Стабилизатор напряжения для усилителя мощности

Анализ схем питания усилителей мощности позволяет сделать вывод о том, что радиолюбители для питания своих усилителей используют простейшую связку: двухполупериодный выпрямитель Гретца и конденсаторный фильтр. Казалось бы, большего и не надо, однако если учесть, что если мы хотим добиться небольшого уровня пульсаций, требуется использовать конденсаторный фильтр большой емкости. А большие емкости, да еще и на необходимое напряжение, стоят денег. Да и целесообразность использования больших емкостей весьма сомнительная, в особо клинических случаях ток зарядки конденсаторов при включении может убить выпрямительные диоды, приходится городить софт-старты. О пользе же стабилизированного питания говорилось не раз, я лишь подтвержу известное дополнительной иллюстрацией:


На иллюстрации представлена осциллограмма простейшего параметрического стабилизатора (красный сигнал) и конденсаторного фильтра (розовый). Естественно, конденсаторный фильтр присутствовал и там и там, однако, в случае параметрического стабилизатора, емкость была занижена в два раза (2200мк против 4700мк).

1. Вследствие меньшей емкости скорость нарастания у параметрического стабилизатора выше x ms = 3.77ms, y ms = 4.98.
   
   
2. Сохранение номинального напряжения у параметрического стабилизатора длилось дольше x ms = 5ms, y ms = 1.76ms
   
   
3. Длительность пульсации у параметрического стабилизатора меньше x ms = 6.98ms, y ms = 8.34ms
   

Видно, что пульсации стабилизированного блока преобладают над пульсациями нестабилизированного блока. Итак, задача стояла следующая, разработать стабилизатор с низкими уровнями пульсаций, что и было сделано. Он задумывался для питания общеизвестной схемы Джона Худа усилителя в классе «А», в интернете более известной как «Ультралинейный усилитель класса А» .

Характеристики стабилизатора напряжения

• Номинальное напряжение на выходе стабилизатора: +20В, однополярное
  
• Номинальный (максимальный) ток нагрузки: 2А (3А)
  
• Расчетная выделяемая мощность при токе 2А: 10Вт
  
• Амплитуда пульсаций, при номинальном токе: 1,089В (в фильтре С1) и 0,017В (в фильтре С1С2)
  
• КПД: 79,6%
  
• Ток покоя: 0,017А
  

Принципиальная схема стабилизатора напряжения для усилителя

С понижающего трансформатора Tr1 переменное напряжение поступает на двухполупериодный выпрямитель Гретца VDS1, постоянное напряжение с которого фильтруется конденсаторным фильтром С1С2. Далее, для работы источника опорного напряжения VD1, включено двойное токовое зеркало (ТЗ) на элементах VT1, VT2, VT3, VT4, R1, обеспечивающее бОльшую нагрузочную способность стабилитрона. Транзисторы VT5, VT6, включенные по схеме Шиклаи, играют роль «следящей базы», сравнивая напряжение с делителя R5, R6, R7 с напряжением на VD1, выдают результат на буфер, выполненный на элементах VT7, VT8, VT9, VT10. Можно заметить, что коэффициент передачи тока буфера будет велик, но это необходимая мера, поскольку базовый ток транзистора VT10 в данном случае оказывает ничтожное влияние на источник опорного напряжения, при необходимости VT8, VT10 можно исключить, соединив коллектор VT9 с базой VT7, а на базу VT9 соединить с коллектором VT4. Также в стабилизатор встроена защита от короткого замыкания на выходе стабилизатора, построенная на R8, VD2, VD3, VT11. Конденсатор С3 необходим, без него стабилизатор не запустится. Если возникнет необходимость в питании усилителя с двухполярным питанием, собирается точно такая же схема для отрицательного плеча, при этом необходимо изменить проводимость транзисторов, полярность подключения диодов, стабилитрона, конденсаторов. Соединение должно выглядеть так:

Немного осциллограмм:

Выходное напряжение при номинальном токе, удвоенный конденсаторный фильтр (С1С2, как на схеме).


Выходное напряжение при номинальном токе, одиночный конденсаторный фильтр С1

Примечания по схеме:

1. VT 7-VT8– на радиаторе, площадью не менее 150см2;
   
   
2. Если выходное напряжение отличается от расчетного, необходимо изменить сопротивление подстроечного резистора.
   
   
3. В схеме использованы резисторы с 5% допуском МЛТ-0,125-0,25, R9 – МЛТ-1
   
   
4. Электролитические конденсаторы Jamicon TK, SAMWHA
   

В общем использование данного БП для питания усилителей на распространённых микросхемах - УМЗЧ средней мощности, а также транзисторной схемотехники, значительно улучшает качество воспроизведения, особенно в НЧ области звука.

Автор: sheriff