Схема електронної схеми Імпульсний блок живлення для підсилювача звуку від 200 Вт до 500 Вт
Імпульсний блок живлення для підсилювача звуку 200 Вт на 500 Вт
Імпульсний блок живлення для підсилювача звуку можна зробити дуже просто - всього за десять євро і без будь-якого конкретного компонента! Метою є заміна великого трансформатора (часто тороїдального в підсилювачах ПА) та громіздких та дорогих конденсаторів фільтрів. Потужність може підніматися до 500 Вт для підсилювача потужності.
Технічні характеристики імпульсного джерела живлення для підсилювачів
- Вхідна напруга: 230В
- Вихідна напруга: збалансована (+/- 55 В, наприклад) для підсилювача 2x250WRMS на 4 Ом
- Вихідна потужність: в середньому 300 Вт, 700 Вт протягом приблизно 2 секунд
- Допоміжні вихідні напруги (додатково): 12 В, 24 В, додатково для вентиляції, дисплея тощо.
- Немає конкретного компонента: регулятор перемикання, оптрони тощо.
Власне, вихідну напругу можна вибрати відповідно до потреби, як ми побачимо.
Ось схема імпульсного джерела живлення:
Схема імпульсного джерела живлення для підсилювача 500 Вт
Детальна робота імпульсного джерела живлення
Багато компонентів можна вибирати досить вільно, залежно від того, що у вас є під рукою, і скільки потужності ви хочете для підсилювача.
1. Перемикання вхідного каскаду джерела живлення (дуже просто)
Нічого ракетобудування: запобіжник і діодний міст 5А (щоб мати трохи запасу!). Для випромінювання перешкод (CEM) ми розміщуємо конденсатор X2 та його резистор, що витікає, щоб розрядити його при відключенні штекера. Значення емпіричне, натхнене значеннями, загальними для імпульсних джерел живлення ПК.
Вхідний каскад імпульсного джерела живлення
2. Фільтрувальні конденсатори та імпульсні реле живлення (легко)
Нічого ракетобудування теж. С2 і С3 розміщені послідовно, а їх напруги (160 В постійного струму) збалансовані за допомогою R4 і R5. Жодне значення не є критичним. Ці конденсатори повинні мати принаймні 330 мкФ і мати напругу 200 В. Їх можна відновити з джерел живлення ПК, які не працюють.
Коли живлення ввімкнено, C2 та C3 заряджаються через R2. Приблизно через 0,2 секунди реле RL1 замикається і замикає R2 (модель на вибір 5 Вт). Реле замикається, як тільки напруга на котушці досягає приблизно 60% від номінальної напруги. Це чудово обмежує поточну тягу при запуску (максимум 3,2 А). R2 може мати значення близько 100 Ом.
Реле повинно бути 48В або, можливо, 24В, але тоді R6 має перейти від 22к до 18к, щоб гарантувати достатній струм котушки (17мА).
Для реле 48 В R3 розміщується паралельно котушці, щоб обмежити напругу на його клемах до 48 В. Загальний струм (що протікає через R6) становить приблизно 11 мА. Можна перевірити кілька значень, наприклад, починаючи з R3 = 6,8 кОм.
3. Імпульсний генератор живлення (простий і розумний)
Генератор базується лише на a операційний підсилювач ! Ви можете вибрати TL082, TL081, TL072 без будь-яких обмежень. У разі подвійного операційного підсилювача два входи невикористаного підсилювача будуть підключені до 0 В, як контакт 4.
Комутаційний генератор живлення
Генератор живиться від стабілітрона 27 В (або 24 В, він також працює) і резистора (R6). Струм у R6 також використовується для живлення котушки реле. Для візуалізації випрямленої напруги в мережі можна послідовно вставити світлодіод. С5 забезпечує перехідні процеси споживання та згладжує напругу. Він повинен мати мінімум 470 нФ.
Частота перемикання
Частота обернено пропорційна постійній часу R10.C6 і дорівнює 30 кГц з обраними значеннями. Частота перемикання тут повинна бути від 25 до 50 кГц. Значення 100 кОм для 4 резисторів в основному були обрані для простоти і не є критичними.
Витрата генератора
Споживання залежить від споживання операційного підсилювача в режимі очікування, частоти та напруги живлення (вибір стабілітрона). Ми вимірюємо експериментально:
Витрата генератора
Для цього вимірювання генератор живиться від ізольованого стабілізованого джерела живлення (лабораторний тип живлення). Для цього тесту стабілітрон 27 В вилучений.
15 В - нижня межа для правильного контролю Q1 та Q2.
Споживання зменшується на 0,2 мА при відключенні джерела живлення 230 В (більше не потрібно рубати).
При більш високій частоті споживання збільшується, оскільки необхідно частіше заряджати/розвантажувати конденсатори мережі. Коли R9 і C6 видаляються, коливання не відбувається. Потім ми вимірюємо споживання TL082 в режимі очікування (3,3 мА до 3,5 мА на діапазоні 10 В-30 В).
C7 видаляє компонент постійного струму (рівний 13,5 В для джерела живлення 27 В: змінні напруги, рівні 1,5 В і 25,5 В) сигналу прямокутної хвилі генератора. Насправді сигнал не є нішевим, але має закруглені краї (типова швидкість наростання: 13 В/с).
4. Управління імпульсними транзисторами живлення (дуже розумно)
Це ключовий момент реалізації! Важко знайти конкретні імпульсні трансформатори для комутації джерел живлення. Це індуктор загального режиму який замінює імпульсний трансформатор: ціла хитрість є.
Індуктор загального режиму, що використовується як імпульсний трансформатор
Це працює, оскільки співвідношення чисел поворотів дорівнює 1: 1. Індуктивність повинна бути приблизно від 2x3mH до 2x10mH приблизно. Ізоляція між 2 обмотками є достатньою, оскільки вони розраховані на утримання 230 В.
Оскільки напруга затвора-джерела 2 транзисторів має бути у фазовій опорі, полярність індуктора загального режиму повинна бути абсолютно дотриманою !
Приклад індуктивності загального режиму
Перевага цього компонента в тому, що його легко знайти. Його також можна відновити за допомогою перемикання фільтрів живлення (ПК, джерела живлення телевізора тощо).
5. Імпульсні транзистори живлення (більш делікатні)
2 транзистори працюють у фазовій опозиції, як і в будь-якому напівмостовому вузлі. Їх замовляють через R7/D1 та R8/D2. D1 і D2 прискорюють розрядку конденсатора затвора, тоді як R7 і R8 уповільнюють його. Мета - створити мертвий час, коли ні Q1, ні Q2 не проводять. Це має вирішальне значення для роботи напівмостового джерела живлення.
Імпульсні транзистори живлення
Q1 можна додатково встановити безпосередньо на радіатор без ізоляції (слюда або силікон), враховуючи, що потенціал його стоку (коробки) становить + 320 В. Отже, це холодне місце (без хешу). Q2 натомість має бути ізольованим. Якщо ізольований лише Q1, радіатор має потенціал + 320 В. Колійки, що відповідають джерелу Q1 і стоку Q2, повинні бути якомога коротшими
Гаряча точка (змінний потенціал): маршрути слід робити якомога коротшими
Вибір транзисторів
Це залежить від сили, яку ви хочете передати. Виміряні пікові струми:
17A (3A середній) для 600W
26A (5A середній) для 900W
Насправді він базується на середньому струмі, але необхідно взяти запас. Наприклад, ви можете вибрати IRF740 (10А, 400В) або 20N60C3 (20,7А, 650В).
6. Конденсатор первинної ланки
Видаливши з ПК джерела живлення ATX, ми бачимо, що все ще існує неполярний конденсатор 1 мкФ/250 В послідовно з первинним трансформатором. В блоці живлення підсилювача С4 може бути короткозамкненим, але якщо вийде з ладу один з двох дробарок, один із хімічних конденсаторів на 200 В (С2 або С3) побачить на своїх клемах всю напругу 320 В: він вибухне! отже, цей конденсатор існує, щоб уникнути вибуху хімічного конденсатора у разі несправності Q1 або Q2.
При короткому замиканні С4 напруга на С2 і С3 розподіляється відповідно до робочого циклу подрібнювачів (зазвичай близько 50%). Напруга на С3 становить 320 В х робочий цикл. Дійсно, середня напруга на первинній частині дорівнює нулю, як і на будь-якій індуктивності.
С4 слід розміщувати з холодної точки, щоб зменшити викиди шуму. У гарячій точці знаходиться лише один із двох терміналів первинного пристрою
7. Імпульсний трансформатор живлення (підлягає відновленню)
Трансформатор повинен бути абсолютно відновлений з джерела живлення ПК, який використовує топологію напівмоста (більшість джерел живлення ATX подібні до цього, деякі - типу "Вперед").
Трансформатори оговталися від імпульсних джерел живлення ПК
Трансформатор вторинного типу часто має кілька виходів, спочатку запланованих на 3,3 В, 5 В і 12 В для ПК.
Звичайна обмотка ПК імпульсного трансформатора живлення
Вихідну напругу можна вибрати відповідно до потреб підсилювача. Ви повинні вибрати правильну точку або «взяти» вторинну напругу.
Виберіть відповідну кількість обертів для бажаного натягу
Перевага полягає у використанні трансформатора, призначеного для цього застосування:
- півмоста
- частота перемикання від 25 кГц до 50 кГц загалом
- основна електрична ізоляція між первинною та вторинною (земля повинна бути підключена для забезпечення посиленої ізоляції).
- вихідна напруга від +/- 12 В до +/- 56 В на більшості імпульсних трансформаторів ATX.
Для підсилювача потужністю 500 Вт фактична середня споживана потужність набагато нижча (приблизно від 150 до 300 Вт). Таким чином, трансформатора живлення ATX 250 Вт достатньо, якщо він мало провітрюється.
8. Вторинні та імпульсні виходи джерела живлення
Напруга виправляється безпосередньо напівхвилею, як це можна було зробити на класичному трансформаторі 50 Гц. Індуктивність витоку трансформатора уповільнює зростання струму під фронтами напруги. Насправді випрямлення працює добре, незважаючи на простоту складання (відсутність індуктивності послідовно з діодами).
Діоди
Ви повинні вибрати надшвидкі діоди 10А та 200В мінімум для бажаного підсилювача 500Вт. Ідеально підходить модель 15А (MUR1520, BYV32E-200). Там можуть протікати пікові струми 50А! Діоди повинні бути встановлені на невеликому випромінювачі на відстані декількох см.
Ніколи не використовуйте стандартні випрямні діоди (1N5404, діодний міст 50 Гц) !
Вихідні конденсатори
Цікаво розмістити кілька конденсаторів меншої ємності паралельно, а не один великий. Еквівалентний серійний опір нижчий, а пульсація також зменшена. Для надійності ми уникаємо перевищення 80% робочої напруги: наприклад, модель 50 В не повинна бачити більше 40 В на своїх терміналах, наприклад.
Ви можете вибрати 2x1000uF або 3x680uF, а не 1x2200uF.
9. Вихідні напруги та наявний струм
Значення вихідної напруги фіксується кількістю витків на вторинній.
Вторинність трансформатора: +/- 4 В за додатковий поворот
Через симетрію випрямлення та напівмоста струми, споживані на + Vcc та на -Vcc, повинні бути якомога ближчими. Це саме те, що робить підсилювач потужності звуку. Тому імпульсний блок живлення ідеально підходить для підсилювачів.
Щоб перевірити джерело живлення, потрібно підключити навантаження між + Vcc та -Vcc.
Якщо ми цього не зробимо, буде запитаний лише один із двох транзисторів, і робочий цикл буде дещо відхилятися від значення 50%. Однак середня напруга на трансформаторі обов'язково дорівнює нулю (це математично). Зміна робочого циклу призведе до зміни значень підйомів і падінь напруги (первинні або вторинні, вони пропорційні). При споживанні позитивного виходу +/- 50 В ми можемо виміряти, наприклад, + 45 В і -55 В! Цю операцію не рекомендується проводити через збільшення напруги на конденсаторах небажаного виходу.
10. Варіант: допоміжна напруга для підсилювача
Якщо ви хочете додати допоміжну напругу для живлення вентилятора або будь-якої іншої схеми (лічильник, обмежувач, контролер, що завгодно), вам просто потрібно додати діод і конденсатор. Потужність не повинна перевищувати близько 10 Вт.
Більшість трансформаторів живлення ATX дозволяють отримати 12 В (3 оберти), 16 В (4 оберти), 24 В, 28 В, 40 В залежно від підключення. Щоб мати однакову напругу, але негативну, змініть напрямок діода та конденсатора.
Допоміжна напруга імпульсного джерела живлення
Конденсатор: 470 мкФ/50 В (наприклад)
Діод: наприклад, надшвидкий 100 В/1А.
Професійні підсилювачі з імпульсним джерелом живлення
Все більше моделей великих брендів використовують імпульсні джерела живлення для живлення своїх підсилювачів. Ці підсилювачі легші, компактніші, ніж їхні звичайні трансформаторні аналоги.
Підсилювач 2x1500W з імпульсним джерелом живлення на півмосту