Блоки питания (обзор). PDF Печать E-mail
03.05.2007 14:36
Ни для кого не секрет, что от качества блока питания в звуковом устройстве зависит очень многое. При этом именно с блоком питания новички испытывают больше всего проблем, а в опубликованных схемах и статьях нередко блок питания либо не описывается вообще, либо преподносится как нечто само собой разумеющееся. Ниже я просто попытаюсь дать небольшой обзор блоков питания (со схемами и печатными платами), с которыми мне приходилось сталкиваться. Безусловно этот обзор не поможет вам профессионально решить проблему питания звуковых устройств, но может оказаться полезным, как отправная точка для новичка.
 
Прежде чем начинать строить свой первый блок питания настоятельно советую немного ознакомиться с теорией - к примеру полистайте книгу Борисова "Юный Радиолюбитель", или купите книжку Р.А. Свореня "Электроника шаг за шагом. Энциклопедия юного радиолюбителя" или что-нибудь подобное. Уясните для себя что такое напряжение и что такое электрический ток. С теорией построения блоков питания можно также ознакомиться в статьях опубликованных в интернете. Одна из таких статей опубликована здесь (обязательно прочтите). Кроме того, перед началом конструирования блока питания обязательно ознакомьтесь с правилами Техники Безопасности, не забывайте, что высокое напряжение опасно для жизни
 
Все схемы блоков питания приведённые ниже являются частями схем различных аппаратов либо самостоятельными проектами, опубликованными на различных сайтах. Как правило для питания звуковых устройств требуются более-менее стандартные блоки питания выдающие напряжение в 6,3в, 9в, 12в, 15в, 18в, 24в, 120в, 350в и другие.
 
Очень кратко и очень примитивно(!) опишем из чего состоит блок питания, и для чего он нужен. 
 
Блок питания нам необходим для преобразования переменного напряжения (то что буржуи называют AC - Alternating Current (в англоязычной традиции речь идёт о токе (current)) в постоянное (DC - Direct Current), кроме того блок питания позволяет отрегулировать напряжение, которое необходимо для питания нашего прибора. В розетке у нас напряжение 220-230 вольт.
Предположим что для питания нашего устройства необходимо всего 9 вольт. Что-же делать? Правильно - для понижения напряжения 220 вольт до 9 вольт нужен блок питания в состав которого входит трансформатор. В данном случае - понижающий трансформатор. А если нам нужен блок питания для лампового усилителя, выдающий 450 вольт? Тогда нужен трансформатор повышающий -  выдающий напряжение необходимое для получения 450 вольт.
  
Как устроен трансформатор и принцип его работы можно понять, ознакомившись с теорией (см. Борисов "Юный радиолюбитель" стр. 63-64). Вкратце. Трансформатор имеет как правило одну первичную обмотку (это обмотка которая подключается в сеть, в розетку) и произвольное количество вторичных обмоток - это обмотки на которых мы после включения трансформатора в сеть получаем напряжение, которое мы можем использовать в нашем блоке питания. Так вот первичная обмотка трансформатора и вторичные - между собой не связаны! Они просто намотаны на каркас и размещены на сердечнике. Мы подключаем первичную обмотку трансформатора в сеть (втыкаем в розетку) - по этой обмотке начинает течь электрический ток. После того как мы подключили первичную обмотку в сеть - во вторичных обмотках трансформатора наводится Э.Д.С, появляется нужное нам напряжение.

Кроме преобразования напряжения трансформатор обеспечивает гальваническую развязку. Посредством гальванической развязки мы повышаем электробезопасность, предотвращаем попадание фазы электросети на землю (корпус) нашего прибора.
 
Чтобы предохранить трансформатор и схему питаемого прибора от скачков напряжения в электросети, трансформатор  можно (и нужно) защитить с помощью плавкого предохранителя - когда напряжение в сети возрастает слишком сильно (такое к сожалению бывает довольно часто) - предохранитель перегорает и, таким образом, разрывает цепь - в результате трансформатор предохраняется от выхода из строя, - к примеру, от межвиткового замыкания, возникающего в результате превышения напряжения, на которое рассчитан трансформатор. Конечно на самом деле не всё так просто как я описал - есть ряд ньюансов  (напряжение к примеру  резко возрастает в  момент включения прибора и предохранитель должен нормально переносить такие нагрузки, есть вопрос как быстро предохранитель должен перегорать и успевает ли он защитить схему от резко нарастающих импульсов и т.д.) - защита электроприборов от перенапряжений - это опять большая и сложная тема. Для начинающих остаётся лишь точно следовать схеме, и, по возможности, изучать теорию более глубоко.
 
Итак с помощью трансформатора мы получили на выводах его вторичной обмотки нужное напряжение. Теперь нам необходимо преобразовать его из переменного в постоянное. Делается это как правило при помощи выпрямителей состоящих из диодов или диодных мостов и конденсаторов. Известно что диод пропускает электрический ток только в одном направлении. Пользуясь этой особенностью, и объединив, к примеру, четыре диода, мы получаем диодный мост, который, пропуская ток только в определённый момент времени, делает из синусоиды переменного напряжения - "пульсирующее". Эти пульсации проходя через конденсаторы фильтра "выравниваются": конденсаторы фильтра большой ёмкости заряжаются сразу после включения блока питания в сеть, и медленно разряжаясь "подпитывают" протекающий в блоке питания ток, и таким образом "сглаживают" пульсации. Подробнее про выпрямители обязательно прочитайте здесь.
   
Далее идёт стабилизатор (или регулятор напряжения). Стабилизатор - это микросхема (или 2 микросхемы в двухполупериодном бп), которая работатет таким образом, что если подать на неё напряжение немного превышающее напряжение на которое она рассчитана - на выходе мы получим одно и то же постоянное напряжение. То есть напряжение на выходе стабилизатора - всегда одно и тоже, оно стабилизировано. К примеру, подаём на вход стабилизатора напряжение 10-12 вольт - а на выходе всегда получаем ровно 9 вольт. Есть микросхемы которые позволяют регулировать напряжение в достаточно широких пределах - регуляторы напряжения. По сути они делают то же самое что и стабилизаторы, но при этом напряжение получаемое на их выходе можно регулировать.
 
Вот в общем основные компоненты обычного блока питания. Блоки питания могут быть стабилизированными и не стабилизированными, однополупериодными и двухполупериодными, могут различаться применяемыми в них фильтрами, регуляторами, типом выпрямителя (в ламповой технике популярно применение вместо диодного моста особой лампы - кенотрона) и т.д. 
 
 
Блок питания на 9-12 вольт. 
 
Отличный проект блока питания, предназначенный для питания маломощных устройств (гитарные педали, спикерсимуляторы, преампы и другие устойства на операционных усилителях и маломощных транзисторах) опубликован на сайте http://tonepad.com. Статья находится здесьЗдесь печатная плата готовая для ЛУТ. Здесь разлоченная (доступная для редактирования) копия оригинала статьи с тонпада.
Кстати подобный проект есть и на generalguitargadgets.com - находится здесь. Так что можно выбрать то, что больше понравится.
 
Схема блока питания стандартна - трансформатор c одной вторичной обмоткой на 9-12 вольт (обычный от любого старого китайского блока питания который можно купить за копейки на развалах), выпрямительный мост из четырёх диодов, фильтрующие конденсаторы, регулятор напряжения (LM317) с обвязкой. Подстроечный резистор номиналом в 1 килоОм позволяет регулировать напряжение получаемое на выходе от 7 до 12 вольт. На плате конденсаторы фильтра - два по 470uF - можно заменить одним конденсатором на 1000uF.
 
Схема блока питания на 9-12 вольт
 
Применить такой блок питания можно и в ламповом аппрате для питания накала зарубежных ламп вроде 12AX7. 
Фото собранной платы:
 
 Блок питания на 9-12 вольт
 
Двухполярный блок питания на 15/18  вольт с фантомным питанием (48в).
 
Данный блок питания отлично подходит для микрофонных предусилителей и любых аппаратов которым необходимо двухполярное питание. На выходе блока питания получаем +15/-15 (двухполярное питание) и допополнительно фантомное питание для конденсаторных микрофонов. Данная схема - часть проекта микрофонного предусилителя SSL 9k. Описание и схема блока питания - здесь.
  
Схема блока питания от SSL 9k
 
  Стоит обратить внимание на то, как подключен трансформатор. Трансформатор - тороидальный, с двумя вторичными обмотками на 18-20 вольт. Вторички объединены последовательно, место обьединения образует среднюю точку. (Кликните по рисунку чтобы открыть полный файл с вариантами подключения трансформаторов).
 
 
Обьединение вторичек для создания средней точки
 
На схеме приведён вариант блока питания на 18 вольт. Если нам нужен двухполярный блок питания на 15 вольт - просто ставим стабилизаторы на 15 вольт - LM7815/L7815/78L15 и LM7915/L7915/79L15 (в корпусе TO220), или отечественные аналоги - микросхемы серии КРЕН.
 
Такой вариант блока питания подойдёт практически для любого микрофонного преампа на микросхемах, для питания которого необходимо двухполярное питание на 15-18в. и фантом, например, Amek 2500, Green Pre, SSL 9k и другие проекты, опубликованные в сети.
Фото собранного блока питания:
 
 Блок питания на 15-18 вольт
 
Стабилизированный блок питания на 245 и 12 вольт. 
 
Это блок питания от лампового предусилителя с сайта gyraf.dk - Gyratec IX (G9). Он позволяет получить 245 вольт стабилизированного напряжения для питания анодных цепей, и 12 вольт стабилизированного напряжения для накала. Такой блок питания очень удобно применять для питания небольших ламповых предусилителей. Схема блока питания - в проекте на сайте gyraf.dk (кроме анодного и накального питания в оригинальной схеме предусматрено  фантомное питание для конденсаторных микрофонов). Бонусная плата - без фантома.
Печатная плата готовая для ЛУТ здесь. Расположение элементов на плате - здесь. Схема блока питания:
 
  Блок питания преампа G9
 
Используем два трансформатора с двумя или одной вторичными обмотками на 15 вольт подключенными "перевёртышем" - первичную обмотку одного трансформатора включаем в сеть, ко вторичной обмотке подключаем вторичную же (!) обмотку второго трансформатора. В результате на первичной обмотке второго трансформатора мы должны получить около 220 вольт. Как вариант конечно можно использовать любой трансформатор у которого есть вторичные обмотки на 15 и 220 вольт.
 
Анодное напряжение стабилизируем регулятором TL783 (купить в Москве его можно в ЧиДе на заказ, или в фирме "Терраэлектроника" - там я брал TL783CKC в розницу за 47руб. (это дешевле, чем вам предложат TL783 в том же Митино)). Накальное напряжение стабилизируем посредством 78S12 или аналогичными стабилизаторами (7812, L7812, 78L12). Конденсаторы фильтра по 100u/350v крепятся вне платы или впаиваются в плату и отгибаются (см. фото):
 
  G9 PSU
 
Немного более подробно это блок питания описан на странице проекта G9 на сайте www.gyraf.dk. 
 
Блок питания для предусилителя/усилителя (260-350 и 12(6.3) вольт) 
 
Это блок питания из проекта предусилителя на лампах EF86 и 12AU7(ECC82) из журнала Audio&Video, опубликованный в своё время Игорем Шаевым на сайте gtlab.net. Блок питания состоит из двух раздельных плат, на которых собраны блоки питания для анодной и накальной цепи.
PDF файл с схемой, платой, схемой расположения элементов на плате, списком деталей и фотографиями собранных модулей БП лежат здесь. Полный вариант статьи проекта, из которого мы взяли блок питания - в файловом архиве на форуме (проект был выложен на сайте gtlab.net, но в последнее время ссылка на файл там не работает).
Схема блока питания:
 
 Схема блока питания на 260 и 12(6.3) вольт
  
 Схема питается от "перевёртыша" или от трансформатора с подходящими вторичными обмотками. Диодные мосты дополнительно зашунтированы плёночными конденсаторами. В блоке питания на напряжение 260 вольт - мосфет IFR740 для подавления фона 100Гц. Высоковольтная часть схемы обеспечивает "мягкий старт" подачи анодного напряжения, с задержкой в 3 секунды. Это обеспечивает отсутствие щелчков во время включения/выключения блока питания.
Я экспериментировал с анодной частью этого блока питания и подавал на его вход напряжение выше заявленных 230 вольт, для того чтобы получить на выходе больше чем 260 вольт, и запитать, к примеру, гитарный преамп Slo Recto Twin. Блок питания вполне переносит такие эксперименты, однако, экспериментируя, необходимо внимательно следить за тем, чтобы не превысить параметры конденсаторов и диодов (вольтаж на который они рассчитаны) и мощность резисторов. Резистор R7 на выходе БП сразу ставьте помощнее - от 2 ватт.
Фото собранного блока питания (плата БП на 260 вольт):
 
 Блока питания на 260 вольт
 
Накальная часть БП интересна тем, что она позволяет достаточно точно выставить напряжение на выходе блока питания в 12.6 вольт с помощью регулятора напряжения LM317 и подстроечного резистора. Кроме того, переключением джампера мы получаем на выходе БП напряжение в 6.3 вольта, в случае если есть необходимость запитать накал ламп вроде EF86 или отечественных 6Н2П и других.
     
Кенотронный блок питания (на примере EZ81(EZ80) и ТАН34) 
 
Многие ламповые аппараты традиционно питаются от блоков питания, построенных с использованием кенотронов - особого типа ламп-выпрямителей переменного напряжения. То есть в таком блоке питания вместо диодного моста применяют лампу-кенотрон. Преимуществами такого блока питания считают их особое влияние на звук (преславутая микродинамика), и щадящий режим питания анодных цепей ламп - напряжение на анодах ламп усилительных каскадов возрастает более "плавно", постепенно, по мере того как кенотрон "прогревается" и постепенно входит в рабочий режим.
 
Для примера рассмотрим блок питания популярного гитарного усилителя Marshall 18 Watt на кенотроне EZ80(EZ81). Этот кенотрон достаточно распростронён, купить его к примеру в Москве на Митинском рынке можно не более чем за 100руб. Можно применять и отечественные аналоги (естествнно учитывая цоколёвку).
Схему Marshall 18 Watt можно посмотреть на сайте http://www.18watt.com/ (для того чтобы скачать схему необходима регистрация) или у нас на сайте
Схема блока питания (.pdf версия здесь):
 
 Блок питания на кенотроне EZ81
В качестве силового трансформатора лучше всего использовать трансформаторы серии ТАН, которые позволяют собрать на вторичных обмотках напряжение 600 вольт (два раза по 300 вольт). Плюс минус 20-40 вольт - не сильно существенно. Стоит обратить внимание - на схеме указаны напряжения в 300 вольт - это напряжения которые мы подаём на каждый анод кенотрона, то есть, если измерять напряжение относительно средней точки (середины собранной нами обмотки на 600 вольт), то мы увидим соотвественно 300 вольт. Наличие средней точки обязательное условие - собранная нами обмотка должна делиться средней точкой ровно пополам - по 300 вольт. В принципе можно посмотреть даташит кенотрона EZ80 (EZ81) - всё сразу станет ясно. Накал кенотрона питаем от отдельной накальной обмотки! После кенотрона (с вывода лампы №3) получаем 270 вольт (относительно земли). После CRC фильтра (два конденсатора и резистор) - мы получим то что нам нужно для питания анодов ламп усилительных каскадов прибора - около 325 вольт. Накалы ламп усилительных каскадов питаем от отдельной накальной обмотки трансформатора (отдельно от накала кенотрона), "среднюю точку" этой обмотки - на землю(!), иначе будут проблемы с фоном (накальные обмотки ТАНов не имеют настоящей "средней точки", но как правило накальная обмотка имеет дополнительный отвод обмотки - им накальная обмотка "делится" на две - на 5 вольт и на 1.3 вольт. Этот отвод можно попробовать использовать в качесве средней точки - по крайней мере на практике таким образом мне удвалось решить проблемы с фоном, источником которого служил невыпрямленный накал. Традиционнно провода накала скручиваем в витую пару. 
Вот пример блока питания на примере трансформатора ТАН34. Вариант в .pdf - здесь.
 
 Блок питания на кенотроне EZ81
 
Трансформаторы ТАН иногда имеют первичную обмотку разделённую пополам - для того чтобы их можно было применять в сети с напряжением 127 вольт. Маркируются такие ТАНы примерно так - "ТАН34-127/220-...". Поскольку в розетке у нас 220 вольт, у таких ТАНов нам нужно обьединить первичные обмотки каждая из которых рассчитана на 127 вольт. Если мы не сделаем этого, и подадим на обмотку, рассчитанную на 127 вольт, 220вольт - наш ТАН выйдет из строя, произойдёт межвитковое замыкание в первичной обмотке. 
Как правило выводы ТАНов пронумерованы, так что  проблем возникнуть не должно. Обязательно сверяйтесь с таблицей праметров ТАНов - какая вторичная обмотка выдаёт какое напряжение и какими цифрами маркируется.
 
Сначала подключите первичную обмотку в сеть. Для того чтобы предотвратить возможное короткое замыкание в электросети, первый раз подключать первичную обмотку трансформатора следует последовательно с лампой накаливания (обычной лампочкой) на 220в мощностью 70-100ватт. Если в обмотке трансформатора произойдёт замыкание ток потечёт через нить накала лампы и лампочка загорится. Короткого замыкания в электросети не произойдёт. Аккуратно(!) убедитесь что трансформатор не греется и не гудит. Гудеть трансформатор вполне может если его катушка плохо закреплена на магнитопроводе ("каркасе" трансформатора), как исправить это положение - отдельная история (нужно проварить трансформатор в прафине или закрепить катушку каким-то другим способом). После того как мы включили трансформатор в сеть меряем напряжения на его вторичных обмотках (делаем это аккуратно - ещё раз напоминаю о технике безопасности, высокое напряжение опасно для жизни!).
 
Удостоверились что нужные обмотки выдают то, что им положено, выключаем трансформатор из сети и соединяем вторичные обмотки так чтобы получить две обмотки по 300 вольт. Кроме ТАН34 нам в принципе подойдут трансформаторы - ТАН19-ТАН26, ТАН33-ТАН40, ТАН47-ТАН54, и так далее. Подключаем накальную обмотку к накалу кенотрона, крайние выводы собранной нами обмотки - на аноды ламп, другие концы собранных обмоток обьединяем и выводим на землю - на минусы конденсаторов питания и на корпус (см. блок-схему выше). Ни в коем случае не "заземляемся" на батарею отопления и подобные конструкции - делать этого категорически нельзя!
Фильтр собираем из двух высоковольтных конденсаторов - по даташиту EZ80(81) суммарная ёмкость фильтра не должна превышеть 50 микрофарад, можно взять конденсатор 33u на 350-450 вольт и 16u или 22u на 350-450 вольт, либо два конденсатора ёмкостью 22u на то же напряжение. Резистор мощностью не менее 2Ватт. В принципе фильтр можно организовать с дросселем, но фильтры это уже отдельная тема.
 


( 2 Голоса )
 

Комментарии  

 
0 #1 JeraFF 29.01.2013 19:09
по ссылке про "Двухполярный блок питания на 15/18" http://forum.rmmedia.ru/showthread.php?t=100109
В списке деталей есть ошибки:
1.не указан диод D1 - 1N4003
2.не правильно указана емкость конденсаторов C6-C11 (на схеме указано верно).
 
 
+2 #2 Novo 21.10.2013 14:50
Хорошая информация!
 
 
0 #3 Андрей 29.10.2017 10:48
Очень полезная информация! Спасибо!
 
© 2020 diyfactory.ru. Все права защищены.