Ламповый усилитель «Profundo» с импульсным блоком питания

Около 20 лет назад я сделал для себя небольшой ламповый усилитель из деталей от старых телевизоров, радиол и магнитофонов. Прошло время и конденсаторы превратились в резисторы, слушать музыку стало невозможно. Посетила мысль, а не сделать ли мне новый усилитель, и, желательно, компактный.

↑ Предыстория проекта

Около 20 лет назад я сделал для себя небольшой ламповый усилитель из деталей от старых телевизоров, радиол и магнитофонов. Усилитель использовался на работе для прослушивания музыки с выхода интегрированной аудиокарты компьютера, без претензий к параметрам и внешнему виду. Блок питания был сделан на отдельном шасси, в фильтрах использовал конденсаторы от старых телевизоров.




В последствии я покрыл деревянные боковые вставки усилителя и блока питания прозрачным лаком для лучшего внешнего вида. Сфотографировал уже после разборки, без деталей.



Прошло время и конденсаторы превратились в резисторы, слушать музыку стало невозможно. Посетила мысль, а не сделать ли мне новый усилитель, и желательно по компактнее? Конечно, хотелось, что ни будь красивое и необычное.

Такое:



или такое:



Но это вряд ли, такими талантами я не обладаю. Увидел на Али вот такой усилитель.



Уже ближе к моим возможностям, можно сделать что-то похожее по дизайну.

↑ Корпус, детали, схема

Поискал в закромах что ни будь, что могло бы стать корпусом нового усилителя. Подвернулся обрезок от какого-то старого прибора. Почти то, что нужно.



Забегая в перёд, я скажу, что корпус оказался крайне неудобным для монтажа и наладки схемы. Детали крепятся к верхней и нижней стенкам изнутри, и подбираться к ним достаточно сложно, о рациональном расположении деталей и блоков я просто молчу. Необходимо увеличивать длину соединительных проводов, поскольку нужно сначала подсоединить провода, а затем установить блок внутрь.
Чтобы всё влезло в имеющийся корпус, пришлось воспользоваться опытом Александра (aka Tank). Импульсный блок питания был заказан на Али. Схема усилителя из журнала «Радио» № 5 за 2012 г. Трансформаторы взяты от старого усилителя. 20 лет назад я собственноручно вытаскивал их из двух одинаковых телерадиол «Беларусь 110».
По схеме должны быть такие:
Ш16×29
Первичная обмотка ПЭЛ 0,1 2400 витков
Вторичная обмотка ПЭЛ 0,5 64 витка
Вторичная дополнительная ПЭЛ 0,1 650 витков
На самом деле такие:
Ш16×29
Первичная обмотка ПЭВ-1 0,12 3000 витков R = 560 Om
Вторичная обмотка ПЭВ-1 0,47 146 витков R = 2 Om
L = 20 Гн при I = 20 mA U~ = 50 V

Авторы рекомендуют использовать для этой схемы трансформаторы ТВ-2А на нагрузку 4 Ома. Количество витков первичной и вторичной обмоток ТВ-2А W1=2400, W2=86, коэффициент трансформации 27,9.
Имеющиеся трансформаторы были перемотаны:
Первичная обмотка ПЭВ-1 0,17 2400 витков R=275 Om, L~10 H
Вторичная обмотка ПЭВ-1 0,62 86 витков R~0,5 Om
Секционирование минимальное, ½ первичной обмотки, вторичная обмотка и ½ первичной обмотки, немагнитный зазор — один слой бумаги от принтера. У заводского трансформатора зазор был за счёт неровности набора сердечника.

Первоначально был план подключить выходную лампу в ультралинейном режиме с отводом от 50% витков. Ни чего хорошего из этого не получилось. Первая лампа работает с пониженным напряжением и видимо, на нелинейном участке. Скорее всего, авторы реализовали компенсацию нелинейности режима первой лампы, режимом работы второй лампы при определённых напряжениях на анодах ламп.



Сам усилитель смонтирован на лепестках ламповых панелек, между панельками VL1 и VL2 создана локальная шина земли из толстой проволоки. Подстроечные многооборотные резисторы R3, конденсаторы С3 в цепи общей обратной отрицательной связи и мощные резисторы R6 крепятся рядом к несущей стальной пластине. С4 распаяны на лепестках первичной обмотки выходных трансформаторов. Общая земля сделана у входных разъёмов, в эту точку приходят все провода локальной земли. На фотографии расположения деталей — С2 между катодом и землёй (соответственно схеме авторов).




Сначала был собран черновой вариант в корпусе по схема авторов с лампами 6Ж1П в первом каскаде.





Авторы указывают, что схема склонна к самовозбуждению. С импульсным блоком питания я с этим столкнулся сразу. «…Конденсаторы С2 и С4 предотвращают самовозбуждение на высоких частотах…». Не совсем понятно, как конденсатор С2, включенный параллельно катодному резисторы VL1 препятствует самовозбуждению. Чтение, раздумья, поиски решения. После включения конденсатора С2 параллельно первой сетке и катоду, самовозбуждение усилителя прекратилось.

↑ Настройка и регулировка усилителя

Авторы предлагают использовать в первом каскаде лампы 6Ж5П или 6Ж1П. В окончательном варианте усилителя в первом каскаде использованы лампы 6Ж38П. Настройка выполнена по рекомендациям авторов. На катоде VL2 выставляется 50 Вольт с помощью резистора R3 (можно предварительно выставить 250 Ом). На вход усилителя подаётся сигнал 0,3 Вольта, R1 примерно на 3-4 часа. Изменяя сопротивление R3, добиваемся 3,5 Вольта на выходе на нагрузку 4 Ома. Очень желательно иметь кроме вольтметра ещё и осциллограф, пусть самый простой, как у меня. При переменном напряжении 3,5 Вольта на нагрузку 4 Ома и неизменённой синусоиде получаем номинальную мощность усилителя 3 Ватта.




При 3,5 Ваттах появляются ограничения.



Пытался по совету Александра снизить пульсации источника питания включением синфазных дросселей от старых компьютерных блоков питания. От этой идеи пришлось отказаться потому, что усилитель самовозбуждался на частоте ~ 100 кГц.
Амплитуда пульсации напряжения в высоковольтной (250 Вольт) цепи при подключении эквивалента нагрузки (мощный резистор) составляют около 300 мВольт. По низковольтной (6,3 Вольта) цепи при нагрузке на резистор и силе тока ~ 1,9 А, пульсации около 150 мВольт, что не критично.




Это укладывается в «допустимый» диапазон для однотактных каскадов 0,1 — 0,5%.



Из-за близкого расположения выходных трансформаторов к блоку питания, происходила наводка на частоте ~ 30 кГц, которая модулировала слышимый шум в СЧ диапазоне.
На черновом варианте усилителя с подключенной резистивной нагрузкой 4 Ома на выходе присутствовали пульсации с амплитудой 150 — 180 мВольт.



В окончательном варианте усилителя, с установленным экраном между блоком питания и усилителем, с дополнительным дросселем и конденсатором после блока задержки, с подключенной колонкой сопротивлением 4 Ома амплитуда пульсаций на выходе составляют около 15 мВольт на частоте около 30 кГц.

↑ Блок питания усилителя

Блок питания УНЧ импульсный, заявлено два напряжения — 250 V, 0,15 A и 6,3 V, 4,5 A. Александр Tank описал этот блок питания в своей статье «Китайский импульсный блок питания от GHXAMP для лампового усилителя. Тест-обзор».
Единственное, что я изменил в блоке питания, это дроссель в высоковольтной цепи. Вместо 5 mH 10 Om я поставил 10 mH 10 Om. Дополнительно, после блока задержки, установлен ещё один дроссель 10 mH 10 Om и конденсатор на 100 мкФ, чтобы минимизировать щелчки при включении реле.



Блок питания отгорожен от деталей усилителя и выходных трансформаторов стальным экраном Г-образной формы, толщиной 1 мм.

↑ Блок задержки накального и анодного напряжений

Каскады усилителя имеют непосредственное соединение, поэтому использован блок задержки подачи накального и анодного напряжения Владимира Тимофеева. Использованы реле на 12 Вольт. Первоначально я планировал запитать этот блок и реле от небольшого трансформатора из универсального адаптера. Если помните, одно время они были популярны. Обещано 9 Ватт мощности и 500 мА при напряжении 12 Вольт. При этом габаритная мощность трансформатора составляет около 2,2 Ватт.




Из-за наводок и сильного нагрева, трансформатор был заменён на ещё один импульсный блок питания 12 В 1 A.



Чтобы блок задержки работал в штатном режиме, вместо диодного моста установлен генератор импульсов на 50 Гц. Спасибо за идею автору блока задержки Владимиру. Поискал на Али простейший генератор минимального размера, что бы установить его вместо диодного моста.




Генератор пришёл неисправный, пришлось создать вот такого уродца.




Всё собрано в корпус, соединено, проверено на исправность и настроено.

↑ Переделка колонок «Вега 3АС-2»

Колонки от «Веги 312». Изображения оригинальных колонок 3 АС-2 взяты с сайта LdSound.


Технические характеристики «Вега 3АС-2»:
Широкополосная АС в закрытом корпусе (ЗЯ)
Диапазон частот: 125 — 10000 Гц
Чувствительность: 90 дБ
Номинальная мощность: 3 Вт
Долговременная мощность: 4 Вт
Сопротивление: 4 Ом
Размер (ВхШхГ): 376×262×190 мм
Вес одной АС: 6 кг

Первоначально эти колонки выглядели не очень привлекательно, они долго жили в саду, потом хранились в гараже. Ткань на грилях выцвела и была с какими-то жёлтыми разводами. Поскольку ткань приклеена к передней стенке + металлическая декоративная рамка, то замена ткани эквивалентна разборке колонок на составные части. Я покрасил металлические рамки и ткань грилей акриловой краской из баллончика. Все внутренние швы промазал силиконовым герметиком, к бортику крепления задней стенки приклеил уплотнитель из изолона.
Отверстие для провода заделал клеем ПВА, смешанным с опилками, в задние стенки установил терминалы для подключения проводов.
Мешки с ватой оставлены родные.

Динамики 3ГД-38 (5ГДШ-1-4) я заменил на недорогие автомобильные JVC CS-J610U. Динамики 3ГД-38 в моих экземплярах колонок были установлены на шпильки с резьбой и прикручены к передней панели гайками. Чтобы установить новые динамики, шпильки пришлось спилить. Можно было бы их и вытащить, но тогда пришлось бы убирать ткань грилей и т. д. (смотри выше).



Для динамика производителем заявлены следующие параметры: 30 Вт, 35 Гц — 20000 Гц, 4Ω, 92 дБ. Судя по размеру магнита, максимум в пике 10 Вт. НЧ 35 Гц — это тоже из области фантастики. При прослушивании сигналов с тестовых дисков, звук начинают воспроизводить от 55 — 60 Гц, играть от 80 — 90 Гц. Про верхние частоты не могу н
и чего сказать. Скорее всего, производитель не лукавит, а сильно лукавит. Это как воспроизведение колонкой Radiotehnika S-90 частоты 25 Гц по уровню — 15 дБ. Но мне это не принципиально.
Недавно я выяснил, что выше 16 кГц уже не слышу, очень жаль.

↑ Результат моих усилий

В итоге получилось вот так:


На лицевую панель усилителя вынесена индикация готовности к работе. Первый светодиод — индикатор сети, второй — индикатор включения полного напряжения накала и третий — готовность усилителя к работе. Задержка подключения анодного напряжения составляет около 1 минуты 15 секунд. Немного великоваты габариты колонок, на столе занимают много места. Думаю, что будет лучше повесить их на стену. Но поскольку это помещение не постоянное и мешает кислородная разводка на стене, придётся потерпеть и слушать так.

↑ Литература

1. Журнал «Радио» 2012 г. № 5 стр. 16 «Profundo»* — ламповый усилитель звуковой частоты. С. Ахматов, Д. Санников, г. Ульяновск.
2. «Справочник начинающего радиолюбителя» Государственное энергетическое издательство 1961 г. Москва, Ленинград.
3. Журнал «Радиолюбитель» 2013 г. № 1 стр. 8-11 «Таймер для „мягкого“ включения лампового УНЧ» В. Тимофеев.

↑ Ссылки

1. «Китайский импульсный блок питания от GHXAMP для лампового усилителя. Тест-обзор.»
2. 3 АС-2 «Вега»

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации