Стабилизатор для питания УМЗЧ
Приветствую всех подписчиков и гостей канала!
Сегодняшняя статья посвящена довольно обширной и важной теме для радиолюбителей, которые занимаются конструированием УМЗЧ . А именно — питанию усилителя мощности. Ведь не для кого не секрет, что для того чтобы получить хороший результат на выходе, помимо качественных показателей самой конструкции усилителя мощности, необходимо обеспечить его и качественным питанием. Одним из слагаемых хорошего звука безусловно является электропитание усилителя мощности звуковой частоты.
Какие вообще варианты есть для питания усилителя. Первое, это классика жанра — тороидальный трансформатор, двухполупериодный выпрямитель с большими ёмкостями; второе — импульсный источник питания; третье — линейный стабилизатор вкупе с первым вариантом. Второй вариант (импульсный источник питания) я затрагивать не буду, т.к. тема эта довольно противоречива и требует отдельной публикации, а предлагаю рассмотреть первый и третий варианты.
Какие недостатки присуще варианту под номером один и что можно получить (улучшить), применив стабилизатор по питанию УМЗЧ ? Во многих случаях предварительные каскады усилителя питаются от встроенного в схему стабилизатора, а нестабилизированное питание подаётся только на выходной каскад. Разница между применением обычного (диодный мост плюс ёмкости) и стабилизированного питания ярко отражается при прослушивании музыкальных фонограмм на номинальных и максимальных мощностях. При наладке на столе она не столь очевидна. Помимо дополнительного снижения пульсаций выходного напряжения стабилизатор позволяет получить и ещё одно важное преимущество. Ведь почему при измерениях, когда плата лежит на столе и работает от генератора ЗЧ на эквивалент нагрузки, всё вроде бы хорошо и больше, казалось бы, не чего не надо? Дело всё в том, что такой режим для УМЗЧ является статическим. На входе постоянная амплитуда синуса и выходной каскад забирает постоянную мощность от источника питания. Но на деле, в реальных условиях эксплуатации, УМЗЧ работает в динамике — на входе, а значит и на выходе, действуют разные уровни входного напряжения, от малых до пиковых значений. Соответственно и ток потребления выходного каскада постоянно меняется. При нестабилизированном питании всё это сказывается на звуковой картине в виде дополнительных искажений и некотором провале звука на пиках.
Именно для снижения искажений и равномерной выходной мощности и применяется стабилизатор напряжения. Если говорить о самой схемотехнике таких стабилизаторов, то помимо качественных выходных показателей, здесь немаловажную роль играет и рассеиваемая мощность непосредственно самим стабилизатором. Иначе говоря, сколько мощности будет падать на самом стабилизаторе превращаясь в тепловую энергию. Один из эффективных способов свести к минимуму такие потери — использование в качестве регулирующего элемента mosfet -транзисторов, с из малым сопротивлением канала.
Одну из удачных схем (на мой взгляд), которую я использую в своих конструкциях усилителей до 100 Вт на канал, я и хочу предложить Вашему вниманию.
Схема состоит из двух идентичных стабилизаторов положительной и отрицательной полярности. В положительном плече использован p-mosfet транзистор IRF5210PBF с сопротивлением канала 0,06 Ом , а в отрицательном n-mosfet IRF1310NPBF c 0,036 Ом . Максимальное входное напряжение для стабилизатора составляет ±45 В — определено напряжением КЭ транзисторов VT1 и 2VT1 , но его можно и расширить, применив другую комплементарную пару на большее напряжение. Как и выбрать другое значение стабилизированного напряжения, изменив значения делителей R5, R6, R7 и 2R5, 2R6, 2R7 .
Выходное напряжение в обоих плечах выравнивается и подстраивается под нужное значение (диапазон регулировки составляет ±2В ) подстроечными резисторами R6 и 2R6 . Значения ёмкостей конденсаторов С2 , С3 и 2С2 , 2С3 выбраны с учётом предотвращения самовозбуждения стабилизатора и минимумом пульсаций на выходе. Стабилитроны VD1 и 2VD1 выбраны из-за малого значения дифференциального сопротивления (из этой серии) — 7 Ом .
Теперь пару слов о выделяемой мощности на полевых транзисторах и соответственно, исходя из этого, расчёту площади теплоотвода. Я приведу конкретные цифры при моём опыте эксплуатации этой схемы стабилизатора. Я его использую для тора с обмотками на 27 В , т.е. после конденсаторов на вход стабилизатора приходит напряжение 37 В . При измерениях с эквивалентом нагрузки, при токе 6 А в каждом из плеч, выделяемая мощность на транзисторах составляет не более 13 Вт . Вариант печатной платы стабилизатора показан на рисунке ниже.
Источник