Н.Салимов Высоковольтный источник питания. -Радио,№6, 2021, с.18-20
Схема приведенного ниже источника питания обеспечивает на выходе высоко напряжение 250В с током нагрузки до 0,4А и защитой при превышении тока 0,6А, а также имеет в своем составе двухполярный источник с выходным напряжением +/-12В. Подробное описание и настройка описаны в источнике.
В качестве трансформатора применен анодно-накальный TorAN мощностью 150 Вт. Для получения двухполярного напряжения используются накальные обмотки по 6,3В, соединенные последовательно.
В статье представлен обзор конструкторов (KIT наборов) УМЗЧ, предварительных усилителей и регуляторов тембра которые можно приобрести в интернет магазинах, в частности на AliExpress.
Усилитель мощности 2.1 на TDA7377 от UNISIAN
Данный конструктор усилителя мощности основан на микросхеме TDA7377, имеющей в составе 4 усилителя, которые можно включать по отдельности на 4 канала или комбинировать для получения 3-х или 2-х каналов. Отличительная черта микросхемы — однополярное питание 12-18В. В наборе присутствуют все необходимые для сборки детали кроме трансформатора питания. Из недостатков — в регуляторе тембра вместо резисторов 22 кОм оказались 2,2 кОм. В принципе работает все и с ними. Правильно собранный УМЗЧ в дополнительном налаживании не нуждается. Кроме того, имеет вполне законченную конструкцию не требующую дополнительных модулей. При сборке необходимо не забыть использовать термопасту при креплении микросхемы к радиатору.
В усилителе используется следующее типовое включение микросхемы для получения на выходе стерео + басовый канал (2.1):
В KIT наборе используются другие номиналы конденсаторов
Кроме того, в составе конструктора присутствует предварительный усилитель на ОУ NE5532, трехполосный регулятор громкости/тембра (НЧ, СЧ+ВЧ, общий), выпрямитель с ёмкостным фильтром.
Заявленная выходная мощность УМЗЧ на сайте продавца: 18 Вт + 18 Вт, бас 30 Вт (для питания от источника переменного напряжения 12 В 5 А и нагрузки 4 Ом на канал). Замечу, что штатный диодный мост для получения максимальной отдачи от усилителя потребуется заменить на более мощный, как и установить больший по площади радиатор на микросхему. Трансформатор при этом необходимо использовать с напряжением на вторичной обмотке 12 В и током не менее 5 А. Можно также исключить из схемы диодный мост и запитать усилитель от импульсного источника питания с выходным напряжением 12-18 В и выходным током не менее 4 А (хотя вполне удовлетворительно усилитель работает от импульсника 18 В 2 А на АС от SVEN SPS-821, 2.1 (собственно, данный набор и приобретался для замены штатного в АС усилителя). Кроме того, питание от импульсного ИП значительно снизило фон 50 Гц, отчетливо слышимый при отсутствии входного сигнала.
При использовании питания для внешних воспроизводящих устройств DC Out (как показано на рисунке выше) приводит к появлению ВЧ фона. Лучше использовать отдельный ИП.
Хотелось бы обратить внимание, что ждать от данной схемы каких-то потрясающих результатов в части звучания и выходной мощности не стоит.
Усилитель мощности 2.0 на 2-х TDA7293 от UNISIAN
KIT набор включает печатную плату, набор деталей, радиатор (можно заказать без него, будет на 5$ дешевле). На плате кроме стереоусилителя на 2-х TDA7293 и ОУ NE5534, OP07 имеется ёмкостной фильтр и узел защиты АС. Рекомендованный трансформатор со вторичной обмоткой 2х32В и мощностью не менее 200 Вт (в этом случае с УМЗЧ можно выжать по 100 Вт на канал). Минимальное питание УМЗЧ — 2х12 В переменного тока.
Следует обратить внимание на то, что плата усилителя не имеет регулятора тембра и громкости, поэтому придется дозаказать дополнительные модули.
При сборке УМЗЧ штатные термопрокладки из резины надо заменить на слюдяные!, особенно, если планируется эксплуатировать усилитель на максимальной мощности. В этом случае также необходимо будет использовать принудительное охлаждение. Правильно собранный усилитель не требует дополнительных настроек.
На плате предусмотрена возможность установки перемычек:
Комплект KIT усилителя JLH с выходом на полевых транзисторах IRF250
В Китайских магазинах данный усилитель позиционируется как повторение схемы британского аудиофила-радиолюбителя J.Hood (JLH Джона Линсли Худа), разработанной еще в 1969г. Усилитель мощности имеет в своем составе всего 4 транзистора.
Оригинальная схема УМЗЧ JLH
Однако, УМЗЧ из набора хоть и похож, однако собран с использованием полевых выходных транзисторов по несколько доработанной схеме:
Нумерация компонентов приведена как на печатной плате
Плюс данного УМЗЧ: простота (в том числе и настройки), это класс»А», можно поэкспериментировать с парами выходных транзисторов и другими компонентами, имеет весьма неплохое звучание. Ток покоя и напряжение средней точки регулируются подстроечными резисторами, установленными на плате. Ток рекомендуется выбирать в диапазоне 10 — 200 мА, многие оставляют комментарии, что хороший результат достигается при значении 20..30 мА. Схему можно питать постоянным напряжением 30 — 60 В, заявленная в описании мощность на выходе 1 — 30 Вт, но стоит оговориться, что 30 Ватт достичь не получится)) (ориентировочно, до 10 Ватт). Детали из комплекта больше подходят под нагрузку 8 Ом, однако УМЗЧ работает и на нагрузке 4 Ом. При желании можно подобрать ёмкость конденсаторов (в том числе С1) и типы применяемых транзисторов на слух и/или проведя измерения АЧХ и искажений.
Рекомендации по сборке и налаживанию:
Транзисторы устанавливаются на теплоотводы через слюдяные прокладки. Площадь теплоотвода тем больше, чем больше ток покоя (либо используем принудительное охлаждение). Первое включение лучше осуществить от блока питания с ограничением тока и с напряжением не более 20 В. Осуществить настройку: выставляем среднее значение напряжения VR1 (перед пайкой выставлен в среднее значение сопротивления), выставляем необходимый ток покоя VR2 (перед пайкой выставлен в максимальное значение сопротивления), затем подключаем рабочий блок питания и повторяем операции, затем прогреваем с пол часа и повторяем ранее описанную операцию.
Из рекомендаций и комментариев по повторению данного комплекта усилителя:
Входной транзистор — BC550, драйвер — BD139-16, на выходе — IRFP240, ёмкость на выходе — 6800, ток покоя — 300 мА при питании — 24 В.
Трансформатор Тесла — источник высокочастотного высокого напряжения, позволяющий проводить красивые и эффектные эксперименты. Он был изобретён в 1896 г. Николой Тесла и использовался им как для доказательства, что переменный ток значительно менее опасен для человека, чем постоянный, так и для опытов по передачи энергии на расстояние без проводов. Первые трансформаторы работали на частоте 30..40 кГц, что было обусловлено возможностью электромашинных генераторов. Данный фактор и обуславливал большие размеры трансформатора, так как он работает на резонансной частоте вторичной обмотки, которая зависит от её размеров. Повысив частоту в разы можно получить рабочее устройство прямо в квартире.
Особенность представленного в статье устройства для питания трансформатора Тесла (тип SSTC) — возможность формирования кроме разрядов (стримеров) также и звуковых эффектов, за что в схеме отвечает микроконтроллер (формирует импульсы запуска длительностью 1 мс и паузы длительностью 8, 10, 12, 14 и 20 мс в зависимости от выполняемой программы 1..5 (переключение последовательно кнопкой SB1)). В микроконтроллер можно «зашить» при желании и простейшую мелодию.
Трансформатор Т1 (вторичная обмотка 20..30В с током не менее 3А) с выпрямителем по схеме удвоения напряжения на диодах VD1, VD2 питает напряжением 40..60В каскад на полевом транзисторе VT1. Трансформатор Т2 питает микроконтроллер ATiny13, генератор с регулируемой частотой импульсов в диапазоне 300-900 кГц на микросхеме 74HC14 (КР1564ТЛ2) и драйвер полевого транзистора DA3 UCC37322P. При желании на оставшихся свободными элементах DD1 можно собрать генератор импульсов заменяющих микроконтроллер.
Транзистор VT1 IRFP460 необходимо подбирать по условию: допустимое напряжение сток-исток не менее 200В, максимальный ток стока — 10 А.
Трансформатор Тесла представляет собой две катушки:
I — намотана изолированным монтажным проводом диаметром 2,5..4 мм на каркасе диаметром 110 мм и содержит 5 витков, II — намотана на каркасе диаметром 7-8 см и содержит примерно 1000 витков в один слой эмалированным проводом диаметром 0,2 мм. Верхний конец обмотки II снабжен медным заостренным штырём. Трансформатор Тесла (примечание: индуктивность вторичной обмотки и её собственная ёмкость образуют колебательный контур) работает на эффекте резонанса, за счет которого и происходит многократное повышение напряжения по сравнению с расчетным на основе отношения количества витков обмоток. Основной фактор, определяющий резонансную частоту вторичной обмотки — её размеры. Методика измерения частоты описана в источнике, но её можно и оценить использую программу для расчета трансформатора Тесла, например, VCTesla.
Микроконтроллер прошивается программой и конфигурируется согласно таблицы (точнее, такие настройки должны быть с завода по умолчанию):
В журнале Радио 11/2010 и 12/2010 автор опубликовал статью Трансформатор Тесла — разновидности, эксперименты, где привел описание еще двух типах конструкций: SGTC (на основе искрового разрядника) и VTTC (с генератором на электронной лампе).
Генератор типа SGTC на сегодняшний день можно сделать используя трансформатор из микроволновой печи:
Конденсаторы С1-С4 также берутся из микроволновки, желательно, чтобы они содержали встроенные резисторы. Дроссель L1 от балласта для люминесцентных ламп, расстояние между электродами разрядника FV1 — 2 мм. Катушка I трансформатора Тесла аналогична конструкции описанной вначале, только сделана в виде расширяющегося конуса, катушка II на резонансную частоту — 600 кГц, конденсаторами С5-С8 настраивают на туже частоту последовательный колебательный контур.
Обратите внимание, что прикасаться к элементам устройства можно только после отключения трансформатора от сети и разрядки всех конденсаторов!
Режим выходного каскада на пентодах 6П14П: напряжение на аноде 250 В, ток покоя в цепи катода 60 мА.
Особенностью усилителя является использование источника тока в выходном каскаде на КР142ЕН5В (суммарный ток покоя устанавливается 120 мА, а лампы необходимо подобрать по максимально одинаковому току), что позволяет повысить линейность АЧХ. Первый каскад собран на двойном триоде 6Н3П — при средних значениях крутизны и коэффициента усиления имеет особенность — симметричную цоколевку, что удобно при монтаже (как печатном, так и навесном). Также в схему добавлены индикаторы мощности на 6Е1П.
В усилителе используются:
Сетевой трансформатор ТС-160, дроссель от телевизора «Рекорд-312» или подобного.
Выходные трансформаторы от радиолы «Урал-114».
Резисторы — МЛТ, конденсаторы — БМТ, МБМ и др.
Оксидные конденсаторы — JAMICON или аналогичные.
Дроссель и выходные трансформаторы можно изготовить самостоятельно:
Выходные трансформаторы наматывается на броневом или витом разрезанном магнитопроводе сечением 4..5 см2. Индуктивность его первичной обмотки должна составить не менее 30 Гн. Первой наматывается часть вторичной обмотки — 20 витков ПЭВ-1 0,5, затем, после слоя изоляции, первичная проводом ПЭВ-1 0,112 с отводами от 1280-го, 1590-го, 1900-го витков, после этого добавляют еще 1280 витков. После прокладки изоляции наматывают вторую часть вторичной обмотки — 37 витков ПЭВ-1 0,5. Коэффициент трансформации — 0,0175.
Источник: Д. Кибардин Ламповый УМЗЧ с «электронным трансформатором» в блоке питания. — Радио, 2010, №4, с.12-13
Частота повторяемости электронных устройств зависит, в том числе, от их простоты. В приведенной ниже схеме лампового УМЗЧ (всего на двух лампах 6Ф3П) автор ушел от применения малодоступных на сегодняшний день трансформаторов для ламповой электроники и использовал «электронный трансформатор» для питания галогенных ламп с выходом 12В (на выходе таких трансформаторов переменное высокочастотное напряжение).
УМЗЧ построен по однотактной схеме с использованием выходных трансформаторов заводского изготовления ТВ31-9. Особое внимание в данном усилителе следует обратить на питание ламп. Электронный трансформатор имеет на выходе напряжение 12 В, поэтому накал 2-х ламп соединен последовательно (это можно делать только для ламп с одинаковым накальным током). Высокое напряжение получают с обмотки трансформатора Т2, изготовить который несложно. Его наматывают на кольце К35х20х10 из феррита М2000НМ. Первичка содержит 12 витков ПЭВ-2 1,5, вторичка — 180-240 витков провода ПЭЛШО 0,25. Можно использовать и готовые подходящие импульсные трансформаторы (например, от блока питания телевизора ЗУСЦТ). Диоды VD1, VD2 необходимо взять с рабочей частотой более 50 кГц и током 2 А. В схеме диоды установлены последовательно в связи с тем, что их обратное напряжение 200 В, что ниже необходимого. Номиналы резисторов R9, R10 выбирают исходя из значений анодного тока ламп, при токе 50 мА достаточно мощности резисторов 2 Вт. Конденсаторы 1С2, 2С2, С7 — пленочные К73-17.
При налаживании «электронный трансформатор» подключают через лампу накаливания мощностью 100-200 Вт.
Источник: К. Филатов УМЗЧ с полевыми транзисторами IRFZ44 (Радио, 2/2009, с.14-17; 3/2009, с.15-17)
Выходной каскад УМЗЧ выполнен на 2-х полевых транзисторах с квазикомплементарной структурой с изолированным затвором. ООС в усилителе ограничена до 18 дБ.
По результата моделирования в MicroCap данный УМЗЧ показал следующие результаты:
Неравномерность АЧХ в диапазоне 20 Гц ..20 кГц не превышает 0,1 дБ.
Отклонение фазово-частотной характеристики на граничных частотах 20 Гц и 20 кГц составляет +/-6о.
Общий коэффициент гармоник 0,023% при выходной мощности 63 Вт.
Коэффициент интермодуляционных искажений при выходной мощности 64 Вт — 0,174%.
При этом взамен отечественных деталей использовались следующие аналоги:
КС216Ж — 1N3025
КС139А — 1N3823
КД521А — 1N4148
КТ315А — 2N2712
КТ313А — 2N2905
КР544УД2А — LF357 (данный ОУ имеет более широкую полосу пропускания)
Фактические параметры УМЗЧ оказались следующими:
Диапазон воспроизводимых частот, Гц: 1,3 … 160000
Чувствительность, В: 1
Номинальная выходная мощность, Вт: 60
Полный коэффициент гармоник, %: 0,04
Отношение сигнал/шум при замкнутом входе, дБ (взвешенный/невзвешанный): 101/88
Выходное сопротивление, Ом: 0,08
Скорость нарастания выходного сигнала, В/мкс: 20
Порядок сборки и наладки:
На печатную плату устанавливаются радиоэлементы кроме VT3 и VT4.
Места установки выходных транзисторов на теплоотводе тщательно зачищаются и полируются, VT3 устанавливают через слюдяную прокладку толщиной не более 0,05 мм. использование теплоотводящей пасты обязательно. Также необходимо проверить сопротивление изоляции между стоком VT3 и теплоотводом, оно должно быть более 10 МОм.
Устанавливают печатную плату и теплоотвод на общий кронштейн, подпаивают ПТ. Теплоотводы разных каналов должны быть изолированы друг от друга.
Транзисторы VT3 и VT4 ИП устанавливают на отдельных игольчатых теплоотводах с основанием не менее 125х47х4,5 мм. Транзистор VT1 управления вентиляторами устанавливается на алюминиевую пластину 30х40х2 мм.
В УМЗЧ применены:
Резисторы С2-33Н и МЛТ, СП3-19 (R18).
Оксидные конденсаторы К50-35, JAMICON, керамические С13, С14 — группы КМ.
Транзистор КТ315 с любым индексом или установить КТ3102А. Транзистор VT2 можно заменить на КТ313Б, КТ644А (Б), BC212A, BC526A, 2N2907A, 2SA876H.
ОУ КР544УД2 заменим с учетом цоколевки на К574УД1Б, LF357.
Катушку L1 наматывают на отрезке пластмассовой трубки диаметром 7 мм. Она содержит два слоя (11+10) витков провода ПЭВ-2 0,8.
Выпрямительные диоды для БП на обратное напряжение не менее 200 В и ток 5 А.
УМЗЧ питается от двухполярного источника напряжением +/- 30В мощностью из расчета, что один канал при выходной мощности 60 Вт потребляет ток 1,75 А. Возможно применение импульсного ИП. Схема стабилизатора для УМЗЧ ( с внутренним сопротивлением 0,06 Ом) показана ниже:
Для эффективного охлаждения радиаторов применены вентиляторы включенные по схеме:
Напряжение на вентиляторах зависит от уровня входного сигнала и меняется от 6 В до 12 В на каждом. Следует отметить, что вентиляторы создают импульсную помеху амплитудой 0,8В, длительностью 20 мкс и частотой следования 180-340 Гц.
Налаживание УМЗЧ заключается в установке тока покоя выходных транзисторов и проверке выходной мощности на частоте 1 кГц. Первоначально движок резистора R18 устанавливают в нижнее по схеме положение, включают питание вентилятора, включают УМЗЧ на пониженном напряжении (+/- 20 В) от источника с ограничением тока 1,5..2А. Убедившись, что на выходе постоянная составляющая близка к нулю и УМЗЧ усиливает входной сигнал, проверяют работу резистора R18: при перемещении движка вверх (по схеме) ток покоя должен плавно нарастать. Если так и происходит, можно подать рабочее напряжение и установить ток покоя 0,15..0,2А.
Для стабилизации тока покоя R18 можно заменить на параллельно включенные постоянный и термо- резисторы, подобрав их номиналы так, чтобы ток не зависел (минимально зависел) от температуры. Терморезистор крепится на радиатор совместно с выходными ПТ.
Источник: О. Платонов УМЗЧ на лампах 6П36С в классе А. — Радио, 2010, №3, с.14-17.
УМЗЧ описанный автором рассчитан на выходную мощность 15 Вт на нагрузке 8 Ом, имеет заявленную полосу рабочих частот 40…80000 Гц при неравномерности 3 дБ. Выходной касках усилителя работает в классе с фиксированным смещением. Ток покоя ламп VL3 и VL4 после 15 минутного прогрева устанавливается в пределах 90-100 мА (регулируют раздельно для каждой лампы подстроечными резисторами R10, R14).
В блоке питания применен доработанный трансформатор NC-270-1 с магнитопроводом ПЛ. Без разборки трансформатора с его жвух катушек были удалены все накальные обмотки (по 9 витков), затем проводом ПЭЛ-2 2 мм были намотаны новые обмотки по 6,3 В (тоже 9 витков). Каждая из них питает подогреватели ламп одного канала.
О деталях и конструкции усилителя:
Вентилятор для охлаждения можно использовать любой от блока питания компьютера, но лучше выбрать малошумящий.
Индикатор уровня сигнала — М42305 или аналогичный на 50-200 мкА.
В блоке питания используются дроссели от старых ламповых телевизоров, но можно применить и другие с подходящими параметрами: L1, L2 — 0.4 Гн, L3 -5 Гн.
Резисторы марок МЛТ, МОН, ВС или аналоги соответствующей мощности.
Неполярные конденсаторы — пленочные полиэтилентерефталатные К73-9, К73-16 или К73-17 на напряжение не ниже 400 В.
Оксидные конденсаторы Jamicon или К50-35, К50-26, К50-27.
Выходной трансформатор выполнен на базе сетевого трансформатора ТС-90 с магнитопроводом ШЛ. Со штатных катушек удалены все обмотки и на их место намотан внавал жгут из 9 проводников ПЭЛШО: 7х ПЭЛШО-0,33 (первичка), 2х ПЭЛШО-0,8 (вторичка). Схема соединения обмоток показана ниже:
Жгут из 9 проводников длиной около 10 м наматывают на каркас каждой катушки до его заполнения (примерно 70 витков), затем катушки проваривают в парафине на водяной бане в течении 2 мину.
Источник: В. Торч. Простой измеритель интервалов времени или как измерить скорость пули. — Радио, 2011, №9 с.51,52, №10 с.54,55
Для измерения скорости летящей пули необходимо будет собрать датчик пролёта со схемой запуска таймера и, соответственно, сам таймер для измерения малых интервалов времени.
Эскиз датчика пролета и его электронная схема показаны ниже:
В сухую деревянную планку 4 длиной 40..60 см на расстоянии S (его измеряют и используют в рассчетах) забивают две парты гвоздей 2. Планка крепится на стволе винтовки 1 скотчем. На гвозди наматывают тонкий эмалированный провод 3 в качестве датчиков SF1 и SF2 (например, диаметром 0,09 мм) с расчетом, чтобы при выстреле произошел его обрыв. концы тонкого провода соединяют монтажными проводами с электронной схемой запуска.
Скорость и энергия пули определяется из выражений:
Вариант схемы таймера 1 мкс — 999999 с и модуля отображения показана ниже:
Схема генератора образцовой частоты
Схема модуля отображения
Таймер можно использовать и с другим устройством запуска:
В [1] описано устройство преобразователя для мощных (до 1 кВт) трехфазных моторов запитываемых напряжением 36-42 В частотой 50-400Гц.
Устройство состоит из мультивибратора (DD1.1, DD1.2, DD1,4), частота на выходе которого регулируется R2 в пределах 150…1200 Гц (диапазон можно изменить С1), формирователя трёхфазной импульсной последовательности на DD2, DD3, DD1.3 (частота генератора фактически делится на 3) и силовых узлов А1..А3 формирующих напряжение фаз (DA1 (на примере А1) преобразует прямоугольные импульсы в напряжение симметричной треугольной формы для исключения сквозных токов в выходном каскаде).
! На схеме выводы 6 и 7 микросхемы DD2 должны быть соединены с источником питания -2,2 В (Р.6/2010, с.44)
Схема блока питания для преобразователя показана ниже:
Литература: В. Костицын Преобразователь однофазного сетевого напряжения в трёхфазное частотой 50..400 Гц. — Радио, 2009, №10, с.35,36
Калашник В. Преобразователь для питания двухфазного асинхронного электродвигателя. — Радио, 2010, №2, с.34
Калашник В. Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное. — Радио, 2009, №3, с.31-34
А. Титов Инвертор для асинхронного двигателя. — Радио, 2010, №6, с.33, 34
Костицын В. Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное частотой 50..400 Гц — Радио, 2009, №10, с.35, 36 (! На схеме преобразователя выводы 6 и 7 микросхемы DD2 должны быть соединены с источником питания -2,2 В)
Мурадханян Э. Управляемый инвертор для питания трёхфазного двигателя. — Радио, 2004, №12, с.37, 38 (!На схеме инвертора на рис.2 выводы 6 и 14 микросхемы DD4 должны быть соединены с общим проводом.
Счетчик предназначен для подсчета наматываемых витков, работает в обе стороны (намотка/размотка) и сохраняет данные о текущем положении в энергонезависимую память МК.
На рисунке ниже изображена схема шторки ,которая крепится на вал. Она выполнена из оптически непрозрачного материала (например, гетинакса) диаметром 35..50мм:
Датчик монтируется на печатной плате:
Остальные детали размещены на отдельной печатной плате:
