВЧ-усилителей, которые можно адаптировать к потребностям заказчика. Эти сложные системы управления требуют инновационных алгоритмов компенсации, встроенных функций тестирования (BIT), локальных и удаленных интерфейсов связи, мониторинга критических параметров производительности системы и условий окружающей среды, а также защиты системы от сбоев. Повышенная сложность этих систем вызвана потребностью в более высокой мощности радиочастотных систем на основе полупроводников.
Эти мощные системы выделяют огромное количество тепла, которое влияет на характеристики усилителя и среднее время наработки на отказ (MTBF). MMIC усилителя РЧ, необходимые для этих систем, дороги; устройства большой мощности. В результате заказчики хотят контролировать производительность и температуру систем на основе GaN PA в режиме реального времени. Это позволяет обнаруживать надвигающиеся проблемы до повреждения, чтобы они могли предпринять необходимые действия для его предотвращения. При правильной конструкции управляющей электроники реализации могут быть чрезвычайно гибкими и могут использоваться с любой архитектурой ВЧ-усилителя.Цифровая электроника может быть адаптирована к потребностям клиента. Цифровая конструкция может включать встроенную логику защиты для отключения усилителей GaN RF при приближении к порогам повреждения. Эти ключевые особенности играют решающую роль в необходимости оптимизации ВЧ-характеристик в широком диапазоне частот и температур. Они обеспечивают высокий уровень тестируемости, ремонтопригодности, простоты системной интеграции и калибровки, обеспечивая тем самым технологическую дифференциацию.
Современные полупроводниковые ВЧ усилители продолжают усложняться и увеличивать выходную мощность.Чтобы оптимизировать производительность, управлять последовательностью питания, обеспечивать обнаружение неисправностей и обеспечивать мониторинг и защиту системы усилителя, электроника может быть реализована с использованием перепрограммируемых программируемых вентильных матриц (FPGA) и / или микроконтроллеров. Перепрограммируемое решение обеспечивает гибкость, необходимую для современных разработок передовых подсистем ВЧ-усилителей. Возможность перепрограммирования сводит к минимуму риски перепроектирования печатной платы и задержек в расписании из-за ошибок проектирования. Эти системы усилителей имеют схожие, но разные требования, которые зависят от области применения.Архитектура цифровой управляющей электроники адаптирована к требованиям приложения и обычно состоит из:
- Цифровой контроллер
- Энергонезависимая память
- Аналого-цифровой преобразователь (АЦП)
- Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП)
- Цифровой вход / выход (I / O)
- Кондиционирование постоянного тока
- Коммуникационные интерфейсы
- Различные аналоговые датчики
Повторное использование аппаратного и программного обеспечения является ключом к возможности быстрой и эффективной разработки вариантов дизайна.Эти функции сокращают время заводских испытаний и калибровки и предоставляют важный диагностический инструмент, который помогает в отладке системных проблем.
Рисунок 1. Типовая система управления GaN PA.В большинстве систем управления РЧ-усилителями ADI используются ПЛИС. Эти устройства очень универсальны и могут включать внутреннее программное ядро или встроенные процессоры. ПЛИС могут реализовывать несколько параллельных функций, которые могут работать одновременно и независимо. Следовательно, ПЛИС имеет способность быстро реагировать на команды и критические состояния схемы для защиты РЧ электроники.Логические функции и алгоритмы обычно реализуются на языке описания оборудования (HDL), таком как Verilog или VHDL. Выполнение логических функций контролируется логикой конечного автомата внутри FPGA. Конечный автомат управляет последовательностью выполняемых операций на основе условий ввода и вывода.
-
Оптимизация характеристик усилителя: Для оптимизации характеристик усилителя напряжение затвора должно быть установлено таким образом, чтобы обеспечить ток источника питания, указанный в технических характеристиках усилителя.Напряжение затвора регулируется с помощью ЦАП, а ток источника питания усилителя мощности контролируется с помощью АЦП. Эти функции обеспечивают возможность быстрой калибровки напряжения затвора ВЧ-усилителя без необходимости проверять или модифицировать ВЧ-электронику.
-
Улучшенная последовательность питания, управление питанием, мониторинг источника питания: Конструкция ПЛИС может быть реализована для последовательного включения регуляторов напряжения и ВЧ-усилителей для минимизации тока включения, а также для мониторинга и обнаружения неисправностей усилителя и источника питания.ПЛИС может принимать защитные меры, отключая компоненты системы при обнаружении неисправности или сообщая о состоянии через интерфейс управления на компьютер. ПЛИС может управлять общим рассеянием мощности системы, отключая схемы, которые активно не используются (режим ожидания).
-
Контроль температуры, управление температурой: Температура является критическим фактором для ВЧ характеристик в системах усилителей большой мощности. Наличие возможности контролировать температуру позволяет FPGA реализовывать алгоритмы, которые компенсируют перегрев усилителей.Кроме того, с мониторингом температуры FPGA может использоваться для управления системами охлаждения, такими как скорость вращения вентилятора, чтобы минимизировать снижение производительности. Логика может обнаруживать потенциально опасные термические условия и предпринимать соответствующие действия.
-
Цифровые и аналоговые входы / выходы: ПЛИС может управлять РЧ-переключателями, фазовращателями, цифровыми аттенюаторами и аттенюаторами переменного напряжения (аналоговыми аттенюаторами). Практически любой аналоговый сигнал датчика может быть подключен к ПЛИС с помощью АЦП.Пока интересующая информация может быть переведена в цифровой формат и подключена к FPGA, интересующая информация или сигнал могут отслеживаться и / или применяться в алгоритме обработки.
-
Управление, компьютерные интерфейсы, графический интерфейс пользователя (GUI): Это, пожалуй, наиболее важные аспекты системы управления, поскольку они обеспечивают легкий доступ ко всем данным управления, датчиков и диагностики, доступным из системы усилителя.Графический интерфейс пользователя может быть разработан для форматирования всей информации управления и состояния в простой в использовании человеческий интерфейс. Сценарии программного обеспечения могут быть разработаны для облегчения чрезвычайно широкого диапазона производственных испытаний, калибровки и анализа отказов на протяжении всей системной интеграции и заключительных испытаний. Данные испытаний могут быть записаны в компьютерные файлы или считаны из компьютерных файлов, а данные калибровки могут быть сохранены в энергонезависимой памяти для использования во время выполнения в качестве переменных для алгоритмов компенсации. Помимо использования на заводе, этот мощный интерфейсный инструмент можно использовать в полевых условиях для мониторинга состояния системы, определения основных причин отказов системы и обеспечения простого обновления управляющего программного обеспечения на месте.Варианты этого интерфейса могут быть легко адаптированы к приложениям Интернета вещей (IoT), помогая вывести интеллектуальные возможности на периферию.
GaN ВЧ усилители мощности используются как в непрерывном (CW), так и в импульсном режимах. Импульсный режим более сложен с точки зрения управления, поэтому он является предметом данного обсуждения. Импульсный РЧ-сигнал может использоваться для связи, медицины и радаров, и это лишь некоторые из них. Преимущество импульсного режима заключается в уменьшении тепловыделения, упрощении схем охлаждения и минимизации требований к внешнему источнику питания постоянного тока.Однако повышенная частота повторения импульсов (PRF) в сочетании с более низкими рабочими циклами и более быстрыми требованиями к времени установления продолжают продвигать новейшие технологии. Наш подход к этим жестким требованиям заключался в использовании цифровых систем управления для импульсных ВЧ MMIC. Программируемые пользователем вентильные матрицы обычно используются для включения / выключения RF MMIC с использованием методов импульсов затвора или стока в зависимости от требований системы. Интерфейс управления ПЛИС к ВЧ MMIC обычно состоит из схемы для переключения питания на сток MMIC или некоторой формы аналоговой или цифро-аналоговой схемы, которая взаимодействует с затвором.В зависимости от требований к скорости переключения и времени установления от конденсаторных батарей может потребоваться локальное хранение энергии для наиболее эффективного смещения постоянного тока при импульсном воздействии на MMIC.
На рисунках 2 и 3 показаны общие типовые схемы, которые могут использоваться для импульсных ВЧ-приложений. FPGA обеспечивает синхронизацию импульсного сигнала, а также обеспечивает синхронизированный мониторинг состояния и защиту RF MMIC. FPGA может принимать один импульсный сигнал и распределять его на одно или несколько устройств RF MMIC, сохраняя при этом тесную временную взаимосвязь.
Рисунок 2. Типовая схема управления воротами. Рисунок 3. Типовая схема переключения стока.Резюме
Analog Devices продолжает разрабатывать и предлагать нашим клиентам сложные системы ВЧ-усилителей мощности.
Чтобы конкурировать на этом рынке, современные системы управления должны быть чрезвычайно гибкими, многоразовыми и легко адаптируемыми к различным архитектурам ВЧ-усилителей, которые можно адаптировать к потребностям заказчика. Они могут включать в себя встроенную логику защиты для отключения ВЧ-усилителей по мере приближения к порогам повреждения и играть важную роль в необходимости оптимизации ВЧ-характеристик в широкой полосе пропускания и рабочих температурах.Они обеспечивают высокий уровень тестируемости, ремонтопригодности, простоты системной интеграции и калибровки, тем самым обеспечивая технологическое отличие от конкурентов, позволяющих эффективно внедрять инновации с современной высокой мощностью. системы управления усилителями.
Системы управления питанием MMIC, реализованные в этих системах, позволили ADI продвинуться вверх по стеку, позволив ADI сотрудничать с нашими клиентами, чтобы предоставить им системы, которые легко интегрируются с их собственными системами.