Меню

Анодно накальное питание повышающий преобразователь



Анодно накальное питание повышающий преобразователь

9zip.ru Ламповый звук hi-end и ретро электроника Импульсный анодно-накальный преобразователь на IR2153 для лампового усилителя

Материал этой статьи требует обязательного допиливания. И твоя помощь в этом нужна очень сильно.

После фейла с обратноходовым анодным преобразователем мы обратились к прямоходовым. Изучив вопрос и проведя эксперименты, стало понятно, что оптимальным вариантом здесь является двухтактный преобразователь. Если использовать полумостовую топологию, то не требуется первичная обмотка силового трансформатора со средней точкой. А если на выходе не экономить диоды и поставить полноценный мостик, то и во вторичке тоже не требуется средняя точка. И фазировку соблюдать не нужно, мотай, как хочешь. И количество выходных напряжений можно делать любым: как вторички намотаешь, столько напряжений и будет. Таким образом, можно получить:

  • высокое анодное напряжение — 250..450В 0,2А
  • напряжение накала — 6,3В 3А
  • напряжение для цифрового показометра

Проще всего реализовать такой преобразователь можно на популярной микросхеме IR2153 по типовой схеме включения. При её использовании не нужна дополнительная обмотка на трансформаторе для самопитания. Единственным неудобством является отсутствие режима «мягкого» старта у данной микросхемы. С этим придётся смириться, ведь если реализовывать что-то подобное, то теряется важное преимущество — простота схемы, и, как следствие — компактность печатной платы. А ещё здесь можно наконец-то применить 200-вольтовые электролитические конденсаторы, которых, наверное, у каждого накопилось с полведра.

Ещё одной особенностью является отсутствие стабилизации выходных напряжений: при изменении напряжения сети, они также будут плавать. Оно и неудивительно, ведь IR2153 — это не ШИМ-контроллер, а всего лишь что-то вроде таймера NE555 с выходным каскадом. Реализовать тут стабилизацию непросто. Но ради справедливости стоит напомнить, что обычные источники анодного и накального напряжений на «железном» трансформаторе ведут себя в таких случаях аналогично.

Раз уж мы упомянули «железные» трансформаторы, то стоит заметить, что импульсные анодно-накальные преобразователи почему-то непопулярны. По-крайней мере, нам не удалось найти таких конструкции в интернете. Есть правда несколько примеров построения подобных блоков питания на основе электронных балластов. Считается, что импульсное питание в ламповых конструкциях — это «не труъ». Хотя, на фотографиях законченных усилителей «на продажу» иногда видно, что некоторые товарищи успешно применяют импульсные блоки питания в своих конструкциях.


нажми для увеличения
Кратко пройдёмся по схеме блока питания. Резистор R4 предназначен для запуска микросхемы. Во время работы он нагревается, поэтому мощность должна быть не менее 2Вт. Цепочка R5C9 — времязадающая, определяет частоту работы микросхемы. В данном случае — это 30кГц. Чем выше эта частота, тем выше требования к ферриту трансформатора и силовым транзисторам. Стабилитроны в затворах этих транзисторов защищают, во-первых, сами затворы от выбросов напряжения, которые, как говорят, бывают у IR2153 во время работы, а, во-вторых, — защитят саму микросхему в случае пробоя транзисторов.

Расчёт силового трансформатора проведён для магнитопровода ER 42/22/15 N87 без зазора и диодов с падением напряжения 1 вольт:

  • первичная обмотка: 31 виток проводом диаметром 0,6мм
  • вторичная обмотка анодного напряжения на 250В 80. 200мА: 55 витков проводом диаметром 0,25мм
  • накальная обмотка: 2 витка диаметром 1мм

И тут начинается интересное: расчётное количество витков накальной обмотки — 1,79, т.к. нецелое. Намотать такое невозможно, поэтому программа округлила это число до 2. При этом номинальное напряжение получается 7,3 вольта.

По этой причине пришлось увеличить количество витков в первичке с 31 до 40, тогда при двух витках накальной обмотки получились как раз нужные 6,3 вольта. Первичку можно сделать и с отводами, а печатную плату спроектировать так, чтобы перемычками можно было выбирать нужное количество витков.

Читайте также:  Если не подключать дополнительное питание

Выбор нужного анодного напряжения выбиратеся аналогично: вторичка сделана с отводами, нужный отвод подключается при помощи джампера.

Следует заметить, что у данного блока питания напряжения на холостом ходу выше, чем под нагрузкой. Поэтому стоит выбирать электролитические конденсаторы с запасом по напряжению. И проводить замеры, разумеется, также следует под нагрузкой. В простейшем случае анодной нагрузкой может служить лампочка накаливания на 220В 25Вт, а накальной — «цементный» резистор на 2,2-4,7 Ом.

Выходной каскад у IR2153 весьма слабый, силовые транзисторы нужно тщательно выбирать. Общепринято ставить сюда IRF740, но их ещё надо поискать. Помимо таких очевидных параметров, как напряжение и ток, следует выбирать транзисторы с малым зарядом затвора. В нашем случае подошли китайские FQPF13N50 с Aliexpress. Честно говоря, особых надежд на них не было, т.к. они куплены за копейки и имеют признаки перемаркировки. Однако, в данной схеме заработали даже без нагрева.

Мы нашли готовую разводку печатной платы в интернете и взяли от неё высоковольтную часть. Эта идея оказалась не самой лучшей, потому что разведена эта плата под какие-то специфические плёночные конденсаторы в фильтре питания — ни один из имеющихся туда не влез. Поэтому пришлось собирать блок питания пока без них.


Так как печатная плата для преобразователя достаточно компактная, она не позволяет установить электролитические конденсаторы большой суммарной ёмкости как на входе, так и на выходе. По этой причине пульсации с частотой 100Гц всё равно будут присутствовать в выходном напряжении. Для лампового усилителя это очень критично, и наращивание сглаживающих ёмкостей здесь — не лучшее решение в виду габаритов и дороговизны.

Для устранения пульсаций предлагается использовать так называемый «электронный дроссель», который полностью их убирает.

При работе на упомянутую выше нагрузку, преобразователь показал хорошую работу. А наличие джамперов выбора анодного напряжения делает его унинверсальным для применения практически в любом ламповом усилителе.

Источник

Тема: Импульсный анодно-накальный блок питания

Опции темы
Поиск по теме

RN6LKU, как раз для накала лучше использовать традиционный трансформатор чтоб не было помех а импульсный для питания анода, на время приёма останавливать импульсник чтоб не было помех. Не каких там сложностей нет, диодов везде полно быстродействующих и высоковольтных, сердечник для импульсного транса можно сделать из нескольких твс, если делать на четырёх твс и частоте чуть больше 30 кГц, то для трёх киловольт нужно витков 300 вторичной обмотки а мощность будет несколько киловатт. Да и какая там ёмкость между солями обмотки, витков не много а частота не высокая. Некоторые гонятся за высокой частотой, например под 80 кГц. только феррит греть и уже будет влиять эта емкость между слоями обмотки. Я мотал 4500 В, чуть больше потребляет с такой обмоткой на холостом ходу, правда преобразователь был не мощный, короче всё нормально

Последний раз редактировалось Владимир88; 14.05.2018 в 22:49 .

А еще импульсник защитит лампу при простреле.

Да, небольшая ёмкость по высокому и защита в импульснике. лампе при простреле скорее всего не чего не будет, но самое главное это маленький вес и небольшие просадки, или вообще можно стабилизировать с помощью ШИМ.

Я ща делаю импульсник. хочу заменить обычные трансформаторы, вес, да ещё и слышно эти трансформаторы 50 Гц, просадка. На усилители КВ не разу не ставил импульсные блоки питания, но хочу попробовать, тем более не чего сложного, я не хочу делать по чужим схемам. многие там такого нацепляли. SG3525, драйвер, трансформатор гальванической развязки, питание ШИМ-контроллера и драйвера от накала ламы 12 вольт через выпрямитель и стабилизатор, транзисторы можно поставит IRFP460, если несколько киловатт то по пару в плече.

Читайте также:  Правильное питание лосось рецепт

Через оптопару можно останавливать шим во время приёма, когда переходишь на передачу запускается преобразователь, ёмкость по анодному питанию ставить небольшую, так как на выходе выпрямителя почти постоянка, если не использовать шим-стабилизацию то просадки межу импульсов очень маленькие . да и плавный пуск. преобразова телю будет легко запускаться.

Последний раз редактировалось Владимир88; 15.05.2018 в 00:35 .

Владимир88, зачем изобретать велосипед, если все уже изобретено, да еще и описано на сайте. http://www.cqham.ru/forum/showthread. ьсный-БП/page9 Прочитайте тему сначала, может что нового для себя найдете.

ЮРИЙ UR7TU, Благодарю за ссылку Но мне схемы denis_M не понравились . там столько лишнего, помню с ним даже спорил

Это лишнее стоит копейки, сейчас с этим нет проблем. Зато все работает в лучшем виде и не дает помех.

ЮРИЙ UR7TU, какую он мне последнею схему давал. там столько фигни нацеплял от которой только транзисторы пухнут. а по какой схеме там народ собирает. это вообще. есть нормальные шим-контроллеры которые заточены под это. вот к примеру схема, прикрутить к ней драйвер и поставить более мощные транзисторы и можно снимать киловатты, естественно диодный мост 30 А . изменить не много схему

И мотать не как он на кольце, а на ш-образном сердечнике, так как хорошо не изолируешь обмотки на кольце

Последний раз редактировалось Владимир88; 15.05.2018 в 01:01 .

Источник

Особенности анодно-накальных трансформаторов для лампового усилителя

Меломаны, которые ценят именно классическое, «ламповое» (а не транзисторное) звучание музыкальных записей, знают: анодно-накальный трансформатор для лампового усилителя является безусловно необходимым устройством. Не только потому, что устройство мультифункционально, но и затем, чтобы устранить проблемы, связанные с применением импульсных источников питания в аппаратуре для воспроизведения звука.

Задачи, решаемые анодно-накальным трансформатором

Электронный трансформатор для питания лампового усилителя отвечает за накал ламп. При наличии некоторых конструктивных недостатков – например, падения выходной мощности и необходимости в прогреве ламп – присутствие устройства в схеме лампового усилителя обеспечивает:

  • Снижение чувствительности техники к перепадам питающего напряжения.
  • Уменьшаются искажения сигнала, источники которых – каскады лампового усилителя.
  • Ликвидируется опасная для человека и элементов схемы усилителя анодная составляющая напряжения (300 В).
  • В цепи отсутствует подмагничивание.
  • Улучшается качество звучания.

Указанные положительные особенности реализуются на фоне мощности лампового усилителя, которая достигает 4…6 Вт (и более, если используемая акустическая система – с хорошей чувствительностью). Коэффициент усиления варьируется за счёт использования ламп с иными характеристиками. Экранирования анодно-накальный трансформатор не требует, но повышает требования к качеству изоляции обмоток первичной и вторичной обмотки: там присутствует опасное для жизни напряжение.

Для реализации преимуществ потребуется подключение усилителей по симметричной мостовой схеме, что упрощает требования к трансформатору: в частности, не нужно фильтровать анодное напряжение, снижаются требования к синхронности накала ламп. Коэффициент трансформации устройства принимается в соотношении не более чем 1:2. Тогда трансформаторы питания для ламповых усилителей обеспечат не только инвертирование фаз, но и сыграют роль согласующих, гарантируя ту самую гальваническую развязку, отсутствие которой часто становится причиной появления неприятных помех и фона.

Важно! Для прогрева элементов схемы лучше начинать прослушивание музыкальных и звуковых фрагментов через 60 минут.

Особенности проектирования и расчёта анодно-накального трансформатора

Как сделать электронный трансформатор для лампового усилителя? Для успешного решения стоит вспомнить некоторые особенности работы ламповых усилителей. Эти усилители считаются устройствами более низкого уровня, чем несимметричные, но зато обеспечивают необходимую выходную мощность.

Проблема двухкаскадного усилителя – неидеальное затухание появляющихся искажений с подавлением четных гармоник. Но, если удается сохранить уровень искажений на низком уровне, то это обстоятельство в дальнейшем не будет влиять на работу схемы.

Другой характеристикой двухкаскадных ламповых усилителей является высокая общая обратная связь, которая используется для получения необходимых значений коэффициента демпфирования. Это важно, поскольку для увеличения выходной мощности часто используются анодные трансформаторы для ламповых усилителей с низким коэффициентом трансформации. Также стремятся любыми способами снизить число промежуточных компонентов, обеспечивающих прохождение сигнала, например, использовать только один межкаскадный конденсатор, а конденсаторы электролитического типа не применять вовсе.

Читайте также:  Кто обеспечивает питание солдат

Намоточные данные трансформатора питания для лампового усилителя определяются из тех соображений, что нити накала ламп часто работают при высоком напряжении постоянного тока и требуют обмотки с высоковольтной изоляцией.

Обычно невозможно объединить высоковольтные обмотки с низковольтными обмотками, когда высокое напряжение превышает 3000 вольт постоянного тока из-за опасности пробоя изоляции. Поэтому большие выпрямительные нити должны нагреваться отдельными трансформаторами. Исключение составляют многофазные выпрямители, где ламповые нити находятся под высоким напряжением, и некоторые вторичные обмотки могут объединяться.

Особенности расположения обмоток накаливания

Обмотки накаливания с низкой емкостью иногда требуются для высокочастотных цепей. при небольших номинальных напряжениях, например, для усилителей малой мощности. Здесь воздух занимает преимущественную часть пространства между обмотками. При больших номинальных значениях проблема усложняется, поскольку емкость увеличивается непосредственно по мере того, как растет средняя длина витка катушки для заданного промежутка между обмотками.

По мере увеличения напряжения наступает момент, после которого эффекты утечки потребуют обмотки с масляной изоляцией, после чего емкость возрастает. Существует предельное значение емкости, ниже которого анодно-накальный трансформатор использовать невозможно.

За исключением только что упомянутых отличий, намоточные данные трансформаторов питания для ламповых усилителей мало чем отличается от конструкции небольших силовых трансформаторов обычной частоты переменного тока. Нагрузка постоянна и имеет единичный коэффициент мощности. Реактивное сопротивление утечки не играет роли из-за его квадратурного отношения к нагрузке. Тем не менее, входное напряжение должно быть точно рассчитано, чтобы обеспечить надлежащий срок службы нити накала на лампах усилителя.

В мощных ламповых усилителях часто необходимо защищать нити накала от высокого начального тока, который они потребляют при номинальном напряжении накала. Это достигается путем автоматического снижения пускового напряжения за счет использования ограничивающего ток трансформатора, который имеет магнитное шунтирование между первичной и вторичной обмотками.

Важно! При выборе исполнения ламп необходимо помнить: когда трубчатая нить холодная, то сопротивление нити составляет небольшую долю от ее эксплуатационного значения.

Уменьшение электромагнитных помех от других обмоток

Часто вместо использования нескольких анодных трансформаторов питания используется одно аналогичное устройство, которое содержит несколько независимых обмоток для различных компонентов лампового усилителя.

Основной из них является обмотка блока питания в цепи накала ламп. В этих случаях возникают помехи между отдельными частями схемы. Например, при использовании импульсных источников питания, наличие коротких, но интенсивных импульсов тока усложняют условия функционирования первичной и вторичной обмоток.

Такие импульсы имеют частоту 50 Гц или 100 Гц, в зависимости от типа используемого выпрямителя. Они очень короткие и интенсивные, а также содержат достаточное количество высокочастотных компонентов, которые создают электромагнитные помехи. Эти помехи в дальнейшем распространяются через основные секции трансформатора. Когда помехи достигают обмотки нити накала, они одновременно создают помехи и в катодной цепи. Внешне они воспринимаются как низкочастотный шум, о котором уже упоминалось в начале статьи.

Помехи могут быть уменьшены путем замыкания их на землю с помощью конденсаторов низкой емкости, подключенных с двух концов устройства. Намоточные данные трансформатора питания для лампового усилителя при этом не изменяются.

Интересно, что любой вид трансформатора, встроенного в схему лампового усилителя, способен устанавливать иную частоту звука путем простой регулировки значений омического сопротивления динамиков.

Источник