Импульсный блок питания лампового усилителя своими руками

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.

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

Блок питания для лампового усилителя

Любой ламповый усилитель нуждается в источнике питания. Как правило, требуется от 2 до 4 сотен вольт постоянного тока для питания анодноых цепей, и 6,3 вольт для питания накалов ламп.

Конечно же, есть лампы, которые требуют более высокого напряжения анодного питания.

Существует несколько технических решений, и до сих пор продолжаются споры о том, какое из них лучше.

Источник питания лампового усилителя можно условно разделить на три части, и каждую из них мы разберём отдельно.

1. Трансформатор

Должен иметь одну или несколько низковольтных вторичных обмоток для питания накалов ламп.

У большинства ламп первая цифра в маркировке указывает напряжение питания накала.
например:
1П4Б — цифра 1- питание накала 1,25 вольт;
2П29Б — цифра 2 — питание накала 2,2 вольт;
5Ц4С — цифра 5 — питание накала 5 вольт;
6П14П — цифра 6 — питание накала 6,3 вольт;
12AX7 — соответственно 12,6 вольт.

Для питания анодных цепей потребуется вторичная обмотка высокого напряжения.

Если будет использоваться двухполупериодный выпрямитель по схеме со средней точкой, тогда нужен будет отвод от середины вторичной обмотки. Обычно такая схема применяется, если для выпрямления используется лампа-кенотрон.

При мостовой схеме выпрямления отвод от середины обмотки не нужен

Для кенотрона ещё потребуется отдельная обмотка — для питания его накала.

Суммарный ток, потребляемый лампами не должен превышать номинальный ток соответствующих вторичных обмоток.

Токи, потребляемые накалами каждой лампы можно найти по справочнику, а токи цепи анодного питания зависят от ламп, схемы их включения и настройки режима. Для большинства схем пределы этих токов известны.

Если в выходном каскаде усилителя применяется фиксированное смещение — потребуется ещё одна дополнительная обмотка.

Где можно достать подходящий трансформатор?

Заказать на заводе. Сейчас относительно не дорого можно заказать намотку тороидального трансформатора по параметрам заказчика. Многие лампостроители знают завод в Тверской области.
Трансформатор от ламповой радиолы. На сайтах объявлений полно предложений, которые можно найти по запросу «трансформатор от радиолы». Убивать живую радиолу ради трансформатора я бы не стал. Стоит учитывать, что большинство трансформаторов в ламповых приёмниках рассчитано на питание одного канала УЗЧ. Поэтому для стерео усилителя потребуется два таких трансформатора, причём одинаковых

Источник

Китайский импульсный блок питания от GHXAMP для лампового усилителя. Тест-обзор

Блуждая по просторам самой большой интернет-барахолки случайно наткнулся на объявление о продаже импульсного блока питания для лампового усилителя. Производитель GHXAMP.

Посмотрел на заявленные продавцом характеристики, почитал отзывы и решил купить, посмотреть, что за зверь такой.
Результатами теста делюсь с вами.

Содержание / Contents

↑ Паспортные параметры ИБП

100-265 В
• Выходное напряжение 1: +6.3 В @ 4.5 A
• Выходное напряжение 2: +250 В @ 0.15 A
• Выходная мощность: 60 Вт
• Рабочая частота: 65 кГц
• Размер ПП: 120 мм × 55 мм.
• Размер по крепежным отверстиям: 112 мм × 47 мм.
Уже тут обнаруживается некоторое несоответствие. Мощность по анодному источнику получается 37.5 Вт и по накалу 28 Вт, что в сумме дает уже несколько больше чем 60 Вт, но не существенно.
Вот приедет, тогда и посмотрим.

Доставка прошла на удивление быстро. Не прошло и десяти дней, как я уже нес с почты пакет с посылкой.

↑ Тестирование ИБП

Распаковал. Припаял на выход винтовые клеммы (почему-то они были только на входе 220 В), чтобы было удобнее подключать нагрузку.
Для начала проверим что блок выдает на холостом ходу.

Будем считать, что китаец не соврал. Тем более, что под нагрузкой всё может измениться как в большую, так и в меньшую стороны.

↑ Нагрузка лампами и первый провал

Заснял эту неприятность на видео.

Написал китайцу, что мол, не работает твой блок питания, что делать будем? Но китаец оказался тертым калачом и в электронике сведущим. Он мне написал, что у ламп сопротивление холодной нити накала гораздо меньше, чем в номинальном режиме, поэтому у меня так блок и работает. Сказал, что претензии принимать не будет. Ну и ладно, я и сам об этом догадывался.

↑ Нагрузка резисторами

Что ж, проверим блок на работоспособность с резисторами в качестве нагрузки.

На цепь накала нагрузил цепочку из резисторов 0.82 Ома, общим сопротивлением 1.6 Ом. К анодной цепи подключил 2 резистора общим сопротивлением 2.2 кОм. Включил. Запуск прошел без проблем. Напряжение на выходе сразу появилось.
Анодная цепь выдает 117мА, напряжение на ней немного возросло, по сравнению с режимом холостого хода.

Цепь накала отдает ток 3.8 А. Напряжение при этом немного снизилось до 6.2 В.

↑ Нагрев ИБП

Блок питания практически не греется. Радиатор чуть теплее пальца после 30 минут работы. Чего не скажешь про нагрузочные резисторы. У меня под ними начал дымиться стол.

↑ Характер пульсаций

Смотрел осциллографом выходные напряжения. По цепи 6в ВЧ помехи в виде коротких импульсов, амплитудой порядка 200мВ. По цепи 250 В тоже самое. Теже 200 мВ. Частота следования этих импульсов порядка 250 кГц. Далеко за пределами звукового диапазона. Нам мешать не должны.

Пытался бороться с этими пульсациями. Увеличил конденсаторы на входе и на выходе. Поставил их более породистые. Ничего существенного не изменилось.

В ходе этих экспериментов пришлось сделать вырезы в радиаторе, чтобы вместились более объемные конденсаторы. Внешний вид блока немного изменился. Параметры практически нет. Так что можно было и не заморачиваться с этой модификацией.

↑ Предварительный вывод и поиск применения

Будем считать, что блок питания работоспособен. Осталось придумать, что на нём собрать.
И тут встал вопрос, какие лампы к нему можно подключить, чтобы он не уходил в защиту при холодных нитях накала.
Стал подключать к нему разные лампы и проверять стартует или нет. Блок уверенно стартует, когда к нему подключены лампы, потребляющие в номинале по справочнику ток накала не более 1.8-1.9 А.

Например пару ламп 6П6С и лампу 6Н8С к нему подключить можно: 0.45А+0.45А+0.35А=1.25А в сумме.
А лампу 6П45С, которая в номинале в разогретом состоянии тянет 2.5А подключить нельзя. Блок уходит в перегрузку. Хотя, как я уже проверял, резистивную нагрузку в 3.8А тянет не напрягаясь.

↑ Датагорские проекты, к которым подходит этот ИБП

И другие статьи. Смотрите, пробуйте, творите!

↑ Проверка практикой. Простой однотактный усилитель на лампах 6Н9С и 6BD5

Подумав немного, я решил сделать на этом блоке питания простой однотактный усилитель на лампах 6Н9С и 6BD5. 6BD5 — это точная копия знаменитой 6L6G (наш аналог 6П3С).
Выбор ламп объясняется их наличием у меня.

↑ Схема усилителя

Схема усилителя никаких особенностей не имеет. Трудно что-то придумать в схемотехнике однотактного лампового усилителя. Выходная лампа включена тетродом. Выходной каскад охвачен локальной ООС для снижения выходного сопротивления.
Эта схема с легкой руки Олега Чернышева уже давно получила название «Покемон».

↑ Выходные трансформаторы

Железо взято от компьютерных бесперебойников «Ippon». Размер Ш25×45. Первичная обмотка содержит 904+1130+1130 витков проводом 0.18. 8+10+10 слоев по 113 витков на слой. Всего 3163 витка. Активное сопротивление обмотки получилось порядка 360 Ом. Именно послужило причиной включения выходного каскада в тетродном режиме. Такой режим менее чувствителен к высокому активному сопротивлению обмотки трансформатора.

Между секциями первичной расположено 2 секции вторичной обмотки по 94 витка проводом 0.6. 2 слоя по 47 витков. Вторичные обмотки соединены параллельно. Все обмотки мотаются виток к витку, межслойная прокладка из чековой ленты в один слой.

Межобмоточная изоляция — 2 слоя этой же чековой ленты. После намотки катушки сварены в парафине, чтобы закрепить витки и улучшить изоляцию. Ra данного трансформатора для нагрузки 4 Ома составляет примерно 5 кОм.

↑ Сборка и детали усилителя

Усилитель собран навесным монтажом. Деталей немного и разрабатывать печатную плату под него мне было, честно говоря, лень. Детали тоже самые обычные.

Резисторы R4, R9, R10 мощностью не менее 1 Вт. Остальные 0.25 Вт.

Конденсаторы С2 С4 электролитические на 35 Вольт. Конденсаторы С1 и С3 пленочные на 400 Вольт.

Ламповые панели, трансформаторы крепятся на железной пластине толщиной 0.8 мм. Это обрезок от боковой крышки старого системного блока.

Из деревянных брусков шириной 60 и толщиной 18 мм склеивается коробочка внешним размером 200×210 мм, на которую и крепятся верхняя и нижняя железные крышки.

↑ Мультимедиа-панелька на службе ламповика

Я использовал дешевую китайскую мультимедиа панель — радио, mp3, wma, bluetooth, картридер, USB.
Она имеет на борту приемник FM диапазона, приемник Bluetooth, возможность воспроизводить с флешки и CD карточки файлы в форматах .mp3, .flac, .ape, а так же можно подключить внешний источник в обход этой панельки.
И всё это удовольствие вместе с пультом ДУ и доставкой стоит порядка 3,00$.
Рекомендую!

↑ Фото конструкции

↑ Итоги и выводы

↑ Минусы

Очевидный минус — ограничение на 1.8 А по суммарному току накала подключаемых.
Минусом также могу назвать довольно высокую цену блока. Хотя, если сравнить со стоимостью аналогичного по мощности ТАНа (к которому ещё надо добавить мосты, высоковольтные электролитические конденсаторы и железный/электронный дроссель), то цена уже не выглядит чрезмерной.

↑ Плюсы

Небольшие габариты и малый вес.
Огромный плюс этого ИБП в том, что на выходе практически полностью отсутствует фон переменного тока 50/100 Гц.

Китайский импульсный БП для ламповых усилителей вполне имеет право на жизнь. Можно брать! Можно иметь ввиду, как альтернативу.
Его можно применить для питания широкого спектра простых конструкций на лампах 6Ф3П, 6Ф5П, 6П14П+6Н3П и пр. См. список выше.
Очень хорошо этот ИБП будет сочетаться с усилителем для наушников и ламповым фонкорректором.

Жду вопросов и комментариев.
Спасибо за внимание!

Источник