Умножитель ёмкости в фильтре блока питания усилителя класса "A". Давим пульсации и фон

Часто случается, что паяльщики обращаются к схемотехнике УЗЧ класса «А» с целью добраться до «того самого, офигительного звука», будь это классические усилители Джона Линсли-Худа, Нэльсона Пасса или множества вариантов из Сети, например наш Project-3 «Symphonic Alfa».
К сожалению, при этом не все самодельщики принимают во внимание, что усилители класса «А» требуют использования источника питания с очень низким уровнем пульсаций. А это приводит к непобедимому фону и последующему разочарованию.

Фон — неприятная штука, почти метафизическая. Слишком много причин и механизмов возникновения. Методов борьбы описано тоже много: от правильной прокладки проводов до изменения схем.
Я сегодня хочу обратиться к теме «кондиционирования» питания УЗЧ. Будем давить пульсации!

↑ Австралийская схема

Предлагаемая схема фильтра очень проста и не является ни секретом ни новинкой. Полистайте старые книжки и наверняка найдете её. В зарубежных источниках схема обычно называется «умножитель ёмкости», «фильтр с умножителем ёмкости» (Capacitance Multiplier).

Тех, кто пожелает разобраться с темой досконально, отправляю к подробной статье Рода Эллиотта

А тем, у кого руки уже потянулись к паяльнику, коротко скажу, что эквивалентом такого фильтра послужил бы конденсатор ёмкостью приблизительно равной ёмкости конденсатора в базе транзистора, умноженной на коэффициент передачи транзистора.
Т.е. мы получим около 1 Фарада (миллион мкФ!) при h21 транзистора = 1000 и конденсаторе 1000 мкФ.

↑ Выбираю дарлингтон. Схема v.2

Среди современных дарлингтоновских транзисторов легко найти вариант с высоким коэффициентом передачи, подходящий по мощности, вольтажу, типу проводимости. Поэтому для своего варианта фильтра я решил взять один готовый дарлингтон, а не городить его из двух обычных транзисторов, как в схеме Эллиота. Кроме того мне требовалось только одно положительное плечо.

Эти неловкие каракули — мой первый опыт использования CAD-пакета EAGLE



Мне приглянулся дарлингтон BDW93C от ST: отличные характеристики (см. даташит внизу), невысокая цена, удобный корпус TO-220. Транзистор был добыт и с успехом проверен в деле. Этот простейший фильтр на BDW93C работает замечательно, давит пульсации и соответственно фон, очень эффективно.

↑ GoldSmith + Symphonic + Умножитель емкости БП

Достаточно сказать, что применение фильтра позволило воплотить изначально задуманное объединение питания наших ЦАПа и ушника в классе «А» (GoldSmith + Symphonic). Т.е. можно использовать один штатный малогабаритный трансформатор ЦАПа для питания обоих устройств.

↑ Правильная печатка

Желающим попробовать идею на практике предлагаю печатку, рассчитанную на установку некоторых элементов с наших Проджектов. В прочих случаях можно применить любые подходящие трансформаторы и радиаторы.
Размер печатки 115×50 мм. Печатка разведена в пакете EAGLE с учетом требований, изложенных в статье Эллиотта.

↑ Объем переделок в P-3, P-1

Итак, снимаем с платы ЦАПа трансформатор, а с платы ушника — ненужный более стабилизатор 7812 и радиатор. Собираем фильтр, проверяем, включаем, мерим. В зависимости от положения подстроечного резистора разница между входным и выходным напряжением фильтра может составить несколько Вольт.

Подаём питание на ЦАП (ноги конденсатора С1 — 2200 мкФ) и на ушник (ноги конденсатора С18 — 470 мкФ) свитыми проводами с выхода фильтра.
Мерим и устанавливаем выходное напряжение под нагрузкой. Я себе выставил 9,5 В при входном напряжении ок. 11,7 В.
Радиатор при работе тёплый, но очень далек от критического нагрева.

Соединяем сигнальные выходы ЦАПа с переменным резистором и входами ушника нетолстым экранированным проводом. Экран должен быть плотным, сплетенным. Длинна неэкранированных концов не более 10 мм.

↑ Результат

Вот и всё. Отныне имеем питание от мелкого штатного трансика и полное отсутствие вредного влияния пульсаций: ни фона, ни шума, ни «гммм», ни «хссс», ни «псс» и полная тишина при отсутствии сигнала.
Заметьте — это прямо в уши, ведь слушаем наушниковый усилитель.

Описанный фильтр конечно можно применить и для УЗЧ в классе «АВ» (необходимо увеличить ёмкости — см. статью Эллиотта) или для двухполярного БП и пр.
Друзья, всем удачи!

↑ Файлы

Схема и печатка в формате EAGLE. Угощайтесь, тут бесплатный свежий EAGLE.
🎁ОБНОВЛЕНО! datagor-power-filter.zip  98.34 Kb ⇣ 97

Даташит дарлингтона BDW93C
🎁bdw93c.7z  61.12 Kb ⇣ 371

Архив упомянутой статьи Рода Эллиотта
🎁capacitance-multiplier-power-supply-filter.7z  139.07 Kb ⇣ 527

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации