Site Loader

Содержание

Гамма. Часть 6. Секреты выбора блока питания.

Проект “Гамма”

Часть 6. Секреты выбора блока питания.

Предыстория: Часть 5. Измерения. Таблица мощностей.

К оглавлению: Конструктор “Гамма”. Усилитель для наушников.

Статья посвящается, на первый взгляд, простому вопросу питания усилителя. Этот вопрос непременно возникнет сразу после сборки. Хорошо, если у Вас под рукой есть все необходимое. А если эту проблему только предстоит решить, то с чего начать?

Где искать подходящий источник? С этими вопросами мы и будем разбираться.

Итак, обозначим наши требования к источнику питания (ИП). В общем случае для уверенной работы с любыми наушниками подойдет блок питания (БП) от 24 до 32 В (постоянное напряжение) мощностью (по выходу) от 12 Вт. В отдельных случаях эти требования могут быть пересмотрены. Например, если планируется использовать усилитель только

Секреты выбора блока питания

с наушниками 32 Ом, то можно взять БП на 18 В. Об этом мы подробно писали в предыдущей статье.

Теперь давайте рассмотрим разные варианты БП для этого усилителя.

Итак, обозначим наши требования к источнику питания (ИП). В общем случае для уверенной работы с любыми наушниками подойдет блок питания (БП) от 24 до 32 В (постоянное напряжение) мощностью (по выходу) от 12 Вт. В отдельных случаях

эти требования могут быть пересмотрены. Например, если планируется использовать усилитель только с наушниками 32 Ом, то можно взять БП на 18 В. Об этом мы подробно писали в предыдущей статье.

Теперь давайте рассмотрим разные варианты БП для этого усилителя.

Трансформаторный сетевой адаптер

Трансформаторный сетевой адаптер

Первый и, на мой взгляд, самый удачный – это сетевой трансформаторный адаптер питания. Такое решение привлекает полным отсутствием высокого напряжения. Сам трансформатор уже упакован в корпус. Поэтому вероятность случайно получить «заряд бодрости» сводится к нулю.

Это особенно важно, если Вы будете использовать усилитель в виде плат. К слову, если планируете поместить усилитель в корпус, то использование такого адаптера позволит сэкономить на габаритах корпуса. Ведь в этом случае БП переносится из корпуса усилителя во внешний сетевой адаптер.

Кроме всего, трансформаторные адаптеры подкупают своей простотой, надежностью и высокой перегрузочной способностью. Плюс к этому, в отличие от импульсных БП, здесь почти нет проблем с высокочастотными помехами.

Единственный минус, который вижу – это возможные сложности в приобретении сетевых трансформаторных адаптеров, удовлетворяющих нашим запросам. Не в каждом магазине встретишь нужный БП. Но кто ищет, тот всегда найдет.

Например, мы используем такие трансформаторные сетевые адаптеры.

Импульсные источники питания

Следующий вариант – импульсные источники питания. Для начала поговорим об импульсниках в целом.

У импульсных ИП много плюсов: широкий диапазон входного напряжения, высокий

КПД, компактные размеры и пр. Именно поэтому их сейчас активно применяют практически везде.

Тем не менее, с импульсными источниками в аудиотехнике надо быть аккуратным.

Высокочастотные помехи

В основном это связано с высокочастотными (ВЧ) помехами, которые присутствуют в любом импульсном источнике. Конечно, напрямую эти помехи нам не слышны. Как можно услышать частоту в 100 кГц, когда верхний предел слышимости 20 кГц?

Все дело в том, что высокочастотные помехи могут модулироваться основным сигналом, проходящем через усилитель и наводиться с одних проводников на другие. А это может привести, например, к проникновению сигнала из одного канала в другой (ухудшение разделения каналов). Иногда

может наблюдаться даже наведение сетевой частоты 50 Гц на вход усилителя.

Все это осложняется тем, что такие помехи сложно идентифицировать. Поэтому о проблемах мы можем даже не догадываться. Просто характеристики усилителя станут хуже. А виной всему будет, например ИП.

Конечно, все проблемы можно решить. Но бороться с ВЧ помехами довольно сложно. Поэтому если есть возможность, то лучше просто обойти эти сложности, например, используя трансформаторы.

“Лишний” провод заземления

Есть еще одна особенность, о которой обязательно стоит помнить при использовании импульсного БП совместно с

усилителем. Такие ИП нужно подключать к сети 220 В только двумя проводами (фаза и ноль). Заземление должно быть убрано.

Внимание!

Заземление может выполнять защитную функцию. Поэтому в некоторых случаях его удаление приведет к снижению безопасности БП. Не допустимо устранять заземление в БП с металлическими копрусами, к которым возможно прикосновение и попадание на них высокого напряжения. В случае устранения у таких БП заземления необходимо обеспечить изоляцию БП (поместить его в изолированный корпус).

Пожалуйста, будьте осторожны и соблюдайте технику безопасности. Ваше здоровье и жизнь бесценны. Берегите их. Если у Вас возникают сомнения по поводу БП, свяжитесь с нами. Мы постараемся Вам помочь.

Итак, вернемся к проблеме заземления. Чтобы проще все объяснить, пришлось нарисовать пару картинок.

Сначала рассмотрим ИП. Часто импульсные блоки питания подключаются тремя

проводами (фаза, ноль и заземление).

На выходе имеем «0» и напряжение питания для усилителя. При этом очень часто внутри БП входной провод заземления соединяют с выходным «0».

Связь заземления ИБП с общим проводом Jack

Теперь обратим внимание, что в компьютерах общий провод Jack для наушников также заземлен.

К чему это может привести? Давайте обратимся к схеме усилителя.

Общий провод входного сигнала получается заземлён через Jack

Итак, подключаем к усилителю блок питания и входной сигнал от компьютера. Получили, что общий провод входного сигнала соединен с заземлением через Jack компьютера. Но точно также и «0» питания усилителя заземляется через блок питания.

Другими словами при использовании импульсного ИП с подключенным заземлением, мы закорачиваем общий провод входного сигнала на землю (см.

схему). В лучшем случае усилитель просто не будет работать. Поэтому ИП не должен быть подключен к заземлению в сети 220В.

ИП не должен быть подключен к заземлению в сети 220В.

Конечно, можно придумать и другие способы обхода этого КЗ, но не вижу смысла усложнять схему. Тем более, когда есть простое решение.

Теперь предлагаю рассмотреть, какие варианты импульсных источников можно попробовать, если, конечно, я еще не отговорил Вас от их использования.

Варианты импульсных ИП

Автогенераторный электронный трансформатор

Сразу хочу обратить внимание, что автогенераторные электронные трансформаторы в качестве источника питания усилителя не рассматриваем. У них нет никаких защит. Они генерируют очень много помех. Да и напряжение у них вообще

никак не стабилизировано. Оно сильно зависит от нагрузки. А на холостом ходу такой источник может и вовсе не запуститься. Если коротко, то для нашего усилителя, работающего в классе «А», такие источники питания точно не подойдут.

Сетевой адаптер для ноутбука

Из того, что может оказаться под рукой – сетевой адаптер для ноутбука. По мощности такого адаптера хватит с лихвой. Единственное – обязательно надо сделать доработку и отключить провод заземления

(см. выше). Самый удачный и эстетичный способ – это обрезать евровилку БП. А вместо нее поставить разборную. При этом нужно подключить только 2 провода (фазу и ноль). Провод заземления оставить не подключенным.

Источники питания для светодиодных лент

Другой доступный вариант – источник питания для светодиодных лент. Блоки могут быть в разном исполнении: залитые или бескорпусные. Лично мне больше нравятся залитые. Их можно вынести за пределы корпуса усилителя, не боясь

высокого напряжения. Это поможет избежать лишних наводок высокочастотных помех на плате усилителя от импульсника. Ну и, конечно, нельзя забывать: если есть клеммы подключения заземления, то мы их не подключаем (см. выше).

“Сделай сам”

Самодельный БП

На этом можно было бы и закончить. Но многие радиолюбители скажут, что легко смогут сделать нужный БП сами. И будут

правы. Самый простой блок питания можно собрать буквально из нескольких компонентов. Пример схемы на картинке ниже:

Схема БП

Это хорошее решение, если решите упаковывать конструктор в корпус вместе с блоком питания. Ведь в этом случае Вы получаете все преимущества сетевого трансформаторного адаптера. При этом найти нужный трансформатор и несколько

деталей в его обвязку будет гораздо проще, чем купить подходящий адаптер. Во всяком случае, пока я искал в магазинах трансформаторный БП, мне раз 5 предложили собрать его самому.

В заключение, чтобы все обобщить, приведу краткую сравнительную таблицу:

По мотивам статьи на нашем блоге.

Начало: Часть 1. Схема усилителя.

К оглавлению: Конструктор “Гамма”. Усилитель для наушников.

усилитель звука и «домашний» блок питания / Хабр

Простое и полезное преобразование компьютерного БП.

Предыстория, чисто художественное

Когда 6 лет назад поступал в колледж, хотел по окончанию ковыряться в электронных устройствах, компьютерах, вообщем тесно жить и дружить с паяльником.
Поступил, и в процессе учёбы понял, что попал немного мимо. Оказалось специальность Монтаж электрооборудования не предусматривает ковыряние в электронной технике. К сожалению, никто не просветил меня до поступления в этом. Ну, что делать, пришлось заканчивать колледж, прививать любовь к профессии и поступать в университет ну эту же специальность. Но тяга к маленьким деталькам с ножками и паяльнику жила со мной все эти годы, и открыться ей не позволяло малое количество знаний в данной области и электричестве вообще.
Что такое университет после колледжа? — Это много свободного времени, в связи с перезачётами почти половины предметов на первых курсах и уверенное чуство в своих знаниях, по сравнению с людьми после школы, в следствии чего даже новые дисциплины даются легко, с полуслова понимая преподавателя. И вот именно при наличии свободного времени настала пора дать волю той самой тяге. Сначала была самодельная лампа на светодиодах, потом запитка настенных часов от розетки, потом усилитель для наушников для коммуникатора, потом часы на МК.
Не скажу что всё что я делал, делал осознанно. Естественно все схемы/мануалы брались в интернете и повторялись. но при этом медленно но уверенно приходило понимаю того, что делают руки. Ну да ладно, хватит лирики.
Предыстория, ближе к теме

По вышеуказанным причинам неопытности, но желания получить больше и лучше в комплект к домашним колонкам С-90 были приобретены младшенькие С-30, и кинуты в параллельку к бОльшим. Как вы понимаете ничего хорошего из этого не вышло, благо усилок целый остался, хотя его редкие непредсказуемые затухания и шумы ставят этот факт под сомнение (честно говоря ковыряться в нём нету никакого желания). В тоже время был приобретён рабочий стол, для компьтера. Почему-то его ширина оказалось малой для меня, и глаза постоянно уставали от близко стоящего (ЖК) монитора, даже на самом большом разрешении. Нет, дальнозоркости у меня нету, просто стол всего 60 см шириной, минус небольшой отступ от края, минус толщина монитора, и остаётся всего 50 см. А отъезжать на стуле от стола тоже не вариант — клавиатура слишком далеко оказывается.
Казалось бы к чему это всё? А вот тут я вспомнил про пылящиеся С-30, которые, поставленные друг на друга идеально сравнялись с высотой стола. И дополнил эту пирамидку монитор. Вот так это всё и простояло 4 года. Но время шло, и дешёвых пластмассовых компьютерных колонок стало очень мало. К ним на смены пришли не на много дороже, но уже деревянные (хоть и ДВП, но уже не пластмасса) от сломавшегося муз. центра, которые были водружены на стенку над монитором. Прошло ещё некторое время, и их тоже стало казаться недостаточно. А как же С-90, можете спросить вы. Отвечаю: во-первых из-за вышеописанного плохого поведения усилка слушать их не особо хотелось, хотя иногда на пару часиков они всётаки включаются, во-вторых они слишком мощные для обычной квратиры, чтобы слушать их постоянно. Ну и стоят они обе по одну сорону от компа, так что вся нагрузка на одно ухо — не айс. Возможность перестановки отсутствует.
Ну вот собственно и пришла очередь рассказать о дальнейшей судьбе С-30.
Основная часть, техническая

Первое из двух

Цены на заводские усилители были узнаны давно, и не представлялись приемлимыми. По-этому было решено собрать свой, тем более я знал, что это не обязательно будет бандура с кучей транзисторов, конденсаторов и радиаторов, как стационарные усилки. Этому способствовал опыт сборки усилка для наушников для коммуникатора, когда я узнал о существовании микросхем вообще, и в частности усилителей (может кому интересно, для наушников была использована TDA7050, по схеме из датащита, с отдельным питанием).
Собственно микруха была найдена быстро, не так уж их и много, тем более хороший вариант именно для С-30 был давно определён: TDA8560. Не вдаюсь в технические подробности, всякие АЧХ и т.п. профессиональные характеристики, знающеи люди, кому это реально надо, посмотрят в датащитах. И тем более я к таким себя не приписываю. Прсто скажу что микруха выдаёт максимум 40 Вт на канал, при 4 Омах. Да, вы можете сказать зачем для С-30 с их-то 10 Ваттами аж 40? Да, вы правы, это много, но просто другие микрухи, с меньшей мощностью не дают такого качества звука. Сужу по отзывам испытавших. И ещё могу сказать уже из собственного опыта, что на 8560 звук мне нравится, и менять что-то даже мысли не возникало. К тому же С-30 не вечные, кто знает когда они мне надоедят, и я захочу что-то другое…
Второе

Вы может хотели меня упрекнуть за слишком большую предисторию, обо всех этих моих начинаниях. Спешу вас остановить.
Каждому радиолюбителю необходим блок питания. Так как я начинающий, обходился обычно зарядками, БП от старых радиотелефонов, и кренками для получения 5В. Хто занет, чем я буду заниматься дальше, но мне подумалось что 5 и 12В под рукой никогда не помешают. К тому же для питания TDA8560 нужно 12В. Было немедленно решено обзавестись стареньким компьютерным БП, благо на барахолках их кучи, и по вполне приемлимым ценам.
Конструкция

Схема усилителя умещается на плате 35х45 мм, а при желании можно и меньше (сразу оговорюсь: схему усилка не привожу, кому нужно — посмотрит в датащите, сегодня это совсем не сложно, а если вы начинающий — самое время узнать что такое датащит и разобраться для чего они нужны). Для просторов внутри БП это как раз очень приемлемо. Так и решил: зачем городить несколько коробок, если всё можно уместить в одной, тем более готовой. Работа заняла почти целый день. Благо опыт травления и пайки плат имеется. Неинтереснее всего вырезать отверстия под кнопки и разъёмы в корпусе БП в виду отсутствия подходящего инструмента. Так что всё делалось дрелью и напильником. Долго, нудно, но получилось вполне прилично. Дальше фото с небольшими пояснениями и Заключение.

Усилок:

Лишние выводы всех плюсов и минусов просто обрезал, позагибал так чтобы не закоротило, и забыл за них

Далее была сооружена защита от КЗ, правда пока только для 5-вольтового выхода. Схема найдена в интернете, и немного подправлена под себя.

На выходе зелёный диод не ставил, не нужен он мне там. Описание работы в кратце: в нормальном режиме падение напряжения на полевике нету, при КЗ там появляется примерно те же 5 В, которые на него приходят. Они же и используются для загорания красного светодиода. Резистор R2 я не ставил, хотя и можно было бы для подстраховки полевика.

Почти в сборе

Коробка благоплучно разместилась над системником, так что всё под рукой. Подложил под неё поролон для какого-никакого виброподавления кулера.

На данном фото показана ситуация при КЗ 5В (жёлтый и чёрный крокодилы), при этом загорается светодиод справа от выключателей, кулер начинает работать немного громче, что служит звуковой сигнализацией 🙂

Зелёный выключатель включает весь блок и сразу соответственно усилитель, а желтый и красный — 5 и 12В по мере надобности. На всех трёх концах крокодилы соответствующих цветов.
Кстати сразу не подумал, что в кнопках есть светодиоды, которые загораются при включении. Подцепил на 3-й вывод кнопок минус через резистор на 300 Ом, теперь вообще отлично смотрится.

Дополнение

Радиатор на ТДА-шке должен быть площадью 200 см2, честно говоря не знаю площадь моего, но судя по ощущениям его хватает, к тому же он соит под кулером БП. Хотя и кулер планирую отключить, если надоест его постоянный гул. А может сделаю его автоматическое включение в зависимости от датчика температуры на радиаторе, на МК это реализовать совсем не сложно. Ещё хотел поставить регулятор громкости, но подумал что запутаюсь в них, так как уже есть один регулятор настенных колонок, а звук из С-30 достаточно регулировть программными способами.
Ещё у вас может возникнуть вопрос о помехах на усилок в виду его расположения в самом БП. Отвечаю: помех нету. Есть небольшой высокочастотный шумок из ВЧ динаиков, но это помехи, наводящиеся в звукой карте (уверен что именно там, потому что при подключении плеера/телефона к усилку помех нету совершенно), и бороться с ними трудно и нет желания. К тому же они сведены до минимума посредством установки 10+15 кОм резисторов на вход усилителя.
Заключение

Стоимость:
TDA8560 — 5.4$ (43 укр. грн)
Выключатели (зелёный и двойной) — 1.5$
Полевой транзистор КП903 — 1.2$
Аудиокабель — 0. 38$/метр
БП — 4$ (30 грн), но можно найти и дешевле
Разъёмы для колонок — 1$
Время — при наличии инструментов и некоторых навыков — от силы полдня, у меня ушло в целом день.
Ну и как всегда, удовольствие от проделанной работы — бесценно.

Итого, почти за 13$ получаем хороший усилок + блок питания. Для сравнения, фабричный усилок для С-30, естественно б/у, стоил бы в районе 18$.

Благодарю за внимание, конструктивная критика принимается.

Сборка двухполярного блока питания для усилителя звука


Приветствую, Самоделкины!
В сегодняшней инструкции будет затронута тема питания, а точнее двухполярного питания. Ведь для питания тех же усилителей мощности звуковой частоты, обладающих довольно неплохими характеристиками, иногда необходим не однополярный источник питания, а двухполярный. В качестве двухполярного источника питания часто применяются трансформаторы, у которых имеется выход от средины обмотки.



Но зачастую такие трансформаторы, пригодные для использования в качестве двухполярного источника питания, стоят мягко сказать не так уж и дешево, и к тому же их бывает не так уж просто найти, не во всех магазинах, торгующих радиотоварами, можно встретить такие трансформаторы. Если вам нужно, но под рукой нет двухполярного источника питания, то его можно собрать из двух однополярнных.


Поэтому, автор YouTube канала «Radio-Lab», разобравшись в этом вопросе сам, решил показать, как своими руками можно собрать бюджетный и к тому же довольно простой вариант двухполярного источника питания на базе двух однополярных блоков питания.
Для повторения данного проекта понадобятся два совершенно одинаковых импульсных блока питания.


Данные блоки питания подключаются к сети с переменным напряжением 220В. Выходные характеристики у них следующие: напряжение на выходе составляет 24В, максимальный ток 4А.

Оба этих однополярных блока питания нам предстоит соединить так, чтобы на выходе у нас получился один, но уже двухполярный блок питания.
Итак, теперь давайте разберем, как же правильно все подключить, чтобы на выходе получилось полностью рабочее устройство. На изображении ниже представлена схема подключения упомянутых выше однополярных блоков питания. Взглянув на нее, вы убедитесь, что она предельно простая.

Обозначения полярности плюса (+) и минуса (-) нарисованы возле соответствующих клеммников на платах блоков питания.

Первым делом давайте соединим плюс (+) и минус (-) выходов обоих блоков питания. Таким вот нехитрым образом мы получим ту самую среднюю точку, которая нам необходима.


В результате проделанной работы у нас остаются контакты плюс (+) и минус (–) питания на разных блоках, на которых будет соответственно плюс (+) и минус (-) будущего двухполятного источника питания.

Также нам понадобится вот такой провод с вилкой:

Данный провод, как вы уже наверное догадались, послужит нам для подключения сборки к сети переменного напряжения 220В.
Следующим шагом необходимо подключить в параллель провода на обоих блоках питания по контактам для подключения блоков к сети с напряжением 220В. Здесь важно, чтобы провода не перекрещивались между собой.


Затем к одному блоку питания припаяем тот самый провод с вилкой, посредством которого будем подключать устройство в сеть.


Все готово, однополярные блоки питания запараллелены по питанию от сети 220В. После проделанной работы мы имеем один двухполярный блок питания.

Как и говорилось в начале статьи – тут все предельно просто, главное в этом деле не торопиться и быть предельно внимательным, чтобы ничего не перепутать. И да, не стоит также забывать и о риске поражения электрическим током, ведь сетевое напряжение 220В является довольно высоким напряжением и здесь обязательно необходимо помнить о правилах техники безопасности и соблюдать их.
Все еще раз проверяем и, если все правильно, подключаем вилку к сети 220В.

Как видим, на обоих блоках питания засветились светодиодные индикаторы, это сигнализирует о том, что питание есть. Замеры показали примерно 24В в каждом плече, а общее напряжение составило почти 48В соответственно.

Работы по сборке двухполярного блока питания полностью завершены, можно приступать к тестам. Чтобы протестировать собранное устройство, давайте попробуем запитать данным блоком питания усилитель на микросхеме TDA7294.


Для питания данного усилителя как раз необходим двухполярный блок питания, к тому же и по напряжению тут все подходит.

Предварительно необходимо подключить провод на вход усилителя. Он необходим для подачи звукового сигнала.
По питанию же все предельно просто. Подключение следующее: три провода с блоков питания подключаются на контакты питания усилителя. Тут нет абсолютно ничего сложного, просто соблюдаем полярность. Хотя в данном случае нужно не перепутать только провод средней точки, а на плате усилителя присутствует диодный мост, который в таком случае будет работать просто как защита от переполюсовки и просто нужно по бокам среднего провода подключить провода плюса и минуса питания.


На выход усилителя подключаем тестовую колонку, думаю многим (в частности подписчикам и зрителям YouTube канала «Radio-Lab») уже знакомую.

Все подключено, проверяем еще раз, и теперь можно подключить в сеть 220В блоки питания.

Все включилось, реакция при прикосновении ко входу усилителя присутствует, что есть хорошо, и теперь осталось подать звуковой сигнал на вход усилителя. В качестве источника звукового сигнала будет служить смартфон.

При подключении смартфона, цепь по входу усилителя замыкается, и гул исчезает.

Далее автор включает тестовую музыку. Более подробно о процессе сборке и тестировании собранного устройства смотрите в оригинальном видеоролике автора:


На минимальном уровне громкости все отлично, посторонние шумы отсутствуют. Как вы могли убедиться, усилитель на микросхеме TDA7294 нормально работает и играет при питании от собранного нами двухполярого блока питания из двух одноплярных.

Если взглянуть на готовое устройство через тепловизор, то можно обнаружить места более сильного нагрева.

По аналогии двухполярный блок питания можно собрать из других импульсных или трансформаторных блоков питания и даже на аккумуляторах с подходящим напряжением.
Таким блоком питания можно запитать, например, тот же усилитель звука, лаборатоный блок питания или любое другое устройство, которому необходимо двухполярное питание. Такой двухполярный блок питания на импульсных блоках питания будет стабилизированным с минимальными просадками по напряжению под нагрузками и с защитой от короткого замыкания. Так же такой собранный блок питания может быть дешевле трансформатора. Но сильно дешевые блоки питания покупать не нужно, т.к. они могут иметь на выходе помехи и в итоге эти помехи вы будете слышать в колонках. А на сегодня это все. До новых встреч!
Источник (Source) Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

о волшебных розетках, “чудо-фильтрах”, и “вреде” импульсных блоков питания / Блог компании Pult.ru / Хабр

Итак, в очередном обзоре аудиорелигиозных предрассудков коснемся темы питания усилителей. Классическая догма аудиорелигии гласит, что блоки питания усилителей способны сделать звук ужасным или, напротив, значительно его улучшить. Аналогичным влиянием на звук, по мнению уверовавших в аудиобогов, обладают сетевые фильтры и розетки, которые также способны подавать в усилитель более “чистое” электричество, тем самым значительно улучшать верность воспроизведения. Под катом обзор наиболее распространенных филофонистических представлений о блоках питания усилителей, аудиофильских розетках и сетевых фильтрах.



Напоминаю, что в этом юмористическом цикле мы иронично обозреваем некоторые абсурдные аудиопредрассудки и алогичные решения для аудиофильских устройств. Мы ничего не разоблачаем и никого не учим, оставляя людям право заблуждаться. Для рассмотрения значимых вопросов верности воспроизведения у нас есть другой цикл -«Аудиофилькина грамота».

Sonus lumine veritatis


Основным фактором, который должен заботить аудиофила в блоке питания устройства, по мнению адептов “чистого электричества”, является принципиальная схема устройства. Аргументация зиждется на следующих тезисах: еретические импульсные блоки питают усилители неправильным, загрязненным электричеством, из плохих китайских розеток и не одухотворенных священной стоимостью сетевых фильтров. Также иногда звучит максима: «Настоящий звук» не получить без бесперебойника. Импульсники, плохие розетки и китайские фильтры совершенно чудовищно портят звук жуткими помехами и искажениями, которые приносит то самое “грязное” электричество из не аудиофильской электрической сети общего пользования.

Блоки питания


Аргументация на форумах и в специфических постах самая разнообразная, от имеющих место (на самом деле в некоторых бюджетных устройствах) высокочастотных помех от плохо спроектированных импульсных БП, которые приписываются поголовно всем БП этого типа, до совершенно сюрреалистических, паранаучных, эзотерико-метафизических аргументов о “неправильном” поведении электронов в “неправильных” проводниках и значимой роли “синусоидального” питания для верности воспроизведения усилителя.

Если свести все филофонистические претензии к импульсным БП, можно вывести следующее правило:

“Ужасные импульсные блоки питания, построенные на безбожных кремниевых микросхемах, насыщают сигнал вредными искажениями и генерируют шумы, которые портят полезный сигнал”.
К такой аргументации обычно добавляют ссылки на многочисленные упоминания о том, что импульсные блоки способны быть генераторами наводок, а также обязательное упоминание о том, что в бюджетных устройствах и устройствах среднего класса заметить разницу невозможно, но вот в приснопамятном хайэнде, там-то обязательно вылезет боком вся электрическая “грязь”.

И можно даже сказать, что последний тезис не лишен смысла, так как хай энд нередко занимаются малоизвестные компании с полуграмотными инженерами, которые иногда просто не способны создать хорошо работающий импульсный блок питания, от чего и возникают схемотехнические мифы. Значительно проще оборудовать очередной ламповый однотактный шедевр без ООС, и с КПД 0,001%, огромным трансформатором питания, размером с пол усилителя, а иногда и в две трети и огромной массой за счет трансформатора и радиатора охлаждения. Ведь в сознании аудиофилов инженеры любимой компании — полубоги их пантеона, а соответственно, они априори не могут предлагать малоэффективное и нелогичное решение. Позиция крайне удобная и позволяет ежегодно продавать тонны меди.

Розетки и фильтры


Любую проблему верности воспроизведения, согласно постулатам аудиорелигии, можно также спихнуть на проблемы местной электрики. Для этого электричество в сетях общего пользования объявляется грязным и недостаточно аудиофильским, способным вносить помехи в сигнал. Для того, чтобы эти помехи не появлялись, рекомендуется обязательно применять именно аудиофильские сетевые фильтры и розетки, а в идеале специальные источники бесперебойного питания, как вы, наверно, уже догадались, аудиофильские. Стоимость последних может в 10, а иногда в сто раз превышать не аудиофильские. Совершенно естественно, что разницу в звучании можно заметить исключительно при использовании аппаратуры высокого класса и не менее высокой стоимости.

Относительно бесперебойных источников питания с аккумулятором высокой ёмкости, следует отметить, что они действительно используются профессионалами в студиях, так как внезапные проблемы с сетью в студии при записи ответственного трека могут принести ей немалые убытки, от чего стараются застраховаться, используя бесперебойник. Фильтры (даже самые недорогие и примитивные) действительно способны предотвратить некоторые помехи, связанные с сетью. Интересно, что в не аудиофильской схемотехнике чаще стремятся устранить сетевые помехи, которые может вызывать сам усилитель, а не наоборот.

Почему аудиофилы действительно слышат разницу?


Интереснее всего то, что адепты божественного звука действительно слышат разницу при замене розеток, сетевых фильтров, импульсных блоков на классические трансформаторные. И дело тут совсем не в физике звука. Органом, отвечающим за восприятие, в том числе той информации, которую мы слышим, является мозг. Любое восприятие в той или иной степени субъективно, а это значит, что на него способны повлиять, в числе прочего, и заблуждения слушателя.

Таким образом, зная, что система подключена к сети при помощи контактов из чистого родия, через сетевой фильтр стоимостью от 500 до 1000 USD, а усилитель питается от классического трансформаторного БП, возникает убежденность в том, что звук станет лучше. Это идеальная почва для возникновения стойкой когнитивной иллюзии. Я не раз убеждался, что иллюзии такого плана для тех, кто их испытывает, значительно реальнее самой правдивой действительности, так как в основе лежит не только искреннее заблуждение, но и две, а то и три тысячи долларов, потраченных на приобретение иллюзорного результата.

Сухой остаток


Тип блока питания, стоимость фильтра и даже розетки действительно существенно влияют на звук, в том случае если в такое влияние верит тот, кто их купил. Неправильно спроектированный блок питания может существенно испортить звук, это касается как импульсных, так и трансформаторных. Трансоформаторные блоки огромные, тяжелые и очень быстро нагреваются. Для предотвращения маловероятных сетевых помех достаточно самого обычного сетевого фильтра. Бесперебойник имеет смысл использовать в студии, дома от него не много пользы и на качество звука он никак не влияет.

Также в тему рекомендую следующие



Реклама
В нашем каталоге представлен широкий ассортимент разнообразной электроники: наушников, усилителей, акустических систем, телевизоров и других устройств, мы также не обошли стороной приверженцев божественного звука. У нас можно приобрести розетки, сетевые фильтры и другие устройства, которые позиционируются производителями, как специально предназначенные для аудиофильской аппаратуры.

Схема усилителя звука с предусилителем, блоком питания и реле защиты АС

Хотим представить новую конструкцию усилителя, который содержит в себе не только саму микросхему УМЗЧ (чем часто и ограничиваются при сборке простых УНЧ) — но и предусилитель, блок реле коммутации АС и качественный блок питания. Этот усилитель мощностью 22 Ватта на канал — чего с головой хватает для небольшой комнаты (да и не только небольшой, всё-же почти пол сотни ватт). Лицевую панель корпуса проектировали в программе FrontDesign. Сам корпус пластиковый, черный, с вентиляционными отверстиями. Дорожки печатной платы были нарисованы толщиной 1,2 мм. Отверстия для элементов — сверлом 1 мм. Блок питания стандартный, на сетевом трансформаторе.

Схема блока питания и выпрямителя

Схема БП и выпрямителя питания УНЧ

Трансформатор с мощностью примерно 100 Вт. Мощность, потребляемая от сети в режиме максимальной громкости усилителя — 70 Вт. Мощность в режиме standby и mute это 5 Вт. Сначала планировалось экранировать трансформатор, но гула переменного тока даже при максимальном положении РГ совсем нет. Скорее всего это влияние заземления сердечника трансформатора.


Схема входного предусилителя

Схема электрическая предусилителя на 072

Предусилитель построен на дешёвой и распространённой микросхеме TL072. Это операционный усилитель. Потенциометрами R1 и R2 регулируется коэффициент усиления каждого канала (для баланса). Если надо сделать микрофонный УНЧ — вот неплохая схема.

Схема усилители мощности ЗЧ

Схема усилители мощности ЗЧ на 1552

Выходной усилитель мощности построен на также дешёвой микросхеме TDA1552Q и особенностей не имеет, о ней уже написаны целые повести.

Схема задержки включения динамиков

Принципиальная схема релейной задержки включения АС

Система задержки включения динамиков обязательна, поскольку при включении усилителя будет слышен щелчок в колонках. Уменьшая емкость конденсатора C1 или уменьшая сопротивление резистора R1 можно уменьшить время включения реле. При таком подборе элементов время включения реле составляет 7 секунд.

В качестве АС используются колонки 25 Вт 4 Ома. Усилитель отлично подходит для озвучивания комнаты. Так как оборудования для измерения искажений и реальной АЧХ нет (а у кого оно есть?) то о качестве звука приходится судить на слух. Оно устраивает на 100%


Усилитель мощности звука со стабилизированным источником питания (200Вт на 4Ом)

При разработке усилителей ЗЧ с максимальной выходной мощностью более 100 Вт первостепенноезначение приобретает необходимость получения возможно большего КПД усилителя при достаточно малых нелинейных искажениях.

Вопрос о допустимом проценте нелинейных искажений усилителя ЗЧ не раз обсуждался на страницах журнала “Радио” [1, 2], получение же высокого КПД усилителя чаще всего не уделялось должного внимания. Известно, что хороший КПД имеет выходной каскад усилителя мощности, работающий в режиме В.

Однако ему свойственны большие нелинейные искажения. В журнале “Радио” рассказывалось о коррекции таких искажений с помощью прямой связи [3]. Рассматривался и способ снижения искажений, основанный на использовании усилительных каскадов, работающих в разных режимах [4].

Технические характеристики

  • Номинальный диапазон частот, Гц — 20…20000
  • Максимальная выходная мощность при сопротивлении нагрузки 4 Ом, Вт — 200
  • Коэффициент гармоник при выходной мощности 0,5-150Вт, %: на частоте 1 кГц — 0,1,   на частоте 10 кГц — 0,15,   на частоете 20 кГц — 0,2
  • КПД, % — 68
  • Номинальное входное напряжение, В — 1
  • Входное сопротивление, кОм — 10

Варианты выходных каскадов усилителя

Автором предлагается еще два варианта выходных каскадов усилителя, работающих в разных режимах и позволяющих снизить коэффициент гармоник мощного УМЗЧ. Их упрощенные электрические схемы показаны на рис. 1а и рис.16.

Скорость нарастания выходного напряжения на эквиваленте нагрузки при замкнутой накоротко катушке индуктивности, В/мкс — 10.

Рис. 1. Упрощенные электрические схемы УМЗЧ.

Каждый из усилителей состоит из двух выходных каскадов — основного и вспомогательного, включенных параллельно. Причем основной каскад работает в режиме В, а вспомогательный — в режиме АВ.

Основной каскад усилителя, показанный на рис. 1а, выполнен на транзисторах VT1, VT2, включенных по схеме комплементарного эмиттерного повторителя, работающего в режиме В. Транзисторы VТ3, VТ4 и резисторы R6…R9 образуют вспомогательный каскад,который работает в режиме АВ.

Резисторы R1 …R5 и диоды VD1, VD2 обеспечивают необходимое смещение на базах транзисторов и задают режим работы обоих каскадов.

Как видно из схемы, напряжение смещения на базах транзисторов вспомогательного каскада всегда больше, чем на базах основного каскада на величину падения напряжения на диодах VD1, VD2.

В результате с помощью изменения сопротивления резистора R4 задается напряжение смещения на базах транзисторов VТ1, VТ2, при котором каскад будет работать в режиме В. Резисторы R8, R9 создают необходимую термостабилизацию вспомогательного каскада, а резисторы R6, R7 ограничивают базовый ток транзисторов VТ3, VТ4.

При малых уровнях входного сигнала транзисторы основного каскада VТ1, VТ2 закрыты, и при этом работает только вспомогательный каскад. При этом переменный ток, поступающий в нагрузку, мал, мало и падение напряжения на резисторах R8, R9.

С ростом входного напряжения начинают открываться транзисторы VТ1, VТ2 и увеличивается ток, поступающий в нагрузку от включенных параллельно выходных каскадов. Увеличение тока, протекающего через резисторы R8, R9, приводит к росту падения напряжения на них и ограничению тока транзисторов VТ3 и VТ4.

При максимальном выходном токе, например, при положительной полуволне входного напряжения, транзистор VТ1 полностью открыт, а через транзистор VТ3 при этом протекает в нагрузку гораздо меньший ток, ограниченный в основном резистором R8 и частично R6.

Таким образом, чем больше будет сопротивление резисторов R8, R9, тем на «меньшем уровне будет ограничен максимальный ток транзисторов вспомогательного каскада, а значит, и максимальная мощность в режиме АВ, отдаваемая в нагрузку.

Как показало макетирование, сопротивление резисторов R8, R9 порядка 2…10 Ом ограничивает максимальный ток транзисторов вспомогательного каскада на уровне 200…40 мА.

Более сложен выходной каскад, изображенный на рис. 16. Он обеспечивает усиление как по току, так и по напряжению. В основном каскаде (VТ3, VТ4) предусматривается использование мощных составных транзисторов КТ825, КТ827. Вспомогательный каскад VТ5…VТ8 также должен быть собран на составных транзисторах.

Резисторы R1…R11, стабилитроны VD1, VD2, диоды VD3, VD4 и транзисторы VТ1, VТ2 определяют режим работы выходных каскадов, который не меняется при изменении напряжения питания в значительных пределах.

Объясняется это тем, что напряжение смещения на базах транзисторов VТ1, VТ2 поддерживается постоянными стабилитронами VD1, VD2. Работа транзисторов выходного каскада в режиме усиления тока и напряжения обеспечивает максимальный КПД выходного каскада, поскольку в этом случае напряжение насыщения транзисторов минимально, и максимальное значение амплитуды выходного сигнала приближается к напряжению питания.

Как и при коррекции искажений с использованием прямой связи, усилитель мощности, построенный по предложенным схемам, должен иметь достаточно глубокую ООС, обеспечивающую малые нелинейные искажения в широком динамическом диапазоне выходных сигналов.

Очевидно, что наилучшим образом решить эту задачу позволяют современные быстродействующие ОУ. Применив в предварительном каскаде УМЗЧ быстродействующий ОУ и построив его выходной каскад по схеме, указанной на рис. 16, удалось сконструировать усилитель.

Принципиальная схема

Принципиальная схема УМЗЧ приведена на рис. 2. Каскад предварительного усиления выполнен на быстродействующем ОУ DA1 (К544УД2Б), который наряду с необходимым усилением по напряжению обеспечивает работу усилителя с глубокой ООС.

Резистор обратной связи R5 и R1 определяют коэффициент усиления усилителя. Выходной каскад выполнен на транзисторах VТ1…VТ8. Его работа была рассмотрена выше.

Конденсаторы С6…С9 корректируют фазовую и частотную характеристики каскада. Стабилитроны VD1, VD2 стабилизируют напряжение питания ОУ, которое одновременно используется для создания необходимого напряжения смещения выходного каскада.

Делитель выходного напряжения ОУ R6, R7, диоды VD3…VD6 и резистор R4 образуют цепь нелинейной ООС, которая уменьшает коэффициент усиления ОУ, когда выходное напряжение усилителя мощности достигнет своего максимального значения.

В результате уменьшается глубина насыщения транзисторов VТ1, VТ2 и снижается вероятность возникновения сквозного тока в выходном каскаде.

Конденсаторы С4, С5 — корректирующие. С увеличением емкости конденсатора С5 растет устойчивость усилителя, но одновременно увеличиваются нелинейные искажения, особенно на высших частотах.

Рис. 2. Принципиальная схема мощного усилителя звука на ОУ и транзисторах КТ825, КТ827.

Усилитель сохраняет работоспособность при снижении напряжения питания до ±25 В. Возможно и дальнейшее снижение напряжения питания вплоть до ±15 В и даже до ±12 В при уменьшении сопротивления резисторов R2, R3 или непосредственном подключении выводов питания ОУ к общему источнику питания и исключении стабилитронов VD1, VD2.

Снижение напряжения питания приводит к уменьшению максимальной выходной мощности усилителя прямо пропорционально квадрату изменения напряжения питания, т.е. при уменьшении напряжения питания в два раза максимальная выходная мощность усилителя уменьшается е четыре раза. Усилитель не имеет защиты от короткого замыкания и перегрузок.

Эти функции выполняет блок питания. В журнале “Радио” высказывалось мнение о необходимости питания УМЗЧ от стабилизированного источника питания для обеспечения более естественного его звучания.

Действительно, при максимальной выходной мощности усилителя пульсации напряжения не-стабилизированного источника могут достигать нескольких вольт.

При этом напряжение питания может существенно снижаться за счет разряда конденсаторов фильтра. Это незаметно при пиковых значениях выходного напряжения на высших звуковых частотах благодаря достаточной емкости фильтрующих конденсаторов, но сказывается при усилении низкочастотных составляющих большого уровня, так как в музыкальном сигнале они имеют большую длительность.

В результате фильтрующие конденсаторы успевают разряжаться, снижается напряжение питания, а значит, и максимальная выходная мощность усилителя. Если же напряжение приводит к уменьшению тока покоя выходного каскада усилителя, то это может приводить и к возникновению дополнительных нелинейных искажений.

Однако, использование завизированного источника питания, построенного по обычной схеме параметрического стабилизатора, увеличивает потребляемую мощность и требует применения сетевого трансформатора большей массы и габаритов. Помимо этого, возникает необходимость отвода тепла, рассеиваемого выходными транзисторами стабилизатора.

Причем зачастуюмощность, рассеиваемая выходными транзисторами УМЗЧ, равна мощности, рассеиваемой выходными транзисторами стабилизатора, т.е. половина мощности тратится впустую. Импульсные стабилизаторы напряжения имеют высокий КПД, но достаточно сложны в изготовлении, имеют большой уровень высокочастотных помех и не всегда надежны.

Блок питания

Если к блоку питания не предъявлять жестких требований по стабильности напряжения и уровню пульсаций, что характеризует, в частности, описанный выше усилитель мощности, то в качестве источника питания можно использовать обычный двухполярный блок питания, принципиальная схема которого показана на рис. 3.

Рис. 3. Принципиальная схема Стабилизированного двуполярного блока питания для УМЗЧ на +- 44В.

Мощные составные транзисторы VT7 и VT8, включенные по схеме эмиттерных повторителей, обеспечивают достаточно хорошую фильтрацию пульсаций напряжения питания с частотой сети и стабилизацию выходного напряжения благодаря установленным в цепи стабилитронов VD5…VD10.

Элементы L1, L2, R16, R17, С11, С12 устраняют возможность возникновения высокочастотной генерации, склонность к которой объясняется большим коэффициентом усиления по току составных транзисторов.

Величина переменного напряжения, поступающего от сетевого трансформатора, выбрана такой, чтобы при максимальной выходной мощности УМЗЧ (что соответствует току в нагрузке 4 А) напряжение на конденсаторах фильтра С1…С8 снижалось примерно до 46…45 В. В этом случае падение напряжения на транзисторах VT7, VT8 не будет превышать 4 В, а рассеиваемая мощность транзисторами составит 16 Вт.

При уменьшении мощности, потребляемой от источника питания, увеличивается падение напряжения на транзисторах VT7, VT8, но рассеиваемая на них мощность остается постоянной из-за уменьшения потребляемого тока. Блок питания работает как стабилизатор напряжения при малых и средних токах нагрузки, а при максимальном токе — как транзисторный фильтр.

В таком режиме его выходное напряжение может снижаться до 42…41 В, уровень пульсаций на выходе достигнет значения 200 мВ, КПД равен 90%. Как показало макетирование, плавкие предохранители не могут защитить усилитель и блок питания от перегрузок по току из-за своей инерционности.

По этой причине было применено устройство быстродействующей защиты от короткого замыкания и превышения допустимого тока нагрузки, собранное на транзисторах VT1…VT6.

Причем функции защиты при перегрузках положительной полярности выполняют транзисторы VT1, VT2, VT5, резисторы R1, R3, R5, R7…R9, R13 и конденсатор С9, а отрицательной — транзисторы VT4, VT3, VТ6, резисторы R2, R4, R6, R10…R12, R14 и конденсатор С10.

Рассмотрим работу устройства при перегрузках положительной полярности. В исходном состоянии при номинальной нагрузке все транзисторы устройства защиты закрыты. При увеличении тока нагрузки начинает расти падение напряжения на резисторе R7, и, если оно превысит допустимое значение, начинает открываться транзистор VТ1, а вслед за ним и транзисторы VТ2 и VТ5.

Последние уменьшают напряжение на базе регулирующего транзистора VТ7, а значит, и напряжение на выходе блока питания. При этом за счет положительной обратной связи, обеспечиваемой резистором R13, уменьшение напряжения на выходе блока питания приводит к ускорению дальнейшего открывания транзисторов VТ1, VТ2, VТ5 и быстрому закрыванию транзистора VТ7.

Если сопротивление резистора положительной обратной связи R13 мало, то после срабатывания устройства защиты напряжение на выходе блока питания не восстанавливается даже после отключения нагрузки.

В этом режиме необходимо было бы предусмотреть кнопку запуска, отключающую, например, на короткое время резистор R13 после срабатывания защиты и в момент включения блока питания.

Однако, если сопротивление резистора R13 выбрать таким, чтобы при коротком замыкании нагрузки ток не был равен нулю, то напряжение на выходе блока питания будет восстанавливаться после срабатывания устройства защиты при уменьшении тока нагрузки до безопасной величины.

Практически сопротивление резистора R13 выбирается такой величины, при которой обеспечивается надежное включение блока питания при ограничении тока короткого замыкания значением 0,1 …0,5 А. Ток срабатывания устройства защиты определяет резистор R7. Аналогично работает устройство защиты блока питания при перегрузках отрицательной полярности.

Конструкция и детали

Все детали УМЗЧ и блока питания размещены на одной плате. Исключение составляют транзисторы VT3, VТ4, VТ6, VТ8 УМЗЧ, установленные на общем теплоотводе с площадью рассеиваемой поверхности 1200 см2 и транзисторы VТ7, VТ8 БП, размещенные на отдельных теплоотводах с площадью рассеивающей поверхности 300 см2 каждый.

Катушки L1, L2 блока питания (рис. 3) и L1 усилителя мощности содержат 30…40 витков провода ПЭВ-1 диаметром 1,0 мм, намотанного на корпусе резистора С5-5 или МЛТ-2. Резисторы R7, R12 блока питания представляют собой отрезок медного провода ПЭЛ, ПЭВ-1 или ПЭЛШО диаметром 0,33 мм и длиной 150 мм, намотанного на корпусе резистора МЛТ-1.

Трансформатор питания выполнен на тороидальном магнитопроводе из электротехнической стали Э320, толщиной 0,35 мм, ширина ленты 40 мм, внутренний диаметр магнитопровода 80 мм, наружный — 130 мм. Сетевая обмотка содержит 700 витков провода ПЭЛШО диаметром 0,47 мм, вторичная — 2×130 витков провода ПЭЛШО диаметром 1,2 мм.

Вместо ОУ К544УД2Б можно использовать К544УД2А, К140УД11 или К574УД1. Каждый из транзисторов КТ825Г можно заменить составными КТ814Г и КТ818А, а транзистор КТ827А — составными КТ815Г и КТ819Г (что очень нежелательно). Диоды VD3…VD6 УМЗЧ можно заменить любыми высокочастотными кремниевыми диодами, VD7, VD8 — любыми кремниевыми с максимальным прямым током не менее 100 мА.

Вместо стабилитронов КС515А можно использовать соединенные последовательно стабилитроны Д814А (Б, В, Г, Д) и КС512А.

Наладка

Налаживание блока сводится к установке(подстроечным резистором R12) тока покоя выходных транзисторов VТ6, VТ8 в пределах 10…15 мА. Включают усилитель после проверки исправности блока питания.

Для этого, заменив резисторы R7, R12 блока питания более высокоомными (примерно 0,2…0,3 Ом), проверяют работоспособность блока питания устройства защиты.

Оно должно срабатывать при токе нагрузки 1 …2 А. Убедившись в нормальной работе блока питания и УМЗЧ, устанавливают резисторы R7, R12 с номинальными сопротивлениями, указанными на принципиальной схеме, проверяют работу усилителя при максимальной мощности, контролируя отсутствие срабатывания устройства защиты блока питания.

А. Тычинский. РМ-08-17, 09-17.

Литература:

  1. Лексины Валентин и Виктор. О заметности нелинейных искажениях усилителя мощности. — Радио, 1984, №2, с. 33.
  2. Солнцев Ю. Какой же Кг допустим? — Радио, 1985, №2, с. 26.
  3. Солнцев Ю. Высококачественный усилитель мощности. — Радио, 1984, №5, с. 29.
  4. Гумеля Е. Качество и схемотехника УМЗЧ. — Радио, 1985, №9, с. 31.

Блоки питания автомобильных усилителей звука, схемотехника и принцип работы

Рис. 1 моноплата автомобильного усилителя звука с раздельными преобразователями напряжения питания

Преобразователь напряжения в схеме блоков питания автомобильных усилителей, как и любой источник питания, имеет некоторое выходное сопротивление. При питании от общего источника между каналами многоканальных усилителей звука возникает взаимосвязь, которая тем больше, чем выше выходное сопротивление источника питания. Оно, обратно пропорционально мощности преобразователя.

Одной из составляющих выходного сопротивления блока питания становится и сопротивление питающих проводов. В моделях высокого класса для питания выходных каскадов усилителя мощности звука используют медные шины сечением 3…5 мм. Это наиболее простое решение проблем с питанием усилителя звука, улучшающее динамику и качество звучания.

Конечно, повысив мощность источника питания, взаимное влияние каналов можно уменьшить, но полностью исключить его нельзя. Если же использовать для каждого канала отдельный преобразователь, проблема снимается. Требования к отдельным источникам питания при этом можно заметно снизить. Обычно уровень переходного затухания автомобильных усилителей с общим блоком питания составляет для бюджетных моделей 40…55 дБ, для более дорогих — 50…65 дБ. Для автомобильных усилителей звука с раздельными блоками питания этот показатель превышает 70 дБ.

Преобразователи напряжения питания делятся на две группы — стабилизированные и нестабилизированные. Нестабилизированные заметно проще и дешевле, но им свойственны серьезные недостатки. На пиках мощности выходное напряжение преобразователя снижается, что приводит к увеличению искажений. Если увеличить мощность преобразователя, это снизит экономичность при малой выходной мощности. Поэтому нестабилизированные преобразователи применяются, как правило, в недорогих усилителях с суммарной мощностью каналов не более 100… 120 Вт. При более высокой выходной мощности усилителя предпочтение отдается стабилизированным преобразователям.

Как правило, блок питания смонтирован в одном корпусе с усилителем (на рис. 1 показана моноплата автомобильного усилителя звука с раздельными преобразователями напряжения питания), но в некоторых конструкциях он может быть выполнен в виде внешнего блока или отдельного модуля. Для включения автомобильного усилителя в рабочий режима усилителя используется управляющее напряжение от головного аппарата (вывод Remote). Потребляемый по этому выводу ток минимален — несколько миллиампер — и никак не связан с мощностью усилителя. В автомобильных усилителях обязательно используется защита от короткого замыкания нагрузки и от перегрева. В ряде случаев имеется также защита акустичеких систем от постоянного напряжения в случае выхода из строя выходного каскада усилителя. Эта часть схемы для современных автомобильных усилителей стала практически типовой и может отличаться незначительными изменениями.

Автомобильные усилители имеют еще одну особенность. Обычно компоненты аудиосистемы удалены друг от друга и для их соединения используются относительно длинные соединительные кабели длина которых в автомобиле может достигать десятка и более метров. Чтобы исключить образование паразитного контура чувствительного к наводкам, приходится принимать специальные меры. Прежде всего нужно стремиться к тому, чтобы в системе была одна точка заземления (точка соединения с «массой» автомобиля), но это условие не всегда можно выполнить. Для уменьшения уровня помех общий провод входных цепей блока питания и общий провод его выходных цепей имеют полную гальваническую развязку или связаны через резистор R1 сопротивлением порядка 1 кОм, как показано на рисунке 2. В зависимости от места и способа монтажа усилителя, линий питания и связи для достижения минимального уровня наводок может понадобиться и непосредственное соединение первичных и вторичных цепей.

Рис. 2 Схема стабилизированного блока питания автомобильного усилителя звука «Monacor НРВ 150»

В первых автомобильных усилителях в блоках питания использовались преобразователи напряжения, выполненные полностью на дискретных элементах. Пример такой схемы стабилизированного блока питания автомобильного усилителя звука «Monacor НРВ 150» (рис. 2). На схеме сохранена заводская нумерация элементов.

Задающий генератор выполнен на транзисторах VT106 и VT107 по схеме симметричного мультивибратора. Работой задающего генератора управляет ключ на транзисторе VT101. Транзисторы VT103, VT105 и VT102, VT104 — двухтактные буферные каскады, улучшающие форму импульсов задающего генератора. Выходной каскад выполнен на параллельно включенных биполярных транзисторах VT111, VT113 и VT110, VT112. Согласующие эмиттерные повторители на VT108 и VT109 питаются пониженным напряжением, снимаемым с части первичной обмотки трансформатора. Диоды VD106 — VD111 ограничивают степень насыщения выходных транзисторов. Для дополнительного ускорения закрывания этих транзисторов введены диоды VD104, VD105. Диоды VD102, VD103 обеспечивают плавный запуск преобразователя. С отдельной обмотки трансформатора напряжение, пропорциональное выходному, подается на выпрямитель (диод VD113, конденсатор С106). Это напряжение обеспечивает быстрое закрывание выходных транзисторов и способствует стабилизации выходного напряжения.

Недостаток биполярных транзисторов — высокое напряжение насыщения при большом токе. При токе 10… 15 А это напряжение достигает 1 В, что значительно снижает КПД преобразователя и его надежность. Частоту преобразования не удается сделать выше 25…30 кГц, в результате растут габариты трансформатора преобразователя и потери в нем.

Применение полевых транзисторов в блоке питания повышает надежность и экономичность. Частота преобразования во многих блоках превышает 100 кГц. Появление специализированных микросхем, содержащих на одном кристалле задающий генератор и цепи управления, значительно упростило конструкцию блоков питания для мощных автомобильных усилителей.

Рис. 3 Упрощенная схема нестабилизированного преобразователя напряжения питания автомобильного усилителя «Jensen»

Упрощенная схема нестабилизированного преобразователя напряжения питания четырехканального автомобильного усилителя «Jensen» приведена на рис. 3 (нумерация элементов на схеме условная).

Задающий генератор преобразователя напряжения собран на микросхеме KIA494P или TL494 (отечественный аналог — КР1114ЕУ4). Цепи защиты на схеме не показаны. В выходном каскаде, помимо указанных на схеме типов приборов, можно использовать мощные полевые транзисторы IRF150, IRFP044 и IRFP054 или отечественные КП812В, КП850. В конструкции использованы отдельные диодные сборки с общим анодом и с общим катодом, смонтированные через изолирующие теплопроводящие прокладки на общем теплоотводе вместе с выходными транзисторами усилителя.

Трансформатор можно намотать на ферритовом кольце типоразмера К42х28х10 или К42х25х11 с магнитной проницаемостью μэ=2000. Первичная обмотка намотана жгутом из восьми проводов диаметром 1,2 мм, вторичная — жгутом из четырех проводов диаметром 1 мм. После намотки каждый из жгутов разделен на две равные части, и начало одной половины обмотки соединено с концом другой. Первичная обмотка содержит 2×7 витков, вторичная — 2×15 витков, равномерно распределенных по кольцу.

Дроссель L1 намотан на ферритовом стержне диаметром 16 мм и содержит 10 витков эмалированного провода диаметром 2 мм. Дроссели L2, L3 намотаны на ферритовых стержнях диаметром 10 мм и содержат по 10 витков провода диаметром 1 мм. Длина каждого стержня 20 мм.

Подобная схема блоков питания с незначительными изменениями используется в автомобильных усилителях с суммарной выходной мощностью до 100… 120 Вт. Варьируются число пар выходных транзисторов, параметры трансформатора и устройство цепей защиты. В преобразователях напряжения более мощных усилителей вводят обратную связь по выходному напряжению, увеличивают число выходных транзисторов.

Для равномерного распределения нагрузки и уменьшения влияния разброса параметров транзисторов в трансформаторе токи мощных транзисторов распределяют на несколько первичных обмоток. Например, в преобразователе блока питания автомобильного усилителя «Lanzar 5.200» использовано 20! мощных полевых транзисторов, по 10 в каждом плече. Повышающий трансформатор содержит 5 первичных обмоток. К каждой из них подключено по 4 транзистора (параллельно по два в плече). Для лучшей фильтрации высокочастотных помех возле транзисторов установлены индивидуальные конденсаторы сглаживающего фильтра суммарной емкостью 22000 мкФ. Выводы обмоток трансформатора подключены непосредственно к транзисторам, без использования печатных проводников.

Поскольку автомобильным усилителям звука приходится работать в очень тяжелом температурном режиме, для обеспечения надежной работы в некоторых конструкциях используются встроенные вентиляторы охлаждения, продувающие воздух через каналы теплоотвода. Управление вентиляторами осуществляется с помощью термодатчика. Встречаются устройства как с дискретным управлением («включен-выключен»), так и с плавной регулировкой скорости вращения вентилятора.

Наряду с этим, во всех усилителях используется термозащита блоков. Чаще всего она реализуется на основе термистора и компаратора. Иногда применяют стандартные компараторы в интегральном исполнении, но в этой роли чаще всего используют обычные микросхемы операционных усилителей ОУ. Пример схемы устройства термозащиты используемой в уже рассмотренном четырехканальном автомобильном усилителе «Jensen» приведен на рис. 4. На схеме, нумерация деталей условная.

Термистор Rt1 имеет тепловой контакт с корпусом усилителя вблизи выходных транзисторов. Напряжение с термистора подано на инвертирующий вход ОУ. Резисторы R1 — R3 вместе с термистором образуют мост, конденсатор С1 предотвращает ложные срабатывания защиты. При длине проводов, которыми термистор подключен к плате, около 20 см уровень наводок от блока питания достаточно велик. Через резистор R4 осуществляется положительная обратная связь с выхода ОУ, превращающая ОУ в пороговый элемент с гистерезисом. При нагреве корпуса до 100 °С сопротивление термистора снижается до 25 кОм, компаратор срабатывает и высоким уровнем напряжения на выходе блокирует работу преобразователя.

Выходные транзисторы усилителя и ключевые транзисторы преобразователя питания чаще всего применяют в пластиковых корпусах, ТО-220. К теплоотводу их крепят либо винтами, либо пружинными клипсами. У транзисторов в металлических корпусах теплоотвод несколько лучше, но поскольку устанавливать их нужно через специальные теплоотводящие прокладки, монтаж их намного сложнее, поэтому используют их в автоусилителях значительно редко, только в самых дорогих моделях.

Блоки питания

— BuildAudioAmps

Нерегулируемый источник питания с двойной полярностью для аудиоусилителя

Наиболее распространенным источником питания для звуковых усилителей мощности является нерегулируемый источник питания из-за его простоты, хороших характеристик и разумной стоимости. Основными частями нерегулируемого источника питания являются трансформатор, диоды и конденсаторы. Главный недостаток нерегулируемого источника питания — колебания напряжения при колебаниях нагрузки и сети.Представленный здесь проект источника питания имеет ограничения по току, 24 В переменного тока при 100 ВА, но принцип работы такой же, как и у любых источников питания с более высоким напряжением или током. Этот проект источника питания может обеспечивать питание любого проекта усилителя мощности одноканального звука, представленного на этом веб-сайте.

Сигнал от сети переменного тока проходит в первичную обмотку силового трансформатора через предохранитель и выключатель. Затем переменный ток передается во вторичную обмотку за счет магнитной индукции до любого напряжения, которое требуется вашему аудиоусилителю.Переменный ток во вторичной обмотке преобразуется мостовым выпрямителем Br1 в пульсирующий постоянный ток. C1, 2, 3 и 4 — это фильтры большой емкости или резервуарные электролитические конденсаторы, которые сглаживают низкочастотные колебания, исходящие от мостового выпрямителя. Напряжение на этих конденсаторах теперь равно постоянному току с пульсацией в несколько милливольт на каждой шине. C5 и C6 — пленочные конденсаторы, снижающие высокочастотный шум шины. R1, L1, R2 и L2 — это индикаторы включения питания, которые при желании можно не указывать.

Увеличение значения емкости конденсаторов фильтра / накопителя снижает пульсации в шинах постоянного тока источника питания.Это также улучшило бы низкочастотную характеристику усилителя мощности и, на мой взгляд, будет намного более чистым, тяжелым и зловещим звуковым усилителем.

Принципиальная схема проекта нерегулируемого источника питания с двойной полярностью

Нижний медный слой проекта источника питания Уровень размещения деталей шелкографии в проекте источника питания

Основные элементы построения нерегулируемого источника питания для усилителей звука.

+/- 54 В постоянного тока SMPS

S witch M ode P ower S upply project выдает +/- 54 В постоянного тока при токе около 5 А на шину, что достаточно для питания одного канала любых проектов аудиоусилителей, требующих более высокого напряжения, представленных на этом веб-сайте.

Я разместил 2 модуля питания в алюминиевом корпусе, добавил банановые клеммы для подключения выходов, выключатель питания и двухпроводной светодиодный панельный вольтметр для отображения выходного напряжения.Для непрерывной работы настоятельно рекомендую установить вентилятор поверх модулей, как показано на картинке. Для получения дополнительной информации об этом блоке питания прочтите XL280-AC-DC-Series-Power-Supplies-705501. Наслаждаться!

Предупреждение! Всегда будьте осторожны при работе с блоками питания! Этот веб-сайт не несет ответственности за любые травмы или ущерб, которые могут возникнуть при создании или тестировании этого проекта.

Источник питания

для схемы усилителя звука, несколько выходов 12 В, 15 В, 35 В

Это простой источник питания для схемы усилителя звука .Это простой фиксированный регулятор . Которые имеют несколько выходных напряжений 12В, + 15В, -15В, + 35В, -35В и двойное до 70В макс.

Они используют принцип работы стабилитрона и IC-регулятора как основу для стабильного выхода напряжения.

Идеально подходит для усилителя мощности от 50 до 60 Вт OCL . Эта схема небольшая, недорогая и простая в эксплуатации. Вам может понравиться!

Рисунок 1: Источник питания для схемы аудиоусилителя Двойное напряжение 12 В 15 В 30 В

Рекомендуется: Как использовать стабилитрон, пример использования схемы

Работа цепей

Базовыми компонентами простого источника питания являются стабилитрон, Резисторы и конденсаторы.Он выполняет оборудование для поддержания стабильного или регулируемого напряжения.

Они состоят из понижающего трансформатора T1, выпрямительного моста (D1, D2, D3, D4) и схемы фильтрующего регулятора, состоящей из C1, C2, C3, C4, C4, C5, R1, R2, R3, ZD1, и ZD2.

Когда к трансформатору подключена линия переменного тока, T1 изменяет 220 В переменного тока примерно на 48 В переменного тока в центральном ответвлении (CT).

Затем выпрямительный мост преобразует переменный ток в пульсирующий постоянный ток. Затем постоянный ток фильтруется через C1, C2.

Оба конденсатора действуют как накопительный конденсатор или фильтр для сглаживания постоянного тока.

Теперь напряжение в этой точке составляет +35 В, -35 В (для основного усилителя мощности)

Затем нерегулируемый поток постоянного тока к R1, R2 к ZD1, ZD2. Они обеспечивают опорное напряжение на выходе, могут иметь , напряжение + 15В, , -15В (для схемы предварительного усилителя).

И некоторый ток к R3 снижает напряжение до 12 В для схемы предварительного микрофона

Примечание. Вы можете увидеть множество схем с простой схемой питания 12 В

Детали, которые вам понадобятся
  1. T1_24V CT, трансформатор 3A; Количество = 1
  2. ZD1, ZD2_15V 1W Стабилитрон ; Количество = 2
  3. C1, C2__4,700uF 50V электролитические конденсаторы; Количество = 2
  4. C1, C2__2,200uF 35V электролитические конденсаторы; Количество = 2
  5. C1, C2__2,200uF 16V электролитические конденсаторы; Количество = 2
  6. R1, R2__470 Ом 1/2 Вт Допуск резисторов: 5%; Количество = 2
  7. R3__10 Ом 1Вт Допуск резисторов: 5%; Количество = 1

Цепь питания предусилителя 38 В и 15 В

Что еще?

Это схема блока питания усилителя мощностью 60 Вт.

Иногда можно использовать отличную схему предусилителя. Требуется стабильный регулируемый источник питания. Одной стабилитроны недостаточно.

Как это сделать? Посмотрите:

Мы используем микросхемы регуляторов 7815 и 7915. Обе микросхемы — отличные детали.
Примечание. Вт от R8 до R11 — это от 1 до 2 Вт.

Детали, которые вам понадобятся
  • IC1: LM7815, положительный регулятор 15 В, 1 А
  • IC2: LM7915, отрицательный регулятор 15 В, 1 А
    Электролитические конденсаторы
  • C10, C11: 4,700 мкФ 63V129 C10, C11: 4,700 мкФ 63V129,
  • 9011: 4,700 мкФ 63V129, 9011
  • C14, C15: 100 мкФ 63 В
    Допуск резисторов: 5%
  • R8, R12: 330 Ом 1-2 Вт
  • BD1: 6A 400 В мостовой диод
  • T1: 24 В CT, 3A трансформатор
  • C2: 0.01uF 400V Керамический конденсатор
  • S1: Переключатель питания ON-OFF

Читать дальше: Эта схема усилителя мощности 60 Вт

Выбор компонентов для источника питания

Друзья задаются вопросом, как выбрать электронику на 100 Вт усилитель мощности?

В эту эпоху нам нужно экономить. Поэтому нам нужно только использовать оборудование достойно и абсолютно необходимо.

Хочу порекомендовать следующие рекомендации по выбору оборудования.

  • Достаточно ли трансформатора тока?
    У нормального усилителя примерно 22-кратное усиление. Когда входное напряжение составляет 1 В. Итак, выходное напряжение 22В. При использовании закона Ома.
    P = VxI или
    I = P / V Попробуйте!
    I = 100W / 22V
    = 4.5A или мы используем трансформатор 5A для моно / 10A для стерео.

    Если вы используете более низкий ток. Это может снизить мощность звука. Когда открыл том много.

  • Сколько стоит конденсаторный фильтр?
    По моему опыту, я часто выбираю емкость конденсаторного фильтра в соответствии с размером трансформатора.Легко найти. 1А на 2000 мкФ.
    Например, в этом случае 5A x 2,000uF = 10,000uF
    Подробнее: Почему этого должно быть достаточно

    Иногда вы можете использовать больше конденсаторов, подключенных параллельно, чтобы еще больше увеличить емкость. Например, у нас 4700 мкФ x 3 = 14 100 мкФ.

    Но будьте осторожны!
    Но необходимо учитывать минимальное допустимое напряжение. Например, тот, у которого самое низкое напряжение 50 В. Это показывает, что они выдерживают только 50В.

По моему опыту, я часто выбираю емкость конденсаторного фильтра в соответствии с размером трансформатора.Легко найти.
1 А на 2200 мкФ.

Детали, которые вам понадобятся
  • C1, C2: 10000 мкФ 63 В Электролитические конденсаторы
  • C3, C4: 0,001 мкФ Майларовые конденсаторы 100 В
  • C5: 0,01 мкФ Майларовый конденсатор 100 В
  • T1: от 117 В / 230 В переменного тока до первичной обмотки 0-40 В, вторичный трансформатор 5 А
  • BD1: 10 А, 100 В мостовой диод

Источник питания усилителя с использованием силового трансформатора

Это схема источника питания усилителя . У нас есть хорошая идея решить: недостаточно электрического тока.

Эта схема соединяет трансформатор большой мощности с параллельной схемой. Так что у нас выходной ток выше, чем у нормальной цепи питания.

Работа схемы

Трансформатор имеет много катушек. Мы можем сделать схему источника питания высокого тока. Если все катушки имеют напряжение равное.

Это может привести к параллельности, может следовать этой цепи, это провод катушки с напряжением 24 В и током около 1 А, идущим параллельно, чтобы предотвратить все 2 группы.

См .: Многие цепи питания 24 В

Он имеет ток в целом в каждой группе 2 А при одинаковом напряжении 24 В.

Затем эта схема может стать двойным источником питания с положительным напряжением 34 В и отрицательным -34 В с заземлением. Эта схема используется для исправного источника питания усилителя. Допустим, дадут электроэнергию около 50 ватт.

Подробнее: Проектирование цепей линейного питания 12 В 5 А и других цепей

Для диода используйте размеры 3 А 100 В. И используйте Stancor (тип индуктора), фильтрующий шумовой сигнал, все хорошо.Эта схема может помочь дать свидетельские показания о применении работы другим.

Рисунок 1: Блок питания усилителя с использованием сильноточного трансформатора

Другие схемы

Не только это. Подробнее о цепях питания усилителя см. Ниже:

Источники питания предусилителя

Схема двойного источника питания 15 В с печатной платой, + 15 В -15 В 1 А для цепей предварительного усилителя. Мы используем транзисторы, стабилитроны и IC-7815, 7915. Простота сборки с разводкой печатной платы.

Схема двойного источника питания 24 В

Для схемы усилителя мощности OCL от 30 до 35 Вт. Вы можете использовать эту схему ниже.

31 Схема двойного источника питания


Для усилителя OCL мощностью 55 Вт. Подробнее

ПОЛУЧИТЬ ОБНОВЛЕНИЕ ПО ЭЛЕКТРОННОЙ ПОЧТЕ

Я всегда стараюсь сделать Electronics Learning Easy .

Основы усилителя и источника питания

Чтобы лучше понять как усилители и связанный с ними источник питания работают вместе, нам нужно небольшая математика.2 / R (уравнение 2)

Давайте сначала обсудим усилитель постоянного тока. напряжения, чтобы лучше понять «V» в уравнении 1. Усилители требуют постоянного тока (иногда называемое рельсовым) напряжение, чтобы обеспечить постоянный источник питания, который усилитель, в свою очередь, может использоваться для усиления входного сигнала. Предполагая, что устройства вывода могут использовать источник (разрешить пропускать через них) ток в нагрузку, (в данном случае наши громкоговорители) чем выше напряжение шины постоянного тока, тем больше потенциальная выходная мощность усилитель может произвести. Пока входной сигнал увеличивается, если есть доступное напряжение и ток от усилителя, будет доступная мощность для передачи на динамик.Если нет, и усилитель пытается увеличить сигнал за фиксированными границами напряжения рельса вы получаете то, что известный как ограничение усилителя. Это также происходит, если текущий спрос на мощность превышает доступную. Это тоже вызовет напряжение постоянного тока. рельсы опускаются ниже нормального уровня и вызывают срезание усилителя. Эти ограничения возникают, когда источник питания требуется подать больше мощности в виде доступного напряжения или тока, чем могу сделать доступным. Если вырезка вызвано потреблением слишком большого тока, в выходном сигнале будут присутствовать дополнительные компоненты искажения (по сравнению со сценарием ограничения напряжения), поскольку изменения в шине напряжение будет передаваться на нагрузку динамика, поскольку содержание сигнала переменного тока не связано к входному сигналу (т.д, искажение). Ограничение усилителя — это плохо, потому что он принимает неискаженную форму волны и по существу отсекает верх и низ. Это создает высокие частоты, отсутствующие в исходном сигнале, в слово, искажение. Когда доводится до крайностей, исходный сигнал может быть преобразован из синусоиды в прямоугольную волну. Меандр включает высокие частоты, не изначально присутствующие в сигнале, которые представляют реальную опасность для акустические системы высокочастотное устройство (а) звуковая катушка (и). Поэтому обрезка особенно опасна для небольшие легкие и деликатные высокочастотные компоненты громкоговорителей в системе, как прямоугольная волна содержит гораздо больше высокочастотной энергии, чем было обнаружено в оригинальный музыкальный сигнал.Это может занять необрезанный музыкальный сигнал, отправляющий 5% энергии на твитер, и внезапно отправьте 25% увеличенной мощности, доступной для твитера. Вырезка, несмотря на то, что вы читали на блоги, по сравнению с ними, редко бывают вредными для вуферов.


Верхний левый рисунок (обрезанная синусоида); Верхний правый рисунок: мощность усилителя против искажений

Нижний рисунок: БПФ-анализ усилителя при ограничении

Как вы можете видеть на изображении слева выше средний пик и провал синусоидальной волны обрезаются или сглаживаются один раз напряжение на шине усилителя превышено. На рисунке справа показано измерение мощности усилителя в зависимости от искажений. Я проводил. Когда усилитель начинает заметно обрезается, он приближается к 1% THD. Это явно слышимое количество искажений. это также можно увидеть с помощью осциллографа. (Осциллограф показывает нам напряжение в зависимости от времени). Если вы сделаете анализ спектра БПФ (показывающий нам частотные составляющие в сигнале времени, отображаемом осциллографом), вы можете увидеть все неприятные гармонические побочные продукты (кратные исходной частоте или гармоники для краткости), которые добавляются к исходной основной частоте 1 кГц.Эта система производит сильные искажения из-за обрезки. Это не только звучит плохо, но и для динамиков тоже плохо.

По данным ресивера Yamaha частота отказов не изменилась с включением переключателя импеданса переключатель …

Если источник питания приемника имеет достаточную пропускную способность по току, и Выходное сопротивление усилителя достаточно низкое, поэтому он может работать довольно близко к идеальному источнику напряжения, удваивающему доступную выходную мощность в качестве нагрузки полное сопротивление уменьшается вдвое, а выходное напряжение остается прежним.(см. уравнение 2) (Помните, в хорошем усилителе такое же напряжение присутствует на выводах громкоговорителя в течение 8 Ом, 4 Ом или громкоговоритель 1000000 Ом, и это зависит от амплитуда входного сигнала и коэффициент усиления усилителя., а НЕ прилагаемая нагрузка) Таким образом, когда приемник мощностью 100 Вт на канал управляет нагрузкой 8 Ом, он выдает 28,3 В среднеквадратического значения. (28,3 2 /8 = 100), что при резистивной нагрузке 4 Ом производят 200 Вт. (23,8 2 /4 = 200) Однако большинство приемников работают не так идеально, поэтому, хотя все они будут попробуйте передать больше мощности в более низкий импеданс, они могут сначала исчерпать напряжение или, что еще хуже, доступный ток. Отсутствие доступного тока приведет к сжатию шин напряжения, ограничивая сигнал, и таким образом генерируя больше тепла в виде потерь в процессе.

Поскольку трансформаторы и выходные устройства имеют конечное сопротивление, те потери возникнут как I 2 * R, амперы в квадрате, деленные на сопротивление. Обмотки трансформатора и выходные устройства не имеют фиксированных сопротивлений. либо. Поскольку они обременены все более и более высокие требования к току, этот нагрев вызывает их сопротивление увеличивать.В конце концов, система либо достигает статической рабочей температуры или он просто сгорает. При загрузке усилителя с меньшим сопротивлением нагрузка на громкоговоритель не является универсальной опасной, она создает необычайную нагрузку на компонентах источника питания, которые могут перегреться, если эта потребность сохранится в течение длительные периоды времени. Подробнее об этом позже.

От редакции о стоимости силовых трансформаторов
Если размер, стоимость и вес были не проблема, производители могли поставлять ресиверы с собственным питанием станции, и тогда ограничивающим фактором будут выходы устройств и тепла. раковина.Стоимость стали и меди из Китая составляет сильно изменилась за последние несколько лет, и производители не хотят видят, что их расходы внезапно возрастают или их запасы иссякают из-за низкая цена, из-за которой продавец теряет деньги, когда стоимость материалов использовали ракеты-носители! Возможно, это самая дорогая часть всего усилителя! (Кроме, конечно, маркетинга)

Что делает переключатель выбора импеданса?


Он разделяет красное море, останавливает утечку масла BP и снижает выбросы углерода. след.Было бы легко нарисовать эти выводы, если вы потратите достаточно времени на чтение дезинформированного потребителя комментарии на форумах именно по этой теме. Если бы это было на самом деле правдой, Обама уже признал бы такое чудесное изобретение.

Давайте рассмотрим некоторые измерения мощности приемников, которые я измерял в прошлом, которые переключатели переключателя импеданса, чтобы точно определить, что они собой представляют делает. Приемники варьируются в цене от От 500 до 5500 долларов.

Низкий Импеданс (Z) Mode — это ресиверы «low» настройку, которую производитель рекомендует использовать при вы прикрепляете колонки с рейтингом ниже 8 Ом.(Этот режим ограничивает выходное напряжение и, следовательно, максимальное тока может потребовать от него любой конкретный оратор).

Высокая Импеданс (Z) Mode — это ресиверы «высокие» настройки, которые производитель рекомендует использовать при вы подключаете громкоговорители с сопротивлением 6 Ом или выше. Обычно это настройка по умолчанию, в которой поставляется приемник, и рейтинг, установленный производителем оптимизирует свои части, так как они должны рекламировать только ОДИН рейтинг мощности прежде, чем потребитель потянется за своей чековой книжкой или кредитной картой.

PLoss — потеря мощности (%), определенная путем сравнения мощности Low Z и High Z числа для каждого приемника с использованием следующего уравнения: (1 — LowZ / HighZ) * 100

Производитель

Модель

Нагрузка

Высокая Z

Низкий Z

Площадь

THD

Ямаха

RX-Z11

8 Ом

190 Вт

190 Вт

0%

0.10%

4 Ом

300 Вт

300 Вт

0%

0,10%

Ямаха

RX-Z7

8 Ом

170 Вт

78 Вт

54%

0.10%

4 Ом

255 Вт

144 Вт

44%

0,10%

Ямаха

RX-V4600

8 Ом

134 Вт

95 Вт

29%

0.10%

4 Ом

210 Вт

180 Вт

14%

0,10%

Ямаха

RX-V2700

8 Ом

144 Вт

78 Вт

46%

0.10%

4 Ом

272 Вт

144 Вт

47%

0,10%

Ямаха

RX-V661

4 Ом

224 Вт

63 Вт

60%

1%

Онкио

TX-NR5007

8 Ом

191 Вт

Не тестировалось

1%

4 Ом

171 Вт

68 Вт

72%

1%

Примечание: Все Тесты проводились с одним каналом, установленным на 0.1% THD + N с использованием теста 1 кГц частота, за исключением тестов 1% THD, которые проводились Sound & Vision Журнал.

Как вы можете видеть в таблице выше, 5 из 6 приемников выставлены значительно меньшая выходная мощность, когда их переключатели были установлены в положение «низкий» «импеданс» для нагрузок 8 и 4 Ом. Фактически, самая дешевая Yamaha (RX-V661) и модели Onkyo (TK-NR5007) продемонстрировали наибольшее масштабирование мощности на низких частотах. режим импеданса (уменьшение на 72%, уменьшение на 60% соответственно). Режим импеданса был интересен тем, что поддерживал их указанную выходную мощность 8 Ом. номинальная мощность 140 Вт на 4 Ом нагрузка.Я считаю примечательно, что Выходная мощность Yamaha RX-Z11 НЕ изменялась в зависимости от переключателя импеданса. параметр. В этом случае очевидно, что Разработчики этого ресивера были уверены, что для прохождения нормативное тестирование. Это не удивительно, учитывая огромные размеры и стоимость этого инженерного чуда, поэтому почему они называют это своей флагманской моделью!

Что удалось сделать с настройкой «низкое сопротивление» (кроме Yamaha RX-Z11) должен был понижать напряжение шины, подаваемое на усилитель вторичной обмоткой. силового трансформатора.К сожалению, побочным эффектом было обрезание очень более низкий уровень мощности, как видно из результатов испытаний в таблице. Похоже, что установка переключателя низкого уровня ограничивает максимально доступный ток, потребляемый трансформатором, примерно до 1/3 (Onkyo TX-NR5007) до максимального значения, чтобы он мог воспроизводить непрерывно (при значительно сниженном уровне мощности) во время UL / CSA сертификационные испытания при значительно меньшем тепловыделении.

Нет установленного числа снижения номинальных характеристик, которое производители используют, насколько я могу рассказать.Я предполагаю, что они рассчитывают максимальная мощность, которую может дать их приемник при определенном уровне искажений, в то время как все еще поддерживая достаточно низкую температуру, чтобы пройти сертификацию UL / CSA, считая это безопасным работать на 4 Ом нагрузки. Это значение сильно зависит от того, как хорошо, что усилитель может рассеивать тепло, которое зависит от площади радиатора и вентиляции, а также номинальную мощность в ВА (вольт-время-амперы) мощности трансформатор и сколько фактической мощности может выдать усилитель до неудача.Поймите, что сила Трансформатор скручен плотно и в клубок. В большинстве случаев производители не применяют теплоотвод их, но некоторые добавляют охлаждающий вентилятор, который включается при высоких потребностях тока для охлаждения источника питания. Они делают вставьте сбрасываемые предохранители и термочувствительные переключатели внутрь, чтобы они не выжигание эмали с обмоток. «Низкое» положение переключателя обеспечивает некоторую защиту силового трансформатора от взрыва под постоянный режим максимальной мощности при нагрузках 4 Ом, но также и схема защиты от перегрузки, которая заставляет приемник отключаться вниз, если в течение более чем нескольких секунд при любом сопротивлении режим.Настройка низкого импеданса также убивающий запас мощности усилителя и максимальная доступная мощность, которая отправит больше искаженные и обрезанные сигналы на ваших громкоговорителях.

Большинство A / V-ресиверов имеют встроенную защиту от перегрузки независимо от переключателя импеданса

Но где же Неудачи?

Не менее важно повторить, что у большинства приемников есть овердрайв. защита встроена независимо от этого переключателя импеданса, поэтому, если источник питания нагружен до превышения максимальной номинальной мощности или полной номинальной мощности одновременно на несколько каналов, мощность значительно снижается или ресивер отключается.Это может быть наблюдается в некоторых моделях во время тестов с активным управлением всеми каналами (ACD), где ограничитель включается и снижает мощность до 1/4 или менее номинальной мощности одного канала. Я ни разу не взорвал приемник за время своего силовые испытания, но я отключал многие, когда сильно нагружал 4-омную нагрузку в настройки как низкого, так и высокого импеданса.

В разговоре с Yamaha они сказали мне, что не могут подтвердить какие-либо отказы приемники напрямую связаны с работой в режиме высокого сопротивления с 4 Ом динамики.Их блок питания / усилитель частота отказов не изменилась с включением переключателя импеданса на своих A / V-ресиверах. Стоит задаться вопросом, насколько чрезмерная защита пользователю нужно, пока он не начнет ставить под угрозу динамику реального мира и запас при использовании продукта с музыкальным программным материалом, а не непрерывным тестом тонов в лабораторных условиях? Стоит ли потенциально повредить ваши динамики, чтобы защитить ваш ресивер? Думаю, это философский вопрос в зависимости от того, что для вас более ценно.

ntsarb сообщений Март 22, 2021 20:17

Спасибо @PENG. Очень интересная и полезная информация.

PENG сообщений 21 марта 2021 г. 10:10

ntsarb, post: 1469677, member: 94157
* Почему производителю необходимо снизить напряжение на шине больше, чем требуется, чтобы поддерживать номинальную мощность на стабильном уровне?

Я считаю, что они сделали это по мере необходимости. Дело не столько в «силе». На мой взгляд, было неудачно, что вначале производители начали оценивать свои усилители по выходной «мощности», а не по напряжению и току.Сейчас уже слишком поздно что-то менять.

Громкоговорители — это своего рода устройства для измерения напряжения, их чувствительность часто оценивается как X дБ / 1 Вт / 1 м, но более подходящим значением является X дБ / 2,83 В / 1 м. 2,83 В выбрано, потому что для популярных нагрузок 8 Ом это было бы эквивалентно X дБ / 1 Вт / 1 м. Дело в том, что если вы подаете сигнал напряжения на клеммы громкоговорителя, он будет издавать звук пропорционально приложенному напряжению, а не «входной мощности» как таковой. То есть динамик может потреблять всего 0,1 Вт за один момент, но издавать очень громкий звук, но при этом может потреблять 0.2 Вт в другой момент, и звук будет намного тише.

Если усилитель рассчитан на 100 Вт на резисторе 8 Ом, то его можно безопасно преобразовать в 50 Вт на резистор 4 Ом, и это означает, что выходное напряжение должно быть уменьшено вдвое, чтобы ток был таким же. . Сила тока будет 4,8 А. (например, 38,47 В, 8 Ом).

Теперь, если производитель знает, что их усилитель может иметь номинал выше 4,8 А, тогда им не придется снижать напряжение шины так сильно, как для настройки 4 Ом, может быть, достаточно понизить его на 30%, просто пример.Вот почему нижнее напряжение на шине будет варьироваться в зависимости от номинального напряжения и силы тока конкретного усилителя. Все идет нормально? И вы можете понять, почему я сказал, что усилители должны быть более подходящими для их пределов напряжения и тока, чем просто «мощность», которая сама по себе на самом деле не имеет большого смысла? Между прочим, имейте в виду, вы действительно не знаете, сколько «энергии» ваш динамик на самом деле потребляет, все, что вы знаете, — это то, сколько тока он потребляет каждый момент, как значительную часть так называемой «мощности». ”Будет сгорать или рассеиваться в самом усилителе !!

Понизит напряжение на шине с 38.2 R для резисторной нагрузки. Для индуктивной нагрузки, такой как многие громкоговорители, все усложняется, поскольку большая часть потерь будет рассеиваться в усилителе, а не только в динамике. Это будет зависеть от фазового угла и частотных характеристик динамика.

Вот хорошая статья:
Phase Angle Vs. Транзисторное рассеивание (sound-au.com)

* В случае, если при использовании динамиков с более низким импедансом при той же мощности выделяется больше тепла, не имеет ли смысла поддерживать устойчивое тепловыделение (т.е.е как будто на 8Ом динамик гнали) регулируя напряжение соответственно? Зачем производителю понижать напряжение на шине больше этого?

Да, но вы предполагаете, что производители снижают напряжение больше, чем необходимо, вы на самом деле не знаете этого наверняка, так как не знаете текущие характеристики их продуктов. Опять же, думайте о токе и фазовом угле, а не о «мощности».
* Я не полностью понял процесс сертификации, поэтому у меня следующий вопрос: смещен ли процесс сертификации в сторону использования громкоговорителей с более высоким импедансом до такой степени, что он вынуждает производителей снижать фактические возможности усилителя (что практически приводит к производству меньше тепла с динамиками с меньшим сопротивлением, чем наоборот)?

Не уверен, что я полностью понимаю, о чем вы спрашиваете, но это сложный вопрос, и я не думаю, что есть правильный или неправильный ответ, даже если вы проясните свой вопрос.

ntsarb сообщений 20 марта, 2021 21:08

Очень интересная статья. Спасибо, что поделился. Я не понимаю некоторых вещей, поэтому вот мои вопросы:

* Почему производителю нужно снизить напряжение на шине больше, чем требуется, чтобы поддерживать номинальную мощность на стабильном уровне? Может ли падение напряжения на шине с 38,47 В (в следующем примере) до 33,3 В значительно увеличить потери мощности в виде тепла? Если да, то связано ли это с КПД трансформатора при разном напряжении?

Пример: если система может подавать 185 Вт на динамик 8 Ом, это означает 38.2/6 =) 246 Вт, но если напряжение шины упадет до 33,3 В (с помощью переключателя), номинальная мощность останется 185 Вт.

* В случае, если больше тепла выделяется при использовании динамиков с более низким импедансом при той же мощности, не имеет ли смысл поддерживать стабильное тепловыделение (например, как если бы динамик n 8 Ом был включен) путем соответствующей регулировки напряжения? Зачем производителю понижать напряжение на шине больше этого?

* Я не совсем понял процесс сертификации, поэтому у меня следующий вопрос: смещен ли процесс сертификации в сторону использования громкоговорителей с более высоким импедансом до такой степени, что он вынуждает производителей снижать фактические возможности усилителя (что практически приводит к производству меньше тепла с динамиками с меньшим сопротивлением, чем наоборот)?

Большое спасибо.

PENG сообщений 31 декабря, 2019 16:21

hotrabbitsoup, пост: 1359291, участник:
Спасибо за ответы, ребята. Множественные вторичные обмотки являются обычным явлением для трансформаторов питания, используемых в ламповых усилителях, и это то, что меня вдохновляет.

Я тоже говорил, да, довольно часто, но для разных целей.

hotrabbitsoup сообщений Декабрь 31, 2019 16:11

Спасибо за ответы, ребята.Множественные вторичные обмотки являются обычным явлением для трансформаторов питания, используемых в ламповых усилителях, и это то, что меня вдохновляет.

Я думаю, что некоторые более дешевые усилители, которые на самом деле имеют переключатель импеданса, реализуют ограничение мощности, используя отвод на одной вторичной обмотке, которая подает более низкое напряжение на источник питания, но в более дорогой конструкции я не понимаю, почему они вообще не мог использовать вторую катушку. Но, несмотря на все сказанное, я не думаю, что оно того стоит, как вы сказали, просто сделать трансформатор с вторичной обмоткой, который в первую очередь будет работать для всех предполагаемых целей.

Но не все производители имеют доступ к одному и тому же. Некоторые магазины могут вкладывать средства в производство трансформаторов на заказ, некоторые даже заводят их сами, в то время как многие другие ищут готовые детали.

Я попробую найти схемы старых приемников 80-х с переключателем и доложу, если замечу что-нибудь полезное. Я тоже Э.

Почему усилителям звука и предусилителям требуется питание для работы? — Мой новый микрофон

Усилители (и / или предусилители) являются важными компонентами в большинстве практических цепочек аудиосигналов и обычно требуют электрического питания для правильной работы.Они используются для управления громкоговорителями и наушниками; повысить уровень микрофонных и инструментальных сигналов до приемлемых уровней и по многим другим причинам.

Зачем усилителям и предусилителям звука нужны блоки питания? Усилители звука, твердотельные, ламповые или цифровые, предназначены для увеличения амплитуды (напряжения, тока или мощности) входного аудиосигнала. Поскольку невозможно создать энергию, необходимы источники питания, чтобы усилитель увеличивал указанные амплитуды.

Усилители / предусилители и их блоки питания важны.В этой статье мы обсудим их важность и то, почему эти два устройства являются симбиотическими.


Почему для аудиоусилителей требуются блоки питания?

Аудиоусилители являются активными устройствами, а это означает, что для правильной работы им требуется питание.

Им требуется это внешнее питание, чтобы обеспечить и применить усиление к входным аудиосигналам, чтобы усилить их на выходе.

Другими словами, усилителям звука требуется мощность для усиления. При таком мышлении становится ясно, что без усиления усилитель просто не является усилителем (это указано в названии)!

Когда мы думаем о блоках питания (или, по крайней мере, когда я думаю о блоках питания), мы думаем об отдельном блоке, который преобразует напряжение сети переменного тока в заданное пригодное для использования напряжение постоянного тока для работы части электрического оборудования.

Источники питания большинства усилителей встроены в сам усилитель. Если усилитель или предусилитель встроен в более крупное устройство (микшер, аудиоинтерфейс, активный динамик и т. Д.), То блок питания, как правило, также встроен в более крупное устройство.

Но блок питания все еще работает. Он эффективно забирает переменный ток из сети (розетки) и преобразует его в полезное напряжение для работы устройства.

Автомобильные усилители звука и другие усилители, работающие от батарей, питаются от батареи (и от генератора).Источники питания этих устройств делают то же самое, преобразуя энергию батареи в заданное напряжение для эффективной работы усилителя.

После преобразования в соответствии со спецификациями источник питания будет эффективно снабжать усилитель электроэнергией, необходимой для его правильного функционирования.

Опять же, усилителям так или иначе требуется мощность, чтобы усилить входной сигнал и превратить его в более сильную версию на выходе. В следующих разделах мы рассмотрим конкретные способы, которыми это происходит.

Источники питания усилителя мощности часто рассматриваются как отдельные от самого усилителя мощности. Однако лучший способ сделать это в отношении усилителей мощности — это использовать их как продолжение источника питания, а не наоборот.

Клапаны усилителя мощности (ламповые или транзисторные, о которых мы скоро поговорим) эффективно управляют потоком тока, который может выдавать источник питания. Они делают это с меньшим входным сигналом и эффективно заставляют большие потенциальные токи источника питания имитировать введенную форму волны на более высоком уровне сигнала (мощность, ток и / или напряжение).

Звуковые предусилители

также в значительной степени определяются своими источниками питания, но менее очевидным образом, особенно если рассматривать их дифференциальные и операционные усилители в целом. При этом их выгода также исходит от источника питания.


Ламповые усилители

Ламповые усилители, как следует из названия, используют вакуумные лампы в своих схемах усилителя.

Самая простая форма лампового усилителя — триод. Давайте обсудим триодную лампу немного подробнее, чтобы понять, как она работает и почему ей требуется питание.Это эффективно ответит на вопрос, зачем ламповым усилителям блоки питания.

Вакуумная трубка

Давайте посмотрим на упрощенную иллюстрацию триодной лампы:

Эти 3 электрода известны как:

  • A: Анод (пластина) — положительно заряженный
  • K: Катод — отрицательно заряженный
  • G: Сетка
  • H: Нагреватель (не электрод)

Источник питания Ламповый усилитель пропускает ток через нагреватель трубки, чтобы довести лампу до рабочей температуры.Он также прикладывает положительный заряд к аноду и отрицательный заряд к катоду, эффективно прикладывая большое напряжение к этим двум электродам трубки.

Когда трубка нагревается, термоэлектронная эмиссия заставляет катод (донор электронов) высвобождать электроны. Эти электроны затем проходят через вакуум к положительно заряженной анодной пластине.

Другими словами, тепло трубки и напряжение на аноде и катоде заставляют электрический ток течь через трубку.Этот электрический ток (и вызывающее его напряжение) очень высок по отношению к входному сигналу.

Эффективный входной сигнал лампового усилителя подключен к сетке, которая является третьим электродом.

Сетка (также известная как управляющая сетка) действует как клапан, способный регулировать ток между катодом и анодом. Подавая напряжение входного сигнала на сетку, входной сигнал низкого уровня управляет сеткой, тем самым управляя большим током и напряжением на катоде и аноде.

Так работает ламповый усилитель. Источник питания вызывает довольно большой электрический ток, и относительно небольшой входной аудиосигнал управляет более сильным сигналом. Результат, как и ожидалось, — усиление.

Чтобы помочь пояснить, вот упрощенная схема триодного лампового усилителя:

Схема усилителя с вакуумной трубкой Simplifier

Обратите внимание, что в схемотехнике положительный поток тока фактически противоположен истинному направлению, в котором текут электроны.Триод на приведенной выше схеме все еще имеет катод внизу и анод вверху.

Блок питания также подключается к нагревателю для его нагрева. Однако это обычно не изображается на схеме лампового усилителя, а также было опущено на приведенной выше простой иллюстрации.

Конечно, ламповый усилитель имеет и другие компоненты, но лампа (или лампы) являются центральными активными компонентами, которым для работы требуется питание.

Ламповые усилители до сих пор используются в аудио приложениях.Фактически, аудиотехнология — одна из немногих дисциплин, где лампы все еще используются (и при этом лелеются)!

Большинство современных усилителей сделаны с использованием твердотельной электроники, о которой мы скоро поговорим. Прежде чем сделать это, важно упомянуть, что существуют также гибридные усилители, в которых используются как лампы, так и твердотельная электроника (в этом случае лампы — не единственные элементы усилителя, для которых потребуется источник питания).


Транзисторы и твердотельные усилители

Твердотельные усилители, как следует из названия, используют твердотельную электронику в схемах усилителей.

Наиболее заметными активными усилительными компонентами твердотельного усилителя являются дифференциальный усилитель и транзистор. Давайте быстро обсудим, как работает каждый из этих элементов и почему для работы им требуется энергия. Это эффективно ответит на вопрос, зачем твердотельным усилителям блоки питания.

Транзистор

Давайте начнем с транзистора, который можно эффективно рассматривать как твердотельную версию электронной лампы. Фактически, транзисторы в значительной степени заменили лампы во всей электронике, что касается стоимости, размера и простоты изготовления (практически во всей электронике).

На рынке представлено множество различных типов транзисторов. Транзисторы, используемые в большинстве твердотельных усилителей, представляют собой транзисторы с биполярным переходом (BJT). Выглядят они так:

Давайте посмотрим на условные обозначения для обоих типов транзисторов с биполярным переходом:

Биполярные переходные транзисторы (NPN и PNP)

Три клеммы BJT:

  • B: База
  • C: Коллектор
  • E: Излучатель

Усилитель BJT работает следующим образом: небольшой ток на клемме базы может управлять гораздо большим током между двумя другими терминалы.Для работы в качестве усилителя на коллектор-эмиттер должен быть приложен электрический потенциал. Таким образом, базовый ток действует как вентиль для управления большим током (подобно решетке триодной лампы).

Транзисторы изготовлены из полупроводниковых материалов. Биполярные транзисторы имеют два перехода и три полупроводниковых участка.

  • Тип N: , легированный примесями, обеспечивающими подвижные электроны.
  • Тип P: , легированный примесями, обеспечивает дырки для подвижных электронов.

Транзисторы с биполярным переходом имеют исполнение NPN или PNP.

  • NPN: два перехода P-типа (на выводах коллектора и эмиттера), которые разделены тонкой областью N-типа (на выводе базы).
  • PNP: два перехода P-типа (на выводах коллектора и эмиттера), которые разделены тонкой областью N-типа (на выводе базы).

Транзисторы NPN и PNP дополняют друг друга.

Как и лампа, BJT использует небольшой ток (через базовый вывод) для управления гораздо большим потенциальным током (через выводы коллектора и эмиттера).

Выходной каскад полупроводникового усилителя мощности имеет два BJT (один NPN и один PNP). Каждый BJT питается от собственной шины питания. NPN имеет шину питания + V, которая передает ток от коллектора к эмиттеру. PNP имеет шину питания –V, посылающую ток от эмиттера к коллектору.

Это можно увидеть на упрощенной схеме твердотельного усилителя, изображенной ниже:

Мы видим два BJT желтого цвета.Справа находится блок питания (в комплекте предохранитель и двухпозиционный выключатель).

Давайте увеличим масштаб выходного каскада, а?

Входной сигнал (от входа или предусилителя) подается на оба BJT.

Когда входной аудиосигнал (AC) положительный, это позволяет шине питания + V подавать [положительный] ток на выход.

Когда входной аудиосигнал (AC) отрицательный, это позволяет шине питания –V подавать [отрицательный] ток на выход.

В результате усилитель эффективно переключается между шинами питания (причем очень быстро). Только одна шина питания может одновременно подавать ток на выход в любой момент времени. Шина питания + V отвечает за весь положительный ток в выходном сигнале, а шина питания –V отвечает за весь отрицательный ток на выходе.

Любой источник напряжения способен управлять током, намного большим, чем входной сигнал, и поэтому конфигурация с двойным BJT действует как усилитель!

Это чрезмерное упрощение, но оно показывает нам, как твердотельным усилителям мощности требуется питание для правильной работы.

Дифференциальный усилитель

Твердотельные предусилители (и многие усилители мощности) будут использовать дифференциальные усилители для усиления своих сигналов.

Дифференциальный усилитель на входе предусилителя может эффективно принимать сбалансированные аудиосигналы и обеспечивать превосходное подавление синфазных помех / помех.

Операционный усилитель, являющийся разновидностью дифференциального усилителя, является обычным элементом в схемах полупроводникового усилителя звука. Он помогает обеспечить усиление входного сигнала, а его отрицательная обратная связь обеспечивает отличные характеристики выходного импеданса, которые позволяют усилителям мощности более точно управлять своими динамиками.

Большинство дифференциальных усилителей (включая усилители звука) являются усилителями напряжения. При этом также возможны конфигурации тока, крутизны и сопротивления.

Как и следовало ожидать, усилителям для работы требуется питание. Давайте вкратце разберемся, почему.

Хотя схематические обозначения дифференциальных усилителей могут показаться простыми, эти интегральные схемы могут иметь много элементов, встроенных в их схемы. К этим элементам относятся транзисторы, резисторы и т. Д.

Источники напряжения должны быть одинаковыми, но противоположными (как в случае с силовыми шинами твердотельного аудиоусилителя). Это поддерживает постоянное питание внутренней цепи дифференциального и / или операционного усилителя.

Вот и все. Понимание дифференциальных усилителей на самом деле намного сложнее и потребует целой серии статей, посвященных электронике.

Например, идеальный операционный усилитель будет иметь следующее:

  • Бесконечное усиление разомкнутого контура
  • Бесконечное входное сопротивление
  • Нулевое выходное сопротивление
  • Бесконечная полоса пропускания
  • Нулевое напряжение смещения

Это схема вокруг элемента усилителя, которая позволяет нам манипулировать их функциональностью для достижения результатов, перечисленных на начало этого раздела.

Подробный пост о различиях между твердотельными и ламповыми усилителями можно найти в моей статье Solid-State Vs. Ламповые усилители (предусилители, усилители мощности и гитарные).


Требуются ли блоки питания для чего-нибудь еще?

Усилитель предназначен для усиления звукового сигнала. Однако есть и другие схемы, для питания которых могут потребоваться блоки питания.

Например, микрофонные предусилители обычно обеспечивают фантомное питание.Это напряжение +48 В постоянного тока, приложенное к контактам 2 и 3 (относительно контакта 1) симметричного соединения.

Фантомное питание используется для питания активных компонентов конденсаторных микрофонов (для питания лампы или твердотельного преобразователя импеданса и для поляризации капсулы в неэлектретных конструкциях). Он также питает аналогичные ламповые или твердотельные схемы в других активных микрофонах (включая активные ленточные микрофоны).

Статья по теме: Что такое фантомное питание и как оно работает с микрофонами?

Усилителям

DAC (цифро-аналоговый преобразователь) потребуется питание для преобразования цифровых аудиосигналов в аналоговые аудиосигналы.Как и фантомное питание, схема ЦАП технически отделена от схем усилителя аналогового сигнала, но обе схемы могут работать от одного источника питания.

Устройства со встроенными усилителями вполне могут работать с другими активными цепями и усилителем от того же источника питания. Например, аудиоинтерфейс может управлять своими предусилителями, фантомным питанием, аналого-цифровыми преобразователями, цифро-аналоговыми преобразователями, усилителем для наушников и многим другим от одного источника питания.


Требования к мощности усилителя

Теперь, когда мы знаем, зачем усилителям нужна мощность, давайте взглянем на несколько требований к мощности усилителя.

В этом разделе мы рассмотрим следующие усилители:

Корона Аудио XLi 2500

Crown Audio XLi 2500

Crown Audio XLi 2500 (ссылка, чтобы узнать цену на Amazon) — популярный стереоусилитель мощности. Его требования к мощности следующие:

Напряжение и частота сети переменного тока — конфигурация (+ 10%):

  • 120V ~ 60Hz
  • 220V ~ 50 / 60Hz
  • 230-240V ~ 50 / 60Hz

Crown Audio входит в список лучших в мире брендов усилителей мощности My New Microphone.

Эта спецификация просто говорит нам, к какой сети питания может быть подключен усилитель. Чтобы узнать фактическое напряжение на шине питания усилителя (как усилитель на самом деле преобразует и использует мощность от сети), нам нужно найти схему.

Наследие Аудио 1084

Наследие Аудио 1084

Heritage Audio 1084 (ссылка, чтобы узнать цену в Sweetwater) — это микрофонный предусилитель / эквалайзер класса A с тонкими конденсаторами из полистирола и полипропиленовой пленки.Его характеристики мощности следующие:

Потребляемая мощность: Менее 110 мА при 24 В постоянного тока

Здесь мы видим напряжение и максимальную силу тока, которые потребуются 1084 для эффективной работы.

Heritage Audio предлагает совместимые корпуса с питанием Frame 8 и Rack 2 для питания 1084. Эти устройства подключаются непосредственно к стене и могут подавать питание на 1084, одновременно удерживая его в корпусе.

Чтобы узнать больше о микрофонных предусилителях, ознакомьтесь с моей статьей Что такое микрофонный предусилитель и зачем он нужен микрофон?

Коробка передач Rockford Fosgate Power T600-4

Rockford Fosgate Power T600-4 (ссылка, чтобы узнать цену на Amazon) — это усилитель мощности, разработанный для автомобильной аудиосистемы.Его требования к мощности следующие.

  • Рабочее напряжение: 9–16 В постоянного тока
  • Рекомендуемый предохранитель (не входит в комплект) : 80 A
  • Среднее потребление тока (13,8 В Music) : 40 A
  • Макс. Потребляемый ток (синусоида 13,8 В) : 80 A
  • Предлагаемый генератор: 75 A

Эти характеристики отличаются от других, поскольку T600-4 рассчитан на питание от автомобильного аккумулятора (и генератора переменного тока) .

Он сообщает нам, какое напряжение требуется для работы усилителя и какой ток потребляет усилитель. Rockford Fosgate также рекомендует установить плавкий предохранитель и генератор переменного тока между автомобильным аккумулятором и усилителем.

Руперт Неве Designs RNHP

Руперт Неве разрабатывает RNHP

Rupert Neve Designs RNHP (ссылка, чтобы узнать цену на B&H Photo / Video) — популярный высокопроизводительный настольный усилитель для наушников с одним выходом, который продается по относительно доступной цене.Его требования к питанию следующие:

Требования к источнику питания:

  • 24 В постоянного тока при 0,25 А (6 Вт) минимум. (используйте с прилагаемым адаптером питания, для наилучшей выходной мощности и шумовых характеристик)
  • Может также использоваться с правильно настроенной батареей 24 В

Дизайн Rupert Neve Designs представлен в следующих статьях «Мой новый микрофон»:
• Лучшие бренды лучших студийных консолей для записи / микширования
• Лучшие бренды лучших аудиокомпрессоров в мире
• Лучшие бренды лучших звуковых эквалайзеров в мире
• Лучшие бренды лучших аудиобрендов для модулей / оборудования серии 500

Это устройство поставляется с собственным адаптером питания, который преобразует сеть переменного тока в соответствующие 24 В постоянного тока, необходимые для усилителя для наушников.RNHP — это пример усилителя, блок питания которого расположен за пределами основного корпуса.

Для получения дополнительной информации об усилителях для наушников ознакомьтесь с моей статьей Что такое усилитель для наушников и стоят ли они его?

Макинтош 2152

Макинтош 2152

McIntosh MC2152 (ссылка для ознакомления с усилителем на официальном сайте McIntosh) представляет собой 2-канальный ламповый усилитель. Его требования к мощности следующие:

Требования к питанию:

Полевое преобразование переменного напряжения MC2152 невозможно.MC2152 настроен на заводе на одно из следующих напряжений переменного тока:

  • 100 В ~ 50/60 Гц при 6,6 А
  • 110 В ~ 50/60 Гц при 6,0 А
  • 120 В ~ 50/60 Гц при 5,5 А
  • 127 В ~ 50/60 Гц при 5,5 А
  • 220 В ~ 50/60 Гц при 3,0 А.
  • 230 В ~ 50/60 Гц при 2,75 А
  • 240 В ~ 50/60 Гц при 2,75 А
  • Режим ожидания: менее 0,3 Вт

McIntosh также включен в список лучших брендов усилителей мощности в мире My New Microphone.

Примечание. Правильное напряжение см. На правой боковой панели MC2152.

В случае этого усилителя покупатель должен выбрать при покупке, для какой сети питания должен быть разработан 2152. Затем Макинтош изготовит усилитель с подходящим источником питания.


А как насчет пассивных предусилителей?

Ах, исключение из правил. Пассивные предусилители, как следует из названия, не требуют питания для работы.

Почему? Что такое пассивный предусилитель?

Пассивный предусилитель, как и обычный предусилитель, устанавливается между источником звука (проигрывателем, телевизором и т. Д.).) и усилитель мощности.

Однако, в отличие от обычного предусилителя, пассивный предусилитель не может обеспечить усиление сигнала.

Скорее, он действует как простая схема переключателя (если модель разработана с несколькими входами и / или выходами) с потенциометром для регулировки громкости.

Коммутация — это, по сути, маршрутизация определенного входа на другой выход.

Обратите внимание, что из-за отсутствия усиления пассивный предусилитель может только уменьшить входной сигнал.

Иными словами, пассивный предусилитель — это регулятор громкости и, возможно, переключатель.

Его простая схема обычно дает чистый звук, что является преимуществом перед активным предусилителем, который может слегка окрашивать звук. Это преимущество особенно заметно, если активный усилитель установлен в положение, в котором он не применяет никакого усиления для усиления сигнала.

Nobsound Mini NS-05P (ссылка, чтобы узнать цену на Amazon) является примером пассивного предусилителя.Он имеет один регулятор громкости и 2 переключателя для переключения входа (RCA или XLR) и выхода (RCA или XLR).

NS-05P не требует питания и не обеспечивает усиление сигнала.

Nobsound Mini NS-05P

Чтобы узнать больше об активных и пассивных усилителях, ознакомьтесь с моей статьей «Пассивные усилители против. Активные усилители (звук и аудио).


Зачем нужен предусилитель и усилитель мощности? Предварительный усилитель звука применяет усиление к слабому сигналу, чтобы довести его до линейного уровня.Усилители мощности принимают сигналы линейного уровня (от живого или предварительно записанного звука) и усиливают их до уровня динамика, чтобы эффективно управлять динамиком и воспроизводить звук в виде звука. Использование обоих позволяет довести сигнал микрофона, фонокорректора или инструмента низкого уровня до уровня динамика.

Является ли выход усилителя звука переменным или постоянным током? Аудиосигналы являются переменным током, поэтому выходы аудиоусилителя также являются переменным током. Эти переменные токи обычно выходят за пределы диапазона частот 20 Гц — 20 000 Гц (диапазон человеческого слуха).Усиленные электрические аудиосигналы используются для управления динамиками / наушниками или другими аудиоустройствами (микшерами, записывающими устройствами, процессорами и т. Д.).

Линейные блоки питания

для аудиофилов — ближе к жизни

Мы находим блоки питания в наших крошечных кубических зарядках для iPhone, блоках питания для ноутбуков и в каждой бородавке на стене. Они помогают преобразовывать сетевой переменный ток (120 В) в полезный постоянный ток (12 В) для нашей чувствительной электроники.

Власть — это просто сила, не так ли? К сожалению, не все блоки питания одинаковы.

В основном есть два типа источников питания: импульсный (SMPS ) и линейный (LPS ). Общие компромиссы указаны ниже.

Режим переключения и линейный источник питания

Плюсы Минусы
Режим переключения
  • Недорогие
  • огромные трансформаторы Более высокая эффективность
  • Сложная схема
  • Чувствительность к радиочастотным помехам (RFI).Требуется экранирование.
  • Чувствительность к электромагнитным помехам (EMI). Требуется фильтрация.
  • Издает высокочастотный шум — Может обратная промывка в сеть переменного тока.
  • Более высокая пульсация напряжения
  • Более медленная переходная характеристика
  • Возможные проблемы с надежностью
Линейный (LPS)
  • Надежный
  • Переходный процесс
  • Мусочувствительный к электромагнитным помехам
  • отклик
  • Лучшая изоляция от сети
  • Дорого
  • Низкая эффективность — Иногда меньше половины SMPS
  • Большая площадь основания
  • Нагревается — требуются радиаторы

из-за стоимости и размера большинство блоков питания, которые вы увидите, работают в импульсном режиме.Взглянув на преимущества низкого уровня шума от LPS, вы ожидаете получить лучший звук от LPS.

Это не означает, что вы не можете добиться высокой производительности от SMPS. Фактически, некоторые производители обнаружили, что LPS более шумный, чем SMPS. Я также рассмотрел SOtM sPS-500 (SMPS с высокой степенью фильтрации), который очень хорошо показал себя по сравнению с UpTone Audio LPS-1.

Ознакомьтесь с этим сравнением источников питания вместе с Paul Hynes SR7 здесь.

Я очень скоро установлю этот линейный блок питания в проигрыватель Blu-ray Oppo UDP-203.Это должно улучшить воспроизведение Roon через Oppo.

Схема LPS обманчиво проста:

Сеть переменного тока -> Трансформатор -> Выпрямитель -> Конденсатор фильтра -> Линейный регулятор -> Сеть постоянного тока

Очевидно, разные топологии будут иметь разные требования, но это генеральный план СМЗ.

Давайте разберем каждую деталь.

Трансформатор

Работа трансформатора заключается в повышении на или переменного напряжения за счет электромагнитной индукции.Соотношение обмоток определяет разность напряжений. Например, если мы хотим понизить 120 В до 5 В, на первичной обмотке будет на 24 медных обмотки больше, чем на вторичной (24: 1).

Существует много типов трансформаторов (E-core, HF и т. Д.). LPS для аудиокомпонентов обычно используют тороидальные трансформаторы. Они более дорогие и громоздкие, но имеют следующие преимущества:

  • меньше паразитных магнитных полей
  • более эффективный
  • лучше регулируется
  • низкий фон / искажение / шум

Трансформаторы рассчитаны на ВА (вольт-ампер).При чисто резистивных нагрузках это значение переводится в ватты. Итак, 500 ВА = 500 Вт. Максимальный выходной ток — это номинальная мощность в ВА, деленная на желаемое выходное напряжение.

Более высокая номинальная мощность в ВА также означает более крупную жилу и более высокое сопротивление. Что касается конструкции LPS для аудио, обычно предпочтительнее иметь отдельные сетевые трансформаторы для каждого выхода (вместо того, чтобы иметь вторичные обмотки на более крупном трансформаторе). Конечно, это увеличивает объем и требует гораздо более высоких затрат.

Некоторые трансформаторы могут иметь сбалансированную конфигурацию , что потребует большего количества обмоток и сердечника большего размера.Такая конструкция должна еще больше снизить уровень шума.

Выпрямитель

Выпрямитель может иметь форму четырех дискретных диодов или мостового выпрямителя GBU (или более мощного моста). Его задача — принимать сигнал переменного тока от трансформатора и преобразовывать его в постоянный ток.

Он делает это, заставляя сигнал идти в «положительном» направлении — по сути, абсолютное значение сигнала переменного тока. Как и ожидалось, этот постоянный ток не является прямой линией на осциллографе, а скорее пульсирует или колеблется.В этом состоянии мощность еще не совсем пригодна для использования.

Кроме того, диоды имеют прямое падение напряжения (обычно 0,7 В), поэтому на выходе выпрямителя также будет более низкое напряжение.

Конденсатор фильтра

Пульсации напряжения зависят от емкости, частоты переменного тока, пикового напряжения и тока нагрузки. Чтобы сгладить эти пульсации выпрямителя, используется конденсатор фильтра. Поскольку он временно поддерживает заряд, он помогает поддерживать постоянное напряжение на нагрузке.Чем выше емкость, тем больше напряжение и больше продолжительность заряда. В идеале вам следует использовать «бесконечный» конденсатор, чтобы получить идеально прямую линию на осциллографе, но их не существует.

Общие типы конденсаторов, используемых для LPS:

  • Электролитический — Электронная крышка является наиболее распространенным типом конденсаторов.
    • Wet — дешевле, но не так надежен
    • Solid — лучше производительность и надежность, но дорого.
  • Суперконденсаторы
    • имеют более низкие пределы напряжения, но сохраняют большое количество энергии.
    • более надежен и заряжается намного быстрее, чем аккумуляторы.

В некоторых конструкциях перед выпрямителем добавляются разделительные конденсаторы для уменьшения шума сети.

Линейный регулятор

В этот момент напряжение не регулируется. Выходное напряжение все еще может изменяться из-за требований нагрузки, емкости и входного напряжения на трансформаторе.Это нормально для некритичных приложений, но редко приемлемо для аудиокомпонентов, где такие колебания напряжения могут быть проблематичными. Мы хотим, чтобы выходное напряжение было постоянным независимо от этих колебаний.

Это работа регулятора напряжения.

Через сеть обратной связи, делители напряжения, биполярные транзисторы NPN — регулятор напряжения изо всех сил старается поддерживать определенный уровень напряжения. Независимо от температуры, нагрузки и т. Д. Они бывают заданного напряжения (12 В, 5 В и т. Д.) Или могут регулироваться.Обычно для них требуется на больше напряжения на входе, чем на выходе.

Некоторые из самых популярных 3-контактных стандартных регуляторов напряжения (обычно в упаковке TO-220):

  • LM78XX (где XX — обычно напряжение)
  • LM317 (регулируемый)
  • LM338
  • LT1085 — Улучшенный 317
  • LT3045

Для звука наиболее важны следующие характеристики регулятора:

  • Низкий уровень шума — низкий уровень помех сигнала
  • Быстрый переходный отклик
  • Быстрое время установления
  • Низкий выход полное сопротивление (10 мОм или лучше)
  • Широкая рабочая полоса пропускания — для борьбы с радиопомехами и позволяет лучше контролировать колебания тока нагрузки на более высоких частотах (например,г., от ЦАП). Эти импульсы тока МГц будут проверять скорость регулятора и могут добавить шум на выходе источника питания.

SOtM sPS-500 и Paul Hynes SR4

Теперь, когда вы лучше понимаете, как работает LPS, что это означает для звука?

Громкоговоритель обеспечивает тон, эффект, блеск и текстуру. ЦАП даст вам основу для разрешения, прозрачности и прозрачности.

Лучший блок питания вознаградит вас:

  • Более низкий уровень шума
  • Более плотные очертания и более конкретный звук
  • Более плавный, изысканный и градационный звук
  • Более естественная звуковая сцена в обоих размерах и атмосфера
  • Улучшенный тембр

После разрушения и перестройки нескольких систем я обнаружил, что невозможно добиться действительно «реалистичного» звука без лучшего источника питания на каждой части цепи.Нет такого аудиооборудования, которое не выиграет от более качественного источника питания. У меня даже есть один, который питает мой модем и маршрутизатор, чтобы улучшить потоки Tidal и Spotify. К сожалению, для большинства аудиопродуктов (ЦАП, усилители, серверы) потребуется индивидуальное решение.

По сути, лучший источник питания будет акустически «выровнять» сложный аналоговый и цифровой сигнал во что-то, что правильно очерчено и сформировано. Это выравнивание отвечает за более плотные линии и в целом более проницательные впечатления от прослушивания.Без надлежащего источника питания в звуке возникают «разрывы» и «скачки».

Проще говоря: Музыка менее искусственная, менее грубая и более живая.

Несколько популярных источников питания для аудиофилов

Будьте в курсе наших махинаций! Следуйте за Audio Bacon на Facebook!

Источники питания равны по важности схемам усилителя — PS Audio

Факт или вымысел?

Я занимаюсь проектированием электронных схем 50 лет. Мне потребовалось почти половину этого количества лет, чтобы наконец осознать важность источников питания в схемах.

Раньше я думал о блоках питания, как большинство инженеров: необходимые дополнения к важнейшему биту, который обрабатывает сигнал. Все, что требовалось, — это поддерживать их в надлежащем состоянии с точки зрения подачи тока и напряжения, чистых, регулируемых и с низким уровнем шума. Важные части, важные схемы, были раздельными.

Знания и высокомерие — мощные коктейли, которые мешают нам учиться. Мне нужно было вырвать голову из книг эксперта и отправиться в дикую неизвестность, где делаются открытия и успехи.

Вот в чем дело. Источники питания и сигнальные цепи являются частью системы точно так же, как сердце и артерии работают вместе: раздельно, но при этом неумолимо связаны друг с другом.

Инженерам сложно понять эту концепцию из-за того, как мы видим схемы. Типичная схема отделяет источник питания от сигнальной схемы, что побуждает инженеров игнорировать их как систему. Взгляните на эту схему в качестве примера.

Вы видите схему сигнала.Обратите внимание, что блок питания даже не показан. Скорее, это подразумевается с простой индикацией +/- 63 вольт в крайнем правом углу. Если бы у нас была полная схема, у нас была бы вторая страница, на которой блок питания был бы показан в виде отдельной и (почти) не связанной схемы. На самом деле они не разделены, как и мой пример с вашим кровеносным водопроводом.

Когда мы смотрим на блок питания и усилитель как на единое целое, мы внезапно понимаем, что усилитель — это просто продолжение блока питания, а не наоборот.Клапаны (будь то транзисторы или трубки) контролируют поток, который может выдавать источник питания. Здесь скорость источника питания, ток, переходная характеристика, импеданс проводов или цепей, накопление и восстановление энергии, а также проблемы с заземлением влияют на качество того, что мы слышим.

Итак, ответ на вопрос, действительно ли блоки питания имеют такое же значение, как и схемы, прост: да. Да, черт возьми!

Может ли аудиосистема питаться от импульсного источника питания?

Позвольте мне рассказать вам немного о себе… Я профессионально работаю в аудиоиндустрии более 14 лет. Я разработал схемы для большинства крупных профессиональных аудиокомпаний, одной аудиофильной компании и нескольких компаний, производящих бытовую аудиотехнику. Дело в том, что я был рядом и много знаю о том, как делается звук!

SMPS могут и используются для аудиосхем! Я использовал их от чувствительных микрофонных предусилителей до огромных усилителей мощности. Фактически, для усилителей мощности большего размера они являются обязательными. Когда мощность усилителя превышает пару сотен ватт, блок питания должен быть сверхэффективным.Представьте себе тепло, производимое усилителем мощностью 1000 Вт, если бы его блок питания был эффективен только на 50%!

Но даже в меньшем масштабе эффективность SMPS часто имеет большой смысл. Если аналоговая схема спроектирована должным образом, то шум от источника питания отклоняется аналоговой схемой и не влияет на звуковой шум (очень сильно).

Для таких сверхчувствительных к шуму приложений можно применить гибридный подход. Допустим, у вас есть АЦП, который требует + 5В. Вы можете использовать SMPS для генерации +6 В, а затем сверхмалошумящий линейный стабилизатор, чтобы снизить его до +5 В.Вы получаете большую часть преимуществ SMPS, но низкий уровень шума линейного регулятора. Он не так эффективен, как простой SMPS, но это компромисс.

Но нужно иметь в виду одну вещь … SMPS для аудиоприложений должен разрабатываться с учетом звука. Конечно, вам понадобится лучшая фильтрация на выходе. Но вам также нужно будет помнить о других деталях. Например, при очень низком токе SMPS может перейти в так называемый «пакетный режим» или «прерывистый режим». Обычно SMPS переключается с фиксированной частотой, но в одном из этих режимов переключение будет несколько нестабильным.Такое неустойчивое поведение может подтолкнуть выходной шум к полосе звуковых частот, где его будет труднее отфильтровать. Даже если SMPS обычно переключается на частоте 1 МГц, в одном из этих режимов вы можете получить шум 10 кГц. Управление тем, как это происходит, зависит от конструкции микросхемы, которую использует источник питания. В некоторых случаях вы не можете это контролировать. В этом случае у вас нет выбора, кроме как использовать другой чип или использовать гибридный подход.

Некоторые люди рекомендуют использовать для звука только линейные источники питания.Хотя линейные источники менее шумны, у них есть много других проблем. Тепло, эффективность и вес — главные из них. На мой взгляд, большинство людей, проповедующих только линейные поставки, либо дезинформированы, либо ленивы. Введены в заблуждение, потому что не знают, как обращаться с переключением источников питания, или ленивы, потому что им все равно, как разрабатывать надежные схемы. Я разработал достаточно аудиооборудования с SMPS, чтобы доказать, что это можно сделать без особых усилий.

.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *