Меню

Стабилизатор напряжения для питания операционных усилителей в умзч

Стабилизатор напряжения для питания операционных усилителей в умзч

Рассматривая собираемые на Форуме усилители, обратил внимание, что часто питание предварительных усилителей (ФНЧ, темброблоки и тому подобное) организуют от отдельной обмотки трансформатора или даже от отдельного транса. Между тем уровень собираемых усилителей таков (включая Ланзары, Холтоны, Мосфиты), что объективной необходимости в этом нет. Предусилитель можно запитать от БП усилителя мощности без какого-либо ухудшения качества его работы. Лично я глубоко сомневаюсь, что кто-либо сумеет на слух уловить разницу в работе предусилителя питаемого по этой схеме с работой предусилителя с питанием даже от отдельного трансформатора. Если такая разница и будет, то скорее всего она будет в пользу представленного здесь варианта.

Элементы D1, D2, R1, R2, C1-C4 создают фильтр нижних частот развязывающих питание предусилителя от влияния колебаний напряжения создаваемых усилителем мощности. На остальных элементах создан параметрический стабилизатор.

В отличие от интегральных стабилизаторов типа 78хх/79хх и подобных, параметрические стабилизаторы не самовозбуждаются и не дают выбросов напряжения при резких изменениях тока в нагрузке. Их работа более плавная и предсказуемая, что положительно сказывается на звуке. Единственно в чем они уступают интегральным стабилизаторам — это более низкий коэффициент стабилизации и, как следствие, более высокий уровень пульсации выходного напряжения. Но для схем с двухполярным питанием это не имеет особого значения. Во всяком случае, в тех схемах, где к питанию предъявляются какие-то особые требования, стабилизаторы типа 78хх/79хх и им подобные тоже использовать нельзя.
Лично я давно уже отказался от использования стабилизаторов типа 78хх/79хх для питания предусилителей. Какой-либо реальной пользы от них нет, а проблемы с ними возникают частенько. Не советую их использовать и другим, особенно если нет в наличии осциллографа и невозможно посмотреть что творится у них на выходе.

Схема рассчитана на выходной ток до 50 мА. При необходимости выходной ток можно увеличить до 100 мА, но в этом случае сопротивление резисторов R1 и R2 нужно уменьшить до 10 Ом, а емкость конденсаторов С1 и С2 увеличить до 1000 мкФ.

Транзисторы можно заменить на любую другую комплементарную пару подходящую по напряжению, току и мощности. При выходном токе более 20 мА необходимо подобрать транзисторы с коэффициентом передачи тока не менее 100. Впрочем, в любом случае чем больше тем лучше. При излишнем нагреве к транзисторам можно прикрутить радиаторы, но в большинстве случаев это не понадобится.

При указанных номиналах R3 и R4 стабилизатор работоспособен в диапазоне входных напряжений от +/-25В до +/-33В. Подогнать стабилизатор под конкретное входное напряжение из диапазона от +/-17В до +/-50В можно с помощью изменения номиналов резисторов R3 и R4. Формула для расчета приведена на схеме. Кстати, сделать расчет этих резисторов советую в любом случае. Чем ближе установленный резистор соответствует расчетному значению, тем в более близком к оптимальному режиму будет работать стабилитрон. Однако перегибать палку с точным подбором тоже не нужно, достаточно взять ближайшее от расчетного нижнее значение из стандартного ряда.

Стабилитроны на 13В выбраны не случайно. При таком их напряжении на выходе получится примерно +/-12.5В, а для большинства операционных усилителей наиболее благоприятным является питание в диапазоне +/-12В. +/-13В.

При использовании трансформаторных (не импульсных) блоков питания конденсаторы на 100n можно не ставить. Их отсутствие скорее всего не скажется на работе схемы. Но если они есть в наличии, то лучше установить. Хуже от их установки точно не станет.

Разводка печатной платы выполнена под широкую номенклатуру возможных деталей и вертикальную установку диодов, стабилитронов и резисторов. Кому надо, оптимизирует под свои детали.

Источник

Тема: Стабилизированное питание УМЗЧ

Опции темы

Стабилизированное питание УМЗЧ

Предлагаю к обсуждению тему «Стабилизированное питание УМЗЧ: плюсы и минусы, варианты реализации». Особо приветствуется мнение профессионалов-разработчиков, но с уважением выслушаю любые мнения.

Re: Стабилизированное питание УМЗЧ

Про стабилизированное питание выходного каскада здесь была ветка с месяц назад — общий смысл, что нужно стабилизировать питание вых.каскада, когда нет общей оос. А входные каскады лучше всегда стабилизировать, да это и не представляет особых сложностей.

[ADDED=Olegyurich]1111227615[/ADDED]
Да и про стабилизированные БП было несколько веток.

Читайте также:  Стабилизатор поперечной устойчивости передний газель бизнес

Последний раз редактировалось Olegyurich; 19.03.2005 в 13:20 .

Re: Стабилизированное питание УМЗЧ

Это дело (стабилизация) нужное, но неблагодарное. Например, мостовые (да и не только) микросхемки — в даташите указываются параметры при стабилизированном питании, а когда к плохому источнику подключают, удивляются, почему неискаженная мщность 3 Вт, а не 18.
Однако цена, габариты и КПД такого блока растут здОрово, поэтому стабилизаторы мало кто ставит, пытаются схемотехникой обойти.
ИМХО (как разработчика) — стабилизаторы ставим на действительно высококачественную систему, а в просто хороших не экономим на конденсаторах фильтра (емкость, количество, размещение, шунтирование керамикой).

Re: Стабилизированное питание УМЗЧ

Тут еще мнения были, стабилизатор, по сути, тот же усилитель (усиливает опорное напряжение ) поэтому если решено его использовать — его качество должно быть как минимум не хуже качества запитываемого им девайса.

Есть и более простой и экономичный способ запитки выходного каскада для усей без ООС, транзисторный фильтр — пульсации недофильтрованные уберет, но напруга будет все равно будет плавать.

Re: Стабилизированное питание УМЗЧ

Разумеется, интересует прежде всего стаб. питание выходного каскада. По входным вопросов нет.

В том-то и парадокс, что стабилизатор на 5-7А сделать несложно, да и по стоимости он в некоторых случаях оказывается дешевле, чем куча сглаживающих емкостей. Все мои эксперименты в этой области однозначно говорят в пользу стабилизаторов. Но почему-то повсеместно преобладает нестабилизированное питание. Вот и хотелось бы узнать, может, есть какие-то глубинные, не лежащие на поверхности, аргументы против стабилизации.
Почему, например, даже очень именитые фирмы питают выходные каскады своих High-End УМЗЧ непосредственно с выпрямителей?

С другой стороны, наверняка есть отработанные и эффективные решения стабилизаторов на напряжение 30…50 Вольт с различными варантами защит, и т.п. Было бы интересно с ними ознакомиться.

Если нетрудно, ссылочку-другую бы, плиз, на ветки с обсуждением данной темы.

Re: Стабилизированное питание УМЗЧ

Эти слова наиболее точно обьясняют то, почему именитые
фирмы не применяют стабилизаторы для оконечных У.М.

Ведь стабилизатор это система авторегулирования с характеристиками по току и быстродейсвию подчас
превышающими само запитываемое устройство.

Со своей А.Ч.Х и Ф.ЧХ и это всё вплетается в А.Ч.Х самого У.М.Н.Ч.

Вот поэтому создание хорошего стабилизатора для хорошего У.С.
становится достаточно недешовой проблемой.
И технически непростой задачей.

А плохой стабилизатор только ухудшит характеристики самого У.С.

Самое простое решение это энергоёмкий фильтр состоящий
из быстродействующих диодов, электролитов зашунтированных
высокочастотной керамикой или пластиком.

Надо помнить что Усилитель звучит так как позволяет ему
блок питания.

Re: Стабилизированное питание УМЗЧ

Получается, что без стабилизатора лучше, чем с ним?
Значит, если на входе усила (по питанию) скачки напряжения нестабилизированного БП 30В — это высокий конец, а если 0.03 — это ширпотреб?
Кто мешает улучшить бп, просто подняв напряжение транса, потом установить кондеры (меньше, т.к. напруга возросла), потом обычный параметрический стаб, а в конце, на самой плате, еще кондеры небольшой емкости, которые будут уменьшать внутреннее сопротивление бп почти до нуля. В итоге имеем тот же принцип, что и в нестабилизированном но пульсации на 2-3 порядка меньше! Кроме того, это позволяет знчительно снизить емкость сглаживающих конденсаторов, т.к. она должна быть обратно пропорциональна квадрату напряжения, при том же уровне пульсаций. Тоесть поднять напругу в 2 раза и кондеры можно ставить в четыре раза меньшей емкости. А на самом деле еще на много меньше, т.к. допустимый уровень пульсаций (до параметрического стабилизатора) увеличивается в несколько раз. В сумме можно сократить емкости кондеров на порядок (ставить, допустим не по 2х20000, а по 2х2000 на канал). Особенно это подойдет для интегральных усилителей, т.к. у них допустимое напряжение питания жестко ограничено, к тому же приходится делать запас — на случай скачков в сети. У усей на дискретных элементах тоже этот параметр не бесконечный и приходится выбирать: транзистор с лучшими характеристиками или с большим Uec.

Читайте также:  Как заменить стойки стабилизатора поло седан

Последний раз редактировалось Fenyx; 20.03.2005 в 10:10 .

Re: Стабилизированное питание УМЗЧ

ИМХО, в вопросах питания УМЗЧ, как и везде, нужна разумная достаточность.
Да, система авторегулирования должна обладать высокими частотными свойствами.
Но нужна ли подобная система для питания выходного каскада? Представляется, что Fenyx в значительной степени прав. По-моему, тут достаточно параметрического стабилизатора с усилителем тока на эмиттерном повторителе. При Кст=50 колебания выходного напряжения составят около 160 мВ.
Кстати, вопросы теромстабилизации опорного напряжения, ИМХО, также не очень важны. Например, при использовании в параметрическом стабилизаторе 4 шт. Д818Е получим выходное напряжение около 35В с температурной нестабильностью в самом худшем случае +-0,004% на градус Цельсия. Т.е., при изменении температуры на 40 градусов выходное напряжение «уплывёт» максимум на 1,44мВ. Эти величины даже как-то неудобно сравнивать с пульсациями напряжения нестабилизированного БП.
И это при значительном уменьшении количества сглаживающих емкостей.

Впрочем, возможно, я где-то ошибаюсь. Поправьте меня, если это так.

Re: Стабилизированное питание УМЗЧ

Страшны то не пульсации, а нелинейность источника питания. В случае просто фильтра на кондюках — она одна, в случае стаба уже совсем другая. Электролит большой емкости в пике может выдать ток в десятки ампер, а какой тогда должен быть стаб, чтоб он не подавился?
Да еще и стаб будет выдавать постоянно некий меняющийся спектр гармоник в зависимости от токовых скачков при нелинейно потребляющей нагрузке в АБ — стаб же усилитель , да с обратной связью.
Так что уж лучше просто пульсации.
А если все же стаб, то сдается для усилка на LM3886 стаб придется делать по схеме мощника Lynx11

Re: Стабилизированное питание УМЗЧ

Возможно, я слабо очертил границы темы. Давайте говорить о питании для УМЗЧ мощностью до 100-120Вт при нагрузке 4 Ом. Амплитудное значение потребляемого тока – 7…8 Ампер.

Чем определяется нелинейность параметрического стабилизатора? Дифференциальным сопротивлением стабилитрона? Оно мало и практически постоянно. Нелинейностью передаточной характеристики эмиттерного повторителя? Она не так уж велика. Частотные свойства ЭП достаточны и лучше частотных свойств 99% УМЗЧ.

Вышеуказанные проблемы, согласен, свойственны компенсационным стабилизаторам при наличии каскадов с ОЭ.

Re: Стабилизированное питание УМЗЧ

Если на регулирующем транзисторе будет падать 20В при токе 5А, то куда лишние 100 Вт тепла денем ?
Вот стабилизатор переменного напряжения первички был бы эффективней. И там уж точно не выше 50 Гц.

Источник

Стабилизатор напряжения питания УМЗЧ. Доработанная схема В. Орешкина (подписка на платы завершена)

Содержание / Contents

↑ Принципиальная схема модернизированного блока питания УМЗЧ

Он состоит из двух гальванически не связанных выпрямителей VD1, C1, C2, C5, C6, C9, C11, C13 и VD2, C3, C4, C7, C8, C10, C12, C14, двух параметрических стабилизаторов, выполненных на стабилитронах VD3, VD4 и источниках тока на транзисторах VT5, VT6, и эмиттерных повторителей на транзисторах VT1, VT3 и VT2, VT4. Коэффициент стабилизации повышен благодаря питанию источника образцового напряжения одного стабилизатора от выходного напряжения другого и использованию вместо резисторов источников тока.

Выпрямители собраны на диодных мостах VD1, VD2, состоящих из двойных диодов Шотки с общим катодом 16CTQ100. Диоды включены параллельно.

Конденсаторы С1…С8; С9, С10 и RC — цепочки R9, C23 и R10, C24 установлены в соответствии с рекомендациями фирмы Texas Instruments по построению блоков питания для УМЗЧ [3].

Для уменьшения шумов каждый стабилитрон VD3, VD4 зашунтирован парой конденсаторов — оксидным и пленочным (соответственно С15, С17 и С16, С18).

Источники тока на транзисторах VT5, VT6 содержат параметрические стабилизаторы HL1, C19, C21, R8 и HL2, C20, C22 в базах транзисторов.

Резисторы R5, R6 уменьшают мощность, рассеиваемую на коллекторах транзисторов источников тока.

Коллекторы (корпусы) мощных транзисторов VT1, VT2 соединены с общим проводом блока питания, что позволяет обойтись без теплопроводящих прокладок, тем самым улучшить отвод тепла при больших токах нагрузки.

Читайте также:  Стабилизатор трехосевой yt01 black

Для снижения динамического сопротивления источника питания его выходы зашунтированы парами конденсаторов оксидный — пленочный (соответственно С25, С27 и С26, С28). Балластные резисторы со светодиодами зеленого цвета служат для индикации (HL3, R11 и HL4, R12).

Резистор R2 предназначен для запуска двухполярного стабилизатора при включении питания.

Стабилизатор имеет защиту от короткого замыкания в нагрузке. При замыкании в любом плече отключаются оба стабилизатора.

↑ Детали и аналоги

В блоке питания использованы выводные резисторы МЛТ или зарубежные MF мощностью, указанной на принципиальной схеме (рис. 1).

Конденсаторы С1 — С8, С17 — С20, С27, С28 типа К73-17, оксидные конденсаторы импортные. Конденсаторы С17 — С20 могут быть с лучшим результатом заменены на CBB21/MPP из металлизированного полипропилена (например, 0,15 мкФ, 100 В с датагорской ярмарки). В качестве С27, С28 подойдут 1 мкФ, 100 В (Suntan, полиэстер).

Транзисторы КТ825А и КТ827А можно заменить составными (КТ819Г + КТ815Г и КТ818Г + КТ814Г), при этом эмиттерные переходы мощных транзисторов КТ819Г и КТ818Г необходимо зашунтировать резисторами сопротивлением 100 — 150 Ом. Возможна замена мощных составных транзисторов на MJ11032 и MJ11033. При максимальном токе нагрузки 5 — 7 А подойдут транзисторы TIP142 и TIP147, а также BDW42G BDW47G.

Транзисторы VT1, VT2 закреплены на теплоотводе с площадью охлаждающей поверхности 900 кв. см без теплоизолирующих прокладок с применением теплопроводной пасты АЛСИЛ-3.

Вместо транзисторов BD139 и BD140 подойдут 2SC3502 и 2SA1380 или BF471 и BF472. При замене обязательно уточняйте цоколевку транзисторов.

Транзисторы VT5, VT6 типа 2SA1013, 2SC2383 могут быть заменены на отечественные КТ502Е, КТ503Е; КТ6116, КТ6117 или импортные 2N5401, 2N5551; 2SA1145, 2SC2705 и на другие.

Диоды Шоттки в мостах VD1, VD2 заменимы на MBR20200CTG (200 В, 10 А) с общим катодом, либо на SR10100 (10 А, 100 В, ТО-220-2). В последнем случае потребуется корректировка печатной платы.

При токах потребления более 2 А необходимо снабдить диоды небольшими радиаторами и (или) обеспечить их охлаждение вентилятором.

При сравнительно небольших потребляемых токах (до 2 А) в диодных мостах можно применить высокопроизводительные диоды HER505 (5 А, 1000 В), сверхбыстрые диоды SF56 (5 А, 400 В) или ультрафасты STTH5R06FP (5 А, 600 В, ТО-220-2).

Максимальный ток стабилизатора напряжения определяет трансформатор питания. Например, в приведенной на рис. 1 схеме трансформатор Т1 типа ТПП321 обеспечивает максимальный ток не более 4 А.

↑ Работа с другими выходными напряжениями

↑ Печатная плата

Детали устройства, кроме силового трансформатора Т1 и мощных транзисторов VT1, VT2, смонтированы на печатной плате размерами 150×70 мм (см. рис. 2), изготовленной из фольгированного стеклотекстолита.

«Силовые» дорожки на печатной плате целесообразно дополнительно пропаять сверху луженым монтажным проводом диаметром 0,5 — 0,7 мм.

↑ Налаживание

Для равенства по модулю выходных напряжений стабилизатора необходимо перед монтажом отобрать стабилитроны VD3, VD4 по напряжению стабилизации при токе 10 мА.

Налаживание устройства сводится к подбору сопротивления резистора R2, обеспечивающего надежный запуск источника питания.

↑ Выводы

Применение двух отдельных выпрямительных мостов в устройстве, на мой взгляд, является недостатком, так как по сравнению с одним диодным мостом имеем в два раза выше падение напряжения на диодах выпрямителя, следовательно, меньшую максимальную мощность. Кроме того, конструкция с двумя диодными мостами имеет большие габариты.

Наличие двух независимо работающих вторичных обмоток трансформатора выдвигает дополнительное требование равенства их выходных напряжений.

Единственное преимущество схемы с двумя выпрямительными мостами — в два раза меньшее максимальное напряжение на диоде моста может сыграть свою положительную роль при выборе выпрямительных диодов Шоттки, имеющих невысокое обратное напряжение, не более 45 — 200 В.

Описанное устройство можно использовать не только как источник питания УМЗЧ, но и как мощный источник питания устройств автоматики.

↑ Файлы

Можно скачать схему и печатную плату 🎁modified-voltage-regulator.7z 36.08 Kb ⇣ 131

Источник