8-900-374-94-44
Усилитель мощности звуковых частот (УМЗЧ) – это фактически электрическое устройство, усиливающее электрические колебания в слышимом человеческим ухом диапазоне. Такие усилители могут сильно отличаться по принципу работы, а значит, и по параметрам питания.
С другой стороны, блоку питания не так важно, что к нему подключается – усилитель, приёмник или другой прибор. На первом месте, в любом случае, остаются потребляемая мощность (как показатель, отражающий соотношение выходного напряжения и силы тока) и падение показателей под нагрузкой. Поэтому блоки питания, как и любые другие вторичные источники, могут стабилизировать или выходной ток (источники тока), или напряжение (источники напряжения).
В зависимости от класса УМЗЧ и его пикового потребления по мощности может потребоваться та или иная схема питания.
В первую очередь выбор обусловлен диапазонами мощности:
Как его рассчитать и сделать (со схемами) мы рассмотрели в этой статье.Остался неохваченным только один вопрос – питание двуканальных акустических систем. На нём мы и остановимся подробнее ниже.
Блок питания УМЗЧ с раздельными каналами
Чисто теоретически, двуканальные системы могут легко питаться от одного источника (око которых речь шла выше). По факту так и есть в большинстве случаев. Однако, для высококачественных аудиосистем это неприемлемо.
Сама схема БП может выглядеть следующим образом.
Рис. 1. Сама схема БП
Все номиналы подробно освещены на схеме.
Такой БП разрабатывался специально для усилителей класса Hi-End. Его преимущество заключается в том, что использование отдельных трансформаторов для каждого плеча (канала) усиления, позволяет существенно снизить эффект подмагничивания сердечника, которое характерно для всех двухполупериодных схем выпрямления.
Здесь же питание становится заметно стабильнее.
Для более мощных потребителей можно организовать питание раздельных каналов идентичными усилителями на импульсных трансформаторах. Только в этом случае лучше избежать общего сердечника и собрать просто два одинаковых трансформатора.
БП на готовых трансформаторах
Наверное, самая большая проблема во всех мощных БП, особенно импульсных – намотка трансформаторов. Они требуют правильного расчёта, соблюдения технологии сборки, главное, опыта. А последний у обывателей – редкость.
Логичное решение – собрать схему на готовых трансформаторах. Например, на ТА196 или ТА163 (они не импульсные!).
БП с двухполупериодным полу-мостовым выпрямителем.
Рис. 2. Схема БП с двухполупериодным полу-мостовым выпрямителем
Указанный трансформатор можно легко заменить на аналоги с четырьмя одинаковыми вторичными обмотками (например из серий ТАН, ТН, ТПП или ТА).
Вариант с разными линиями питания (для предусилителя, для вентилятора и т.
п.).
Рис. 3. Вариант схемы БП с разными линиями питания
Схема собирается на том же трансформаторе.
Автор: RadioRadar
Блок питания своими руками, подходит для использования с усилителем мощностью 60 Вт. Предложенный в статье БП совершенно прост, и для его создания не требуется особых навыков. Тем не менее, есть несколько вещей, с которыми следует быть осторожным, например, прокладка силовых цепей, но это легко сделать.
Данная публикация показывает общую форму версии «цена не имеет значение», но ее можно упростить. Первым делом нужно выбрать подходящий трансформатор. Я предлагаю тороидальные трансформаторы, а не традиционные многослойные понижающие трансформаторы серии EI.
Это обусловлено тем, что тороидальные трансы излучают меньше магнитного потока, создающий наводки в схеме. Также их конструкция более плоская, тем самым пригодны для установки в невысоких корпусах. Однако у них есть некоторые недостатки, такие как более высокий пусковой ток при включении, что означает необходимость использования плавких предохранителей с задержкой срабатывания.
Для усилителя мощностью 60 Вт требуется номинальное напряжение (при полной нагрузке) ±35 В, поэтому вторичная обмотка должна быть 25v-0-25v. Схема блока питания для изготовления собственными руками показана ниже, для каждого канала используются отдельные выпрямители и конденсаторы.
Совместно применяется только трансформатор, поэтому взаимодействие каналов сведено к минимуму. Один источник питания ±35 В (то есть с использованием только одного моста и набора конденсаторов фильтра) будет работать так же хорошо в большинстве случаев.
Рисунок 1 — Блок питания своими руками ±35 В
Показанный плавкий предохранитель на 5 А подходит для трансформатора на 300 ВА, если применить трансформатор на 120 ВА, его следует уменьшить до 2,5 А (или 3 А, если 2,5 А приобрести слишком сложно). В случае вашего сомнения по поводу номинала предохранителя, обратитесь к производителю трансформатора, чтобы узнать рекомендованное значение для него.
Правильный предохранитель имеет решающее значение для защиты от электрического сбоя, который может привести к тому, что оборудование станет небезопасным или вызовет пожар.
Значение также зависит от сетевого напряжения в месте вашего проживания. Возможно, для сети 120 В потребуется более высокая номинальная мощность.
Конденсатор C2 (номинал 100 нФ X2) предназначен для минимизации EMI (электромагнитных помех) и, в частности, кондуктивных помех. Можно конечно установить емкость с более высоким значением, но больше 470 нФ ставить не обязательно. Некоторым радиолюбителям нравится добавлять конденсаторы с малым номиналом параллельно диодам в мосту, но в этом нет необходимости. Они не причиняют вреда, но убедитесь, что используемые вами емкости безупречно справятся с колебаниями переменного тока.
Используемая емкость не критична и в некоторой степени зависит от бюджета. Я предлагаю конденсаторы емкостью 10 000 мкФ, но они довольно дорогие, поэтому в крайнем случае конденсаторы емкостью 4700 мкФ подойдут, особенно в показанной схеме. Альтернативой является использование (скажем) набор конденсаторов 5×2200 мкФ параллельно для каждого основного фильтра.
Это чаще всего оказывается дешевле, а во многих случаях действительно дает лучшую производительность.
Если блок питания своими руками находится не под нагрузкой (или при небольшой нагрузке), напряжение обычно несколько выше 35 вольт. Это нормально и не должно вызывать проблем с усилителем. Напряжение будет падать с увеличением тока и может упасть ниже 35 В, если используется слабый трансформатор (или трансформатор с очень плохой стабилизацией).
Рисунок 2 — Двойной источник питания ±35 В
Некоторые радиолюбители предпочитают блок питания «двойной моно», но с использованием обычного трансформатора. Эта схема показана выше. Одна вещь, которая жизненно важна, — необходимость обеспечить, чтобы «земля» (или средняя точка) между двумя наборами конденсаторов была как можно более надежной (электрически). Если между точками заземления имеется заметный импеданс, это может привести к замыканию заземления, и результатом будет гудение. Заземляющий потенциал между конденсаторами фильтра очень важен!
Две части этих цепей имеют решающее значение:
Заземление от сети необходимо надежно прикрепить к шасси, предварительно зачистив место крепления.При подключении мостовых выпрямителей к трансформатору выполняйте подключение точно так, как показано, чтобы гарантировать, что пульсации напряжения (и токи) совпадают по фазе для каждого усилителя. В противном случае в тракт прохождения сигнала усилителя могут попасть загадочные гудящие сигналы от байпасных конденсаторов и т.п. Это маловероятно, если на плате (ах) усилителя не используются большие емкости — кстати, не рекомендуется — но зачем рисковать?
Мостовые выпрямители должны быть рассчитаны на ток не менее 35A и иметь болтовое крепление (или что-то подобное), чтобы обеспечить минимально возможные потери (для них не потребуется дополнительный радиатор — шасси обычно будет вполне достаточно).
Первичное напряжение трансформатора, очевидно, будет определяться напряжением питания в вашем регионе (например, 120, 220 или 230) и соответствовать частоте местной электросети. Обратите внимание, что все трансформаторы с частотой 50 Гц будут нормально работать на частоте 60 Гц, но некоторые устройства с частотой 60 Гц будут перегреваться при использовании на частоте 50 Гц.
Трансформатор должен быть рассчитан минимум на 120 ВА (вольт-ампер) для домашнего использования, но желательно все-таки установить на 300 ВА для гарантированного запаса по мощности и стабильной работы усилителя. По возможности, сигнальное и силовое заземление должны быть одинаковыми (это предотвращает возможность поражения электрическим током, если в трансформаторе возникнет короткое замыкание между первичной и вторичной обмотками.
Резистор R1 (рекомендуется резистор с проволочной обмоткой 5 Вт) шунтирует низковольтную цепь на «землю», а диоды D1 и D2 обеспечивают защитную схему в случае серьезной проблемы.
Эти диоды должны быть только низкого напряжения, но при этом требуется номинальный ток 5А или выше. Конденсатор 100 нФ (C1) выполняет функцию сглаживающего элемента, эффективно заземляя радиочастотные сигналы. Конденсатор должен обладать высокочастотной характеристикой, рекомендуется «монолитная» керамика.
В некоторых случаях вторичное напряжение трансформатора может быть больше, чем описано выше. Я протестировал некоторые стандартные и нестандартные трансформаторы, которые у меня есть, и обнаружил, что, если транс не имеет исключительно хорошего регулирования, можно использовать номинальную вторичную обмотку 28v-0-28v.
Это обеспечит напряжение на шинах питания около ±40 В, что является максимальным значением, рекомендованным для PЭA (например). Будьте осторожны при тестировании, так как относительно небольшое (10%) изменение напряжения сети имеет большое значение для измеряемой выходной мощности — вторичное напряжение также падает на 10%, поэтому 60 Вт превращается в 48 Вт, если напряжение в сети ниже 10%.
Вы также должны помнить, что выходное напряжение трансформаторов обычно указывается при полной мощности с резистивной нагрузкой. Это означает две вещи:
Первый пункт верен, потому что нет нагрузки, поэтому выходное напряжение должно расти. Второй вариант более сложен, но происходит потому, что в обычной схеме выпрямителя используется конденсаторный входной фильтр (выпрямитель питается непосредственно через конденсатор.
Поскольку диоды проводят только на пике формы волны, ток намного выше, поэтому сопротивление трансформатора и цепи питания приведет к падению пикового напряжения, а напряжение постоянного тока не может превышать пиковое выходное напряжение (менее двух диодных прямых падений напряжения ).
Многие люди не разбираются в электричестве, но разбираются в сантехнике.
Гидравлика дает хорошую аналогию для понимания основного электрического потока. Провод — это труба. Давление воды это напряжение. Поток воды представляет собой электрический ток. Озера и резервуары для хранения являются конденсаторами. Диоды — это односторонние лампы. Лампы и транзисторы — это краны.
Всю силовую схему усилителя можно рассматривать как общественную систему водоснабжения. Солнце, управляя погодным циклом, откладывает воду на ландшафт, и она собирается в озере за плотиной. Сообщество черпает воду по мере необходимости по трубам. Зимой в озере собирается дождь, и давление воды увеличивается по мере его заполнения. Летом уровень воды падает, а вместе с ним и напор. Когда сообщество забирает больше воды, чем обычно, уровень падает сильнее, и часто требуется не один сезон, чтобы восстановить его.
В усилителе ваша сеть, домашняя проводка, шнур питания и трансформатор обеспечивают дождь. Конденсаторная батарея является резервуаром. Конденсаторы получают электрический заряд каждую 1/120-ю долю секунды, отражая два импульса тока от трансформатора на каждый цикл синусоидальной волны 60 Гц, предоставляемой энергетической компанией.
Эти импульсы имеют относительно короткую продолжительность, и конденсаторы источника питания должны накапливать энергию в течение 6 миллисекунд или около того электрической засухи, которая возникает между импульсами зарядки. Мы хотим, чтобы от нашего источника питания было постоянное напряжение (уровень воды), и это обычно достигается за счет использования больших конденсаторов, которые хранят больше заряда, и больших трансформаторов, которые обеспечивают столько заряда, сколько необходимо. Вы поняли идею.
Поскольку мы здесь не разрабатываем усилители, а скорее пытаемся понять, что представляет собой качество на рынке, полном шумихи, я хочу поговорить о некоторых общих идеях и прокомментировать некоторые общие подходы, используемые производителями. Поймите, что мы просто хотим, чтобы от источника питания было доступно постоянное, бесшумное напряжение, независимо от того, насколько сильно мы к нему предъявляем требования.
Чем больше и тяжелее, тем лучше. Большие трансформаторы и провода меньше нагружают.
Большие конденсаторы держат больше заряда.
Есть ли такая вещь, как слишком большой? Конечно, по мере того, как мы становимся больше, отдача уменьшается. Когда трансформатор выдает 1 ватт на схему предусилителя, переход от тысячи ватт к двум киловаттам не принесет вам особых улучшений. Однако это соображение не является сдерживающим фактором для среднего аудиофила.
Лучшими силовыми трансформаторами являются тороидальные, с магнитными сердечниками в форме пончика. Они обладают наибольшей мощностью по весу и размеру и производят меньше шума. Тороидальные трансформаторы должны иметь номинал не ниже 9.0007
Некоторое понимание здесь даст изучение чисел. Обычно индуктивность большого электролитического конденсатора приводит к тому, что его импеданс начинает увеличиваться примерно на 10 кГц, так что его импеданс составляет большую часть ома на частоте 100 кГц. Параллельное размещение пленочной крышки будет поддерживать импеданс на уровне 0,1 Ом или около того выше этой частоты.
Важно ли это, потому что звук имеет реальную мощность на этих частотах? Нет. Звук имеет мощность, которая снижается примерно на 12 дБ/октаву выше 5 кГц, а реальная музыкальная скорость нарастания составляет доли вольта в микросекунду, а это означает, что на частоте 100 кГц мощность практически не требуется.
Однако высокочастотный импеданс может быть важен для стабильности усилителя, особенно в более сложных схемах, поскольку импеданс источника питания начинает влиять на обратную связь на частотах порядка мегагерца. Интересно, что некоторые разработчики зависели от определенного импеданса источника питания на этих частотах для стабильности, поэтому можно дестабилизировать схему усилителя, подключив параллельно пленочные конденсаторы к электролитам. Но в целом пленочные колпачки в блоках питания — хороший знак с точки зрения потребителя.
Как бы мы ни старались устранить индуктивность в конденсаторах и проводке, катушки индуктивности в виде катушек можно использовать для повышения производительности источников питания.
Размещение индуктивности и конденсаторов на линии переменного тока для формирования фильтров уменьшит как входящий, так и исходящий высокочастотный шум. Большие катушки индуктивности, включенные последовательно с первичными и вторичными обмотками трансформатора, можно использовать для увеличения длительности импульса заряда конденсаторов источника питания, улучшая регулирование и уменьшая шум. Большие катушки индуктивности в сочетании с несколькими конденсаторами источника питания могут образовывать пи-фильтры для снижения шума в линиях питания.
Катушки индуктивности очень полезны, но они стоят денег. Их использование в источниках питания для усилителей мощности свидетельствует о том, что производитель имеет необычно сильное стремление к производительности.
Аудиофилы любят провода. Возможно, привлекательность заключается в доступности для понимания. Возможно нет. В любом случае, я предпочитаю толстый и короткий провод, сделанный из чистых мягких металлов, таких как медь или серебро.
Мне нравится, что он закрыт плотно и припаян, где это возможно.
Да, конечно, выпрямители важны, в конце концов, переменный ток должен быть преобразован в постоянный, но мне не нравятся типы быстрого восстановления, которыми восхищаются некоторые аудиофилы. Быстрое восстановление означает, что они выдерживают много ампер и вольт за десятые доли наносекунды, что мы не часто наблюдаем на старой линии переменного тока 60 Гц. Они являются важным элементом в импульсных источниках питания, но для обычных «линейных» источников питания я предпочитаю МЕДЛЕННЫЕ диоды, и мы создаем их, помещая небольшие конденсаторные цепи на диоды, что значительно снижает излучаемый шум.
много трансформатора и конденсаторной батареи. Другая цель состоит в том, чтобы физически и электрически изолировать каждый канал усилителя мощности от всех остальных, встречаясь только на линии переменного тока, а иногда даже не там. Таким образом, все, что происходит на одном канале, оказывает минимальное влияние на другие.
Монорежим очень желателен в системах высокого класса, но, конечно, это дорого. Скромный компромисс предлагается в режиме «двойного моно», при котором два канала используют одно и то же шасси и шнур питания, но имеют отдельные трансформаторы и питающие конденсаторы. Это обеспечивает большую часть желаемой изоляции при меньших затратах.
Работа от батареи
Просто о полной изоляции. Почти нулевой шум. Стоит мята.
Итак, что мы здесь узнали? В общем, чтобы купить большое оборудование, чтобы сделать действительно хорошие усилители мощности, нужны большие деньги.
Некоторые из прокомментированных здесь подходов приводят лишь к незначительным улучшениям, но они поддаются измерению. При рассмотрении этих аспектов конструкции источника питания нет необходимости вступать в дискуссию об объективных и субъективных характеристиках. Вопрос только в том, сколько вы готовы инвестировать в убывающую отдачу.
Инжиниринг — это наука о компромиссах, и каждый производитель проводит свою собственную линию затрат/выгод, и по моему опыту большинство производителей очень добросовестно относятся к этому.
Степень изощренности и массовости предложения зависит от цены продукта, и ваши ожидания должны быть соответствующим образом масштабированы.
Как потребитель, вы хотите получить лучший звук, который вы можете получить. Вы можете достичь этого с помощью критического слушания. В качестве второстепенной цели нам всем нравится получать то, что кажется хорошим аппаратным обеспечением, и мы хотим знать, что производитель действительно вложил реальные деньги в продукт, который стоит небольшое состояние. Если вы можете прочитать спецификации или заглянуть под капот, блок питания, являющийся одной из самых дорогих частей усилителя, обычно является хорошим индикатором. Это должна быть самая большая и тяжелая часть усилителя.
Что делать, если вы не хотите проходить через неприятности, но все же хотите, чтобы ваши деньги стоили того? Получите как минимум 15 фунтов усилителя за каждую потраченную тысячу долларов.
несколько раз превышает предполагаемую мощность, потому что мощность подается на конденсаторы короткими импульсами.
Как правило, стереоусилитель класса AB с номинальной мощностью 200 Вт на канал в непрерывном режиме должен выдавать примерно 700 Вт, а это означает, что мощность трансформатора составляет около 2000 Вт. Все, что меньше, означает непостоянную работу. Это может подойти для усилителя класса AB, где не требуется максимальная непрерывная работа.
Если стереоусилитель рассчитан на 200 Вт на канал чистого класса А, он будет постоянно потреблять около 1000 Вт, а это означает, что требуется около 3000 Вт силового трансформатора, не меньше.
Теперь тороидальный трансформатор выдает около 30 Вт на фунт, поэтому тороид мощностью 3000 Вт будет весить около 100 фунтов, а может и больше. Остальная часть такого усилителя, вероятно, будет весить примерно столько же, поэтому, если вы ищете 200-ваттный стереоусилитель класса А на канал, вы захотите увидеть, весит ли он не менее 200 фунтов.
Один фунт веса на каждые 2 Вт является хорошей лакмусовой бумажкой для оценки усилителей класса А.
Меньший вес усилителя может не относиться к чистому классу А. Это может быть почти класс А, или это может быть один из многих продуктов, которые получают обозначение класса А благодаря хитрой схеме.
Чтобы еще больше снизить шум, тороиды иногда заключают в металлические банки. Для уменьшения магнитного излучения эти банки обычно, но не всегда, изготавливают из стали. Это хорошо, но имейте в виду, что в прошлом по крайней мере одна компания использовала небольшой трансформатор в большой банке, а разницу компенсировала песком.
Из-за требуемых высоких значений емкости конденсаторы источника питания почти всегда имеют электролитическую конструкцию. Конденсаторы, которые вы видите в усилителях мощности, оцениваются по емкости в микрофарадах, напряжению и току. Типичное значение емкости одной из больших банок составляет 25 000 микрофарад или 0,025 фарад. Фарада — это большая вещь; та емкость, которая потеряет 1 вольт после подачи 1 ампер в течение 1 секунды.
В усилителе мощности, потребляющем 8-амперное смещение, таком как наш 200-ваттный стереофонический пример класса А, это означает, что пульсации источника питания составляют около 0,06 В (среднеквадратичное значение).
В большинстве случаев вы хотите увидеть в сумме не менее 100 000 микрофарад, что для нашего примера дает пульсацию около 0,6 вольта. Это довольно хорошо, составляя около 1% от общего напряжения питания. Меньшие усилители могут обойтись меньшим, большие усилители требуют большего.
Большие электролитические конденсаторы имеют в своем составе небольшую индуктивность или «витковость» в результате спиральной намотки емкостной пленки. Чтобы уменьшить влияние этой индуктивности, пленочные конденсаторы с малой индуктивностью часто размещают параллельно, так что на высоких частотах ток течет немного легче.
Активное линейное регулирование — отличный способ сделать напряжение питания постоянным. К сожалению, обычно это не делается должным образом. В прошлом некоторые усилители, использующие активную регулировку, подвергались критике за отсутствие явной динамики, и это дало методу меньшую репутацию, чем он того заслуживает.
Правильно выполненная линейная регулировка должна выходить за рамки поверхностных требований номинальных характеристик усилителя. Регулятор должен быть рассчитан на десятикратный ток непрерывного выхода канала усилителя. Перед регулятором и после него должны быть установлены большие емкости со значениями, сравнимыми с теми, которые необходимы для нерегулируемых цепей. Размер трансформатора по-прежнему должен быть таким же большим, как и в нерегулируемой цепи.
При таком подходе линейное активное регулирование приносит пользу.
Гораздо менее дорогой подход позволяет достичь некоторых целей регулирования, а именно регулировать или иным образом изолировать маломощный входной каскад усилителя, оставляя выходной каскад на нерегулируемое питание. Этого можно добиться с помощью полностью отдельных источников питания, активного регулирования или всего лишь с двумя резисторами и двумя конденсаторами.
Другой способ регулирования — использование источников постоянного тока, которые питают цепь постоянным током, который не колеблется в зависимости от напряжения питания.
Хороший источник постоянного тока может улучшить стабилизацию маломощных входных цепей в 100 раз, а в сочетании со стабилизацией напряжения питания дает действительно отличные характеристики при небольших затратах.
Вы также можете сместить выходной каскад источником постоянного сильного тока, чтобы создать несимметричный усилитель класса А. Я не шучу.
Преимущества импульсных источников питания заключаются в малом весе, низкой стоимости материалов и их способности активно регулировать без дополнительных затрат. Шум является потенциальной проблемой при переключении источников питания, но ее можно решить, физически изолируя и фильтруя источник питания, другими словами, тратя деньги.
Это может быть глубокая тема, но достаточно сказать, что я считаю, что некоторые из тех же предостережений применимы к импульсным источникам питания, что и к линейным регуляторам. Опять же, они должны быть оценены намного выше номинальных требований к току схемы усилителя, особенно потому, что переключатели, которые я видел, обычно сильно ухудшаются за пределами их номиналов.
Также помогает, если конденсаторы блока питания до и после переключателя очень большие. Обычно это не так, поскольку одним из основных мотивов использования коммутаторов является экономия денег.
Более сложное использование схемы переключения, такое как у Боба Карвера, — это больше, чем я хотел бы здесь рассмотреть, но вы, безусловно, можете получить от него ясное объяснение.
Мы все знаем, что означает Mono, то есть одноканальный усилитель. Конечно, для канала, который не должен совместно использовать ресурсы питания, это означает улучшение, поскольку в коробке заданного размера он может иметь в два раза больше
У многих из нас есть
с годами попадаются усилители, в основном от известных
источников и по довольно высоким ценам, что вызвало у нас желание
иметь их.
Чаще всего нас привлекали два аспекта.
внимание — басы и высокие частоты.
Как-то, наверное из-за нашего нелинейного слуха, который лучше всего проявляется в средние частоты, и, вероятно, потому, что мы воспринимаем средние частоты как должное («Ну, если он не работает на средних частотах, делать?»), на него мы обращаем меньше всего внимания. Но есть и другие причины тоже — хороший бас получить нелегко, и он имеет большинство клапанов. дизайнеры работали много ночей, и хорошие высокие частоты были скользкая сторона твердотельных усилителей примерно до тех пор, пока они существовать.
На практике оба
можно получить, приложив некоторую осторожность и немного прикладных знаний,
поскольку многие дизайнеры внесли свой вклад в наш багаж знаний,
иногда менее, а иногда и более успешно.
Однако,
Получение лучших басовых партий никогда не является самостоятельным заданием.
просто не может улучшить только бас, так как любое улучшение в
бас обязательно вызовет улучшения и в других местах, возможно
в меньшей степени, но все равно, как мы увидим.
Тройной однако
совсем другое дело. Чтобы быть хорошим, нужно много
решения, которые необходимо принять на ранних стадиях разработки усилителя,
многие из которых не могут быть изменены позже или, возможно, могут быть изменены, но
после долгой, тяжелой работы, часто не стоящей времени и усилий.
Однако слишком немногие понимают, что для получения хороших высоких частот
от твердотельного усилителя мощности можно либо начать, либо закончить с
блок питания такой же, как и для баса. Эта работа нуждается
сделать, однако мы смотрим на это.
Иногда бывает
подразумевалось, что полностью электронно регулируемый усилитель мощности
источники питания дадут лучшие результаты, чем классические, конденсаторные
сглаженные. Это может быть так, но есть много препятствий
по пути, чтобы это было действительно так.
Для начала регулируемый
блок питания можно представить как фактически другой блок питания
усилитель такой же или лучшей номинальной мощности, чем тот, который
регулируется.
Затем он должен быть быстрым, очень быстрым, чтобы он мог
реагировать на внезапные пики, требуемые музыкой — это делает его тихим
дороже в разработке и изготовлении. Явно больше места
потребуется внутри усилителя для размещения дополнительных
электроники, некоторые из которых требуют такого же теплоотвода, как и
основная аудиоэлектроника — так, тяжелее, громоздче, намного больше
дорогой.
Также полностью
регулируемые блоки питания «жесткие» — это значит, что
они будут работать до уровня и не более того. Они могли сделать
проще удвоить мощность при половинной нагрузке, но они будут
не допускать динамических всплесков мощности намного выше номинального значения.
Их можно было бы сделать с учетом этого, но это сделало бы их еще более дорогими и массивными.
По сей день я
слышал только об одном продукте с полностью регулируемыми блоками питания
что звучало правильно (а потом и некоторые!), и это Левинсон. Все
другие представители той же породы звучали очень отчетливо, но как-то
замкнутый, слишком контролируемый, на мой вкус.
И их цены и размеры
были, ну, щедры.
Вкратце происходит следующее: с помощью регуляторов мы хотим уменьшить напряжение.
настолько, насколько мы можем, чтобы наши транзисторы регулятора находились в пределах
их зона безопасной эксплуатации (SOAR), но выше абсолютного
необходимость.
Если у нас выходная мощность, скажем, 50 Вт/8 Ом, для этого требуется 28,3 В.
пиковое напряжение, поэтому мы, скорее всего, будем регулировать, скажем, 32 В.
Однако в случае нерегулируемых источников питания наши линии будут
скажем, 34 В на пиковом выходе, скажем, 36-38 В без нагрузки. Работающий
наоборот, наш регулируемый усилитель начнет ограничиваться напряжением 32 В, минус
падение напряжения на транзисторах усилителя (скажем, 1,3 В для драйвера и
выходной каскад), что составляет 30,7 В, или 59.2 Вт/8 Ом. В случае
нерегулируемые источники, при хороших размерах, наше напряжение
будет падать только на 1-2 В ниже напряжения без нагрузки, потому что конденсаторы
будет поставлять краткосрочную мощность, что позволит нам на выходе
(38-2-1,3) 34,7 В или 75,7 Вт/8 Ом.
Когда нагрузка
вдвое, т.е. когда оно равно 4 Ом, регулируемый блок питания будет
разрешить двойную мощность (при условии, что она предназначена для этого),
но с теми же ограничениями, что и выше.
Обычно он начинает ограничивать доступный ток при нагрузках ниже 4 Ом, в то время как
конденсаторный сглаженный тоже будет, но в гораздо меньшей степени, по крайней мере, в пиках.
Очевидно, полностью
регулируемые источники питания не практичны в типичной мощности
усилители, работающие в классе АВ.
Чистый класс A — это совсем другая история, поскольку он потребляет постоянный ток, поэтому электронная регулировка имеет гораздо более простую работу. Впрочем, пока не выбрасывать —
нам нужно полное регулирование в усилителе мощности.
Напряжение
секция усилителя мощности работает в чистом классе А, следовательно
рисование постоянных токов; так как он усиливает напряжение, его
текущие требования являются фиксированными и низкими.
С другой стороны,
каскады усиления напряжения не должны знать, какая нагрузка
приводятся в действие, и они вызывают падение напряжения на каждой ступени,
что вынуждает нас увеличивать линии электроснабжения, чтобы
реализовать весь потенциал усилителя.
Итак, мы могли бы и, я думаю, всегда должны! — использовать полное регулирование для линий подачи
наши каскады усилителя напряжения.
Преимущества
много. Во-первых, применяется дополнительная фильтрация там, где она
лучше всего, тем самым улучшая наше соотношение сигнал/шум.
Во-вторых, ступени усиления по напряжению однозначно и полностью отключены от
влияние на потребляемый ток и динамические режимы
собственно выходной каскад.
В-третьих, мы можем легко и безопасно увеличить
напряжения линии питания к усилителю напряжения, поэтому мы компенсируем
собственные перепады напряжения, что позволяет использовать выход
возможности сцены в полном объеме. И в-четвертых, мы можем эффективно
несколько снизить напряжение выходного каскада по сравнению с тем, что было бы
было бы, если бы не применялось регулирование.
Это, в свою очередь, позволяет нам сохранить
транзисторы больше в пределах их СОАР и рисовать крупнее
токи от них, так как напряжения ниже. Все это без
без потерь, а на самом деле со многими приобретениями.
Дополнительная цена
совсем неплохо, так как полное регулирование может быть выполнено с очень
несколько компонентов, все зависит от конкретной ситуации. Мы можем даже
сделать шаг вперед и сделать наши регулируемые поставки немного больше
мощный, так что в случае двухполярного выходного каскада с двойным
драйвер, предшествующий выходному каскаду, первый, все еще относительно
Драйверный каскад с низким энергопотреблением также питается от регулируемых источников питания.
Думаю, это будет значительным улучшением как в нагрузке, так и в
толерантность и постоянство драйва — поэтому я использую его изо всех сил
усилители.
Итак, подведем итоги —
полное регулирование напряжения должно быть применено ко всем этапам
усилителя мощности, за исключением драйвера и оконечных выходных каскадов, которые
ради динамики, особенно в сложных нагрузках, и
экономии, следует держать на конденсаторных сглаженных источниках питания.
Всякий раз, когда имеешь дело
с практическими вопросами, учитывая диапазон возможностей, мы должны
предполагать что-л. Здесь, я полагаю, речь идет о
каскады усиления тока усилителя мощности.
Они используют огромное
большая часть мощности, потребляемой усилителем, поскольку именно они
должны справиться с нагрузкой, которую мы называем «громкоговорителями». Пока
условно названные «8-омными» нагрузками, на самом деле они
часто имеют импеданс падает до половины или меньше своего номинального значения,
и со значительным фазовым сдвигом, все из которых могут вызвать
текущие каскады усиления усилителя, чтобы эффективно видеть множество
3 Ом или меньше.
Чтобы сделать дело
что еще хуже, необходимо учитывать два дополнительных фактора. Один
что многие аберрации импеданса динамиков не будут проявляться в
классические процедуры тестирования, поскольку они по своей природе
преходящий характер, поэтому его нельзя увидеть в классической развертке
тесты.
Этот предмет был, насколько мне известно, первым
серьезно обсуждался в сообществе усилителей профессором Матти Отала, в
его публикации IEEE в середине семидесятых. Даже если я ошибаюсь
насчет моих свиданий, вот еще не меньше 25 лет, хватит
для многих достижений, которые будут сделаны. Второй фактор заключается в том, что
громкоговорители меняют свои характеристики по мере нагрева во время использования,
точно так же, как усилители, и здесь у нас есть дополнительные
проблемы, о которых нужно подумать — их новые взаимодействия, скажем, после 30
минут напряженной работы всех заинтересованных сторон.
Таким образом, будучи
оптимист, я предпочитаю пессимистично относиться к приводимым нагрузкам;
таким образом, когда я сталкиваюсь с хорошо ведущей себя, легко управляемой
динамик, я счастлив, потому что мой усилитель захватывает его и управляет им
полностью.
И когда я сталкиваюсь с трудным и очень сложным
нагрузки, я не беспокоюсь, потому что это то, что я
ожидал в любом случае, так что жизнь все еще радужно для меня.
Итак, позвоните мне представитель расы Креллов (мифическая погибшая цивилизация из научно-фантастический фильм «Запретная планета», 1956, где Дэн Д’Агостино, вероятно, владелец и дизайнер Krell Industries. получил название), но я предполагаю, что я буду иметь дело с 2 Ом нагрузки и меньше только в пиках. Это будет стоить мне денег, но эй, это аудио, поэтому затраты несущественны.
А блок питания состоит в основном из трех элементов — силового трансформатора, выпрямитель и фильтрующие конденсаторы. По желанию можно использовать сетевой фильтр перед силовым трансформатором и, возможно, некоторые метод мягкого переключения, если у вас очень большие конденсаторные батареи, чтобы не перегорать сетевой предохранитель каждый раз, когда вы включаете усилитель мощности включен.
Есть много возможных
вариации на эту основную тему, каждая со своими преимуществами и
недостатки. Поскольку мне нужно кое-что предположить, я пропущу
различные схемы задержки, возможные фильтры и т.
д.
сосредоточиться на сути.
На диаграмме 1 показан типичный коммерческий блок питания усилителя мощности. Очень просто — трансформатор, один жетонный фильтр за ним, двухполупериодный мост выпрямитель и пара электролитических конденсаторов. Его преимущества двойственны — это дешево и просто реализовать. Все это, и это тоже работает!
Однако его
недостатков много. Такая простота требует высокого качества
компонентов, чтобы получить результаты аудиофильского класса — чем меньше деталей вы
использования, тем лучше они должны быть, так как нет никаких компенсаций
по линии.
Кроме того, потому что это дешево, слишком
часто на практике вы обнаружите довольно маленькое, иногда
Ужасно маленький силовой трансформатор, низкокачественные конденсаторы и
определенно малогабаритный мостовой выпрямитель. даже не думай
насчёт её охлаждения — скорее всего она будет состоять из дискретных
диоды, а не блок.
Чистый результат:
что выпрямление соответствует стандартам полной волны (т.
е.
вторичное напряжение х кв. корень из 2, или умноженное на 1,41), но чистота
предполагаемого DC будет довольно бедным. Поведение на высоких частотах
будет очень сомнительным и, как правило, намного ниже аудиофильского уровня.
Поскольку силовые трансформаторы в коммерческих установках изготавливаются во всех
возможных способов, кроме использования метода щедрых размеров, вы
можно ожидать грязного предложения в условиях стресса — это вызовет
дефектная переходная характеристика, и устройство, вероятно, будет звучать
размыто, плоско и скучно.
На диаграмме 2 показан
лучший коммерческий блок питания, обычно встречающийся в средней ценовой категории
оборудование. Теперь мы видим еще две крышки фильтра небольшого значения перед
мостовой выпрямитель и еще одна пара после фильтра больших значений
конденсаторы. Первая пара предназначена для фильтрации максимума.
частотный шум, как и вторая пара. Этот метод обеспечит
более чистый блок питания в плане высокочастотного хлама который
не должно быть там, но почему-то всегда есть.
Это также
разумно предположить — хотя и не строго и всегда верно! —
что всякий, кто возится со всем этим, также ранее сделал
лучший выбор в отношении мощности и качества трансформатора и имеет
снабдил усилитель более качественным мостовым выпрямителем.
Но даже в этом случае еще предстоит проверить, что именно делает «more «великодушный». Вполне может оказаться, что даже на первый взгляд большой прирост, скажем +20…30%, силовой трансформатор это еще просто пограничный случай.
На диаграмме 3 показан серьезный блок питания. Здесь мы имеем двойную пропускную способность фильтра из предыдущего случая то, что само по себе не может быть плохим. Впрочем, может быть и не так уж хорошо.
Видишь ли, фильтр
конденсаторы должны быть именно такими, конденсаторы ФИЛЬТР, их энергетика
функция хранения имеет второстепенное значение. Во многих
коммерческие единицы, эти роли присутствуют, но наоборот — больше
номинальные конденсаторы используются не только для фильтрации, которую они
не может не делать, но и выступать в качестве резервуаров энергии.
Из
конечно, они всегда так поступают, но дело в том, что они склонны
быть увеличенной вместимости, чтобы покрыть недостаточную мощность
размер трансформатора и/или производительность.
В таких случаях вы не
очень вероятно найти внутри качественные конденсаторы, а скорее
имеющие товарное качество. Существуют две основные причины
этот. Во-первых, они дешевы, и их можно заставить выглядеть
хорош на рекламных фотографиях и в аннотации к рекламе.
Во-вторых,
соединяя два конденсатора параллельно, один не только удваивает их
запаса энергии, но и вдвое снижает их выходное сопротивление.
Это конечно совершенно верно, и на практике работает каждый раз
непременно, а по существу гораздо меньше, чем нас ведут
полагать.
Таким образом, вдвое меньше мощности
импеданс все еще может быть выше значений, получаемых при использовании
одна пара высококачественных конденсаторов. Также этот вид
полностью игнорирует скорость заряда и разряда конденсаторов —
кепки хорошего качества дороги именно потому, что они, среди
другие вещи, очень быстро.
Например, типичный рекламный
номинальный конденсатор номиналом 10 000 мкФ/63 В и стоимостью около 8–9 евро;
будет иметь скорость 30-40V/uS в лучшем случае. Эквивалентная Эльна для
Аудиосерия черного цвета, стоимостью около 15-25 евро, будет иметь скорость в
диапазон 80-90V/uS, т.е. в худшем случае удвоить скорость
в лучшем случае в коммерческой земле кепки. Кепка Сименс Сикорел,
стоит около 20-30 евро, будет работать при напряжении более 100 В / мкс, но при
цена.
И это тяжело
игнорировать, если вы хотите качественный звук. Какая польза от
сверхбыстрая электроника, способная развивать огромные скорости, если они
будет увязнуть в медленных конденсаторах, которые будут отображаться как
ограничители скорости? Я не могу не быть саркастичным здесь — это
почему во многих случаях заявленная скорость усилителя никогда не достигается
в реальной жизни.
Многие производители измеряют скорость ввода
только каскад, и слишком мало общего усилителя — второй
группа всегда будет показывать гораздо менее впечатляющие результаты.