Начало » Усилители » Усилители на лампах » Фильтр питания на полевом транзисторе для лампового усилителя

 
 
 

Фильтр питания на полевом транзисторе для лампового усилителя

15.05.15   Chugunov   59 670   28  

Фильтр на полевом транзисторе для лампового усилителя давно и заслуженно пользуется популярностью у радиолюбителей. Очень многие сделали его, но не все удовлетворены результатом. Поэтому надеюсь, что вам будет интересно узнать, что у меня получилось и какие при сборке могут возникнуть проблемы.

Схема фильтра питания на полевом транзисторе


Наиболее популярна схема на рисунке слева. Поскольку я чуть-чуть изменил её для своих целей, привожу так же мой вариант справа.
Я использовал полевые транзисторы от неисправных электронных балластов для галогеновых ламп в обычном корпусе ТО-220, цоколёвка стандартная, как у большинства полевых транзисторов. Удобно добавить цепь R5R6C2 для создания постоянного смещения, подаваемого на нити накала ламп.

Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.

Обратите внимание, что для фильтрации напряжения 250 В и тока до 0,5 А взяты транзисторы с допустимым напряжением К-Э примерно 50 В и стабилитроны с рабочим током 0,03 А.
Сделать фильтр на полевых транзисторах с напряжением 600…800 В и током от 3 А, конечно, гораздо проще.

По моему скромному мнению, названия «электронный дроссель» или «умножитель ёмкости», принципиально неверны. Это калька с иноязычных терминов для «домохозяек». Разница принципиальна: дроссель и конденсатор НАКАПЛИВАЮТ энергию, отдают её быстро, а транзисторный фильтр этого не может. Поэтому настоящий дроссель был бы лучше, если бы не обладал рядом недостатков: большим весом и габаритами, высоким активным сопротивлением, большим полем рассеяния.

С точки зрения чистой аудиофилии, классический сглаживающий LC фильтр лучше, форма напряжения и тока после него должна получаться более гладкой.

Транзисторный фильтр позволяет плавно увеличивать напряжение на выходе. Название «УЗФ» – Узел Задержки тоже не совсем удачно. Задержка происходила бы с помощью реле срабатывающего от таймера, здесь – не задержка, а плавное нарастание напряжения.

При изготовлении усилителя для наушников и УНЧ для АС на лампах 6Н3П и 6П14П мне полностью побороть фон удалось только с помощью данного транзисторного фильтра.

Модульная конструкция

На мой взгляд, удобно делать типовые модули, например, такие.

В качестве теплоотвода использованы радиаторы размерами примерно 45×45х5 мм от древних компьютерных плат.
Нетипичен монтаж деталей со стороны фольги и использование отрезков лужёного провода от выводов деталей для точек подключения. Это сделано для упрощения монтажа – плата держится на выводах полевого транзистора (и плотно прилегает к нему) достаточно прочно, транзистор с платой крепится одним винтом к теплоотводу. Сначала я предусмотрел вторую точку крепления платы к радиатору, затем от неё отказался. На фото достаточно хорошо виден монтаж.
В целях безопасности использованы изоляционные втулки и прокладки.

Весьма рекомендую, иначе на корпусе теплоотвода будет напряжение 300 Вольт.

Применённый транзистор 03N60S5 в корпусе ТО-220, при комнатной температуре окружающей среды может рассеивать до 2 Ватт. Суммарный ток однотактного стереоусилителя на 6Н3П и 6П14П примерно 0,1 А, при падении напряжении на фильтре порядка 20 В, тепловая мощность будет как раз 2 Ватта, поэтому даже небольшой теплоотвод легко справится со своей задачей.

Если использовать фильтр на каждый канал, каждый транзистор будет рассеивать всего 1 Ватт. Но это в установившемся, статическом режиме, а вот при включении питания падение напряжения на фильтре будет значительным, тепловая мощность тоже. Поэтому теплоотвод необходим, особенно пока не закончатся переходные процессы.

Первый вариант платы был под малогабаритные теплоотводы, он может быть использован при недостатке места (конденсатор на первом фото снят для наглядности).


Несколько замечаний по выбору деталей

Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.


Есть немало споров: нужен или нет делитель R1R2 на входе фильтра и будет ли фильтр работать без него. Почему у одних фильтр без делителя работает нормально, а у других – нет. Оказалось, что всё зависит от утечки конденсатора С1.

Я испробовал около десятка конденсаторов 10 и 22 мкФ на напряжение 400 и 450 В при входном напряжении около 300 В.

Оказалось, что при оксидном (электролитическом) конденсаторе фильтр хорошо работает и без делителя. За счёт утечки в конденсаторе совместно с резистором R3 образуется делитель и падение напряжения на фильтре вполне достаточно (от 10 В и более). Мало того, в результате установки новых только что купленных конденсаторов, падение напряжения составило вместо 20 В (со старым выпаянным конденсатором) более 50 В. Нагрев резко увеличился, а выходное напряжение упало.

Потребовалась многочасовая формовка новых конденсаторов, и всё равно, утечка у конденсаторов 22 мкФ оказалась заметно выше, чем у 10 мкФ. Формовка, конечно, должна быть без подключённого усилителя.


Утечка плёночных конденсаторов будет многократно меньше, поэтому с ними делитель на входе необходим, иначе на выходе фильтра может быть «пила», как на входе. В любом случае надо контролировать падение напряжения на транзисторе фильтра, оно должно быть более 10 В.

Вооружённым глазом

Теперь посмотрим на осциллограммы напряжений на входе и выходе фильтра.

Размах от пика до пика 6 В. На входе фильтра – выпрямительный мост и ёмкость 120 мкФ, на выходе две ёмкости 120 мкФ, ток потребляемый усилителем 0,1 А.

Размах пульсаций на выходе примерно 6 мВ (соответствует синусоидальному сигналу примерно 2 мВ), форма пульсаций более гладкая, подавление пульсаций около 1000 раз! (масштаб на фото, конечно, разный).

Для подавления возможных помех на радиочастотах можно поставить дополнительный LC-фильтр. Для меня в этом не было необходимости – фон и помехи на слух отсутствовали. В усилителях более высокого класса дополнительный LC-фильтр (с небольшой малогабаритной индуктивностью) желателен.

Общие рекомендации

Ввиду высоких напряжений и влияния утечек, промывка платы совершенно необходима. Между деталями и платой должен быть небольшой зазор.
После настройки платы желательно покрыть её со стороны фольги слоем лака «Plastik» или аналогичным.


Делитель R1R2 позволяет плавно регулировать напряжение на нагрузке и гасить, при необходимости, лишнее напряжение. В усилителе для наушников я погасил примерно 50 В. Это проще, чем менять силовой трансформатор.
Плавная подача напряжения полезна для ламп и сглаживает переходные процессы.

Надо отметить, что замыкания в нагрузке недопустимы – транзистор фильтра моментально выйдет из строя. На время предварительной настройки, если нет уверенности в монтаже усилителя и исправности элементов, фильтр даже можно заменить постоянным резистором, например, МЛТ-2. Для данного усилителя при токе потребления 0,1 А и падении напряжения на фильтре 20 В, годится резистор МЛТ-2 200 Ом.

Изготовление универсальных плат фильтров «впрок» я считаю простым и полезным. Платы не нуждаются в настройке. Требуется только отформовать конденсаторы, особенно если они новые и проверить входное и выходное напряжение, а при необходимости – подстроить последнее.

Просмотр напряжений на входе и выходе фильтра желателен. Во избежание выхода осциллографа из строя, напряжение надо подавать на его закрытый вход.

Заодно выяснилось, что разделительный конденсатор на входе С1-94 обладает утечкой, поэтому для наблюдения на пределе «10 мВ» пришлось включать его через дополнительную качественную (конечно, не «электролит») ёмкость с полипропиленовым диэлектриком.

Файлы

Прилагаю файл с принципиальной схемой и рисунком печатной платы.
Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.



Приятного творчества!

Камрад, смотри полезняхи!

Сергей (Chugunov)
РФ, Москва
Профиль Chugunov
О себе автор ничего не сообщил.
 

Читательское голосование

Нравится

Статью одобрили 207 читателей.

Для участия в голосовании зарегистрируйтесь и войдите на сайт с вашими логином и паролем.
 

Поделись с друзьями!

 

 

Связанные материалы

 

Схема на Датагоре. Новая статья Taschibra (Ташибра, Tashibra). Лабораторный импульсный блок питания. Часть 2. ЛБП на компараторах + блок защиты... Продолжая тему о быстром изготовлении лабораторного блока питания (далее ЛБП) из доступных...
Схема на Датагоре. Новая статья Транзисторный фильтр питания с высоким КПД для аудиоаппаратуры... При создании прибора для ремонта телевизоров мне потребовался регулируемый источник питания 30-300...
Схема на Датагоре. Новая статья Частотный детектор на двухзатворном полевом транзисторе... Для демодуляции частотно-модулированных (далее – ЧМ) сигналов традиционно используют дробовый...
Схема на Датагоре. Новая статья УМЗЧ класс "А". С лампами, но не ламповый!... Если посмотреть на фото этого усилителя, то первое, что приходит в голову: «Очередной гибридник с...
Схема на Датагоре. Новая статья Энциклопедия устройств на полевых транзисторах. Дьяконов В. П., Максимчук А. А., Ремнев А. М., Смердов В. Ю.... Энциклопедия устройств на полевых транзисторах. Дьяконов В. П., Максимчук А. А., Ремнев А. М.,...
Схема на Датагоре. Новая статья Реинкарнация компьютерных БП. Часть 4... Завершая статью четвертой ее частью, представляю схему еще одного преобразователя, являющегося по...
Схема на Датагоре. Новая статья Простые импульсные блоки питания... Несколько раз меня выручали блоки питания, схемы которых стали уже класическими, оставаясь простыми...
Схема на Датагоре. Новая статья Гибридный усилитель для наушников c полевыми транзисторами.... Давно хотелось послушать как же лампа с камнем в тандеме звучат. Решил собрать гибридный усилитель...
Схема на Датагоре. Новая статья Проект «BRASS». Часть 1. Ламповый усилитель по Нобу Шишидо и винил-корректор... Здравствуйте уважаемые читатели нашего любимого портала Datagor.ru! Меня не было слышно около года....
Схема на Датагоре. Новая статья Ламповый усилитель для наушников 32 Ом PHILLIPS SHP1900. Проект VINTAGE... Приветствую вас, жители датагории! Хочу рассказать, как всё начиналось. В последнее время...
Схема на Датагоре. Новая статья Девятый Дзен Нельсона Пасса. Усилитель класса "А" (Nelson Pass Zen 9)... Впервые по русски! Усилитель «ZEN 9» Автор Нельсон Пасс (Nelson Pass) ВведениеПри создании...
Схема на Датагоре. Новая статья Soft-start на MOSFET и выключатель питания для УНЧ и других устройств... Привет, друзья! Делал я как-то УНЧ с конденсаторами фильтра БП по 50.000 мкФ в плече. И задумал...
 

Общаемся по статье 💬

Фильтр питания на полевом транзисторе для лампового усилителя

Комментарии, вопросы, ответы, дополнения, отзывы

 

Назад Вперед
<

Chugunov

Сергей Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 17 от 18-05-15, 3:34.
  • С нами с 30.09.2009
  • 365 комментариев
  • 32 публикации
 
Игорь / AudioKiller, спасибо!
Естественно, что измерения относятся к моему однотактному усилителю на 6П14П с моим трансформатором, но думаю, что для подобных усилителей цифры и номиналы могут служить ориентиром (схема и даже номиналы не мои). Я хотел привести конкретный, а не абстрактный пример с измерениями и иллюстрациями.

Я думал, что никто не заметит допустимые напряжения резисторов: насколько помню, МЛТ-0,25 расчитаны на напряжение до 250 В, а МЛТ-0,5 до 500 В. Поскольку это схема для комнатной температуры и тепличных условий, для домашнего пользования, думаю, сойдёт, для высокой надёжности, конечно, нужен запас.

Да, при высоких напряжениях возможны утечки и пробои, поэтому я советовал хорошую промывку (люблю изопропил) и покрытие платы изолирующим лаком, правда, думаю, что все отмахнутся от этого.

Да, ПОКА в усилителе такие ёмкости, блок усилителя, где стоит по одному конденсатору 120 мкФ на канал собран, а блок питания пока макетный, в окончательном варианте добавлю конденсаторы (их пока нет). Номиналы привёл не для образца, а как реальные условия измерений. Конечно, увеличение ёмкости на входе, уменьшит пульсации как на входе, так и на выходе.

Кстати, я не писал, что данный активный фильтр полностью решает проблемы и избавляет от необходимости других фильтров и развязок в питании, но он дешево и сердито давит львиную долю пульсаций, совместно с другими мерами делает фон почти неслышимым.

Для Hi-End совсем другие требования и методы реализации, другая стоимость, поэтому нельзя требовать от простого фильтра идеала.

<

AudioKiller

Игорь Рогов Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 18 от 19-05-15, 23:42.
  • С нами с 10.01.2012
  • 293 комментария
  • 3 публикации
 
Сергей / Chugunov, это не критика, это... я даже затрудняюсь назвать правильно...
Просто я боюсь, что кто-то начнет повторять все это не вдумываясь. Уже много раз сталкивался с таким - просто копируют один-в-один, а потом не работает.

И особенно с высоким напряжением. Как-то современный народ к току относится совершенно без опаски. И не очень понимает, как тот "может ходить".
Да что там, даже в промышленной схеме встретил такое: резисторы в двух сетевых проводах, все по нормам, но оба резистора расположены параллельно на расстоянии примерно 2 мм! shok
Китайская продукция, однако.

Вот поэтому я и стараюсь все время громко кричать об опасности если не поражения током, то всяких там пробоев и КЗ.

<

Kobold

Денис Читатель Датагора
  • Кандидат
Комментарий # 19 от 21-05-15, 20:21.
  • С нами с 17.03.2015
  • 13 комментариев
  • 0 публикаций
 
Игорь, кстати, хорошая идея - написать для чайников пару абзацев о том, как правильно делать устройства, связанные с высоким напряжением в сети. Я, например, не знаю совсем.

<

Kobold

Денис Читатель Датагора
  • Кандидат
Комментарий # 20 от 30-05-15, 18:43.
  • С нами с 17.03.2015
  • 13 комментариев
  • 0 публикаций
 
Chugunov
Сергей, поясните чайнику.
Получается, что тут транзистор работает в линейном режиме и греется "на все оставшиеся деньги"?

<

Datagor

Игорь Котов Читатель Датагора
  • Главный редактор
Комментарий # 21 от 30-05-15, 21:06.
  • С нами с 26.02.2006
  • 2 273 комментария
  • 274 публикации
 
Денис / Kobold
Рассеиваемую в тепло мощность можно оценить, умножив величину потребляемого нагрузкой тока на напряжение, падающее на регулирующем транзисторе (разница между выводами D и S).

Ничего страшного или неправильного в этом нет. smile

<

Chugunov

Сергей Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 22 от 30-05-15, 22:38.
  • С нами с 30.09.2009
  • 365 комментариев
  • 32 публикации
 
Цитата: Kobold
  Получается, что тут транзистор работает в линейном режиме и греется "на все оставшиеся деньги"?

Денис! Выражение "на все оставшиеся деньги" в данном контексте мутное и неоднозначное.
Естественно, транзистор работает в линейном режиме.
Вы хотите импульсный режим с кучей иголок и помех?
Чудес не бывает. На затворе транзистора напряжение сильно сглажено RC-фильтром и это напряжение несколько ниже входного.
"Эмиттерный повторитель" повторяет на эмиттере (стоке) это напряжение, а "излишек" задерживается транзистором и выделяется в виде тепла. Получается, что срезается пилообразная верхушка и еще немного, это "немного" можно регулировать подбором делителя.
В тепло уходит несколько процентов от мощности нагрузки.
Получается "дёшево и сердито".
Повторяю, лучше всего такие фильтры работают при постоянной нагрузке, например однотактных ламповых усилителях.
60 лет назад, у LC-фильтров конкурентов не было - медь была дешева и дроссели валялись под ногами, сегодня - не так.

<

Kobold

Денис Читатель Датагора
  • Кандидат
Комментарий # 23 от 31-05-15, 1:25.
  • С нами с 17.03.2015
  • 13 комментариев
  • 0 публикаций
 
Эээ, простите за мутное выражение, я имел в виду, что транзистор греется на всю разницу между входом и выходом. Ну, как тот трансформатор из анекдота, который "получает 380, отдаёт 220, а на остальные гудит".

<

Chugunov

Сергей Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 24 от 31-05-15, 2:56.
  • С нами с 30.09.2009
  • 365 комментариев
  • 32 публикации
 
Цитата: Kobold
   я имел в виду, что транзистор греется на всю разницу между входом и выходом.

По законам электротехники, выделяемая мощность определяется произведением проходящего тока на падение напряжения.
Ток определяет нагрузка, а вот падение напряжения зависит от того какой режим работы схемы активного фильтра мы установим. При отсутствии осциллографа, напряжение должно быть с некоторым запасом, при наличии осциллографа запас можно минимизировать. Впрочем, при разумных токах в нагрузке, в этом нет необходимости.
Остались неясности?

<

Kobold

Денис Читатель Датагора
  • Кандидат
Комментарий # 25 от 31-05-15, 3:24.
  • С нами с 17.03.2015
  • 13 комментариев
  • 0 публикаций
 
Нет, всё предельно ясно. Фильтруем много-премного помех путём небольшого снижения КПД блока питания. Заменяем килограмм меди и фарады конденсаторов парой-тройкой полупроводников.

<

McMillan

Андрей Читатель Датагора
  • Кандидат
Комментарий # 26 от 31-07-15, 17:01.
  • С нами с 21.05.2013
  • 7 комментариев
  • 0 публикаций
 
Я для своего лампового усилка делал подругому.
В затвор транзистора пара стабилитронов на сумму 280 В (это напряжение мне и нужно было). Так же в затворе электролит на 120 мкФ (более менее хороший). В итоге - входящее с моста 330-345В, на выходе чистейшие 280В. За мостом 2*470 мкФ, после фильтра 2*150 мкФ.
Да, радиатор нужен побольше чем в этой статье, но зато в случае нестабильного сетевого напряжения усилитель питается стерильным стабилизированым током.
Фильтр делал для Манаковского 6Ф3П (тоесть 90-100 мА потребления)

<

Lektor

Михаил Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 27 от 31-08-15, 23:18.
  • С нами с 18.05.2008
  • 96 комментариев
  • 6 публикаций
 
У меня три усилителя на лампах. Все перевел на шоттки и ЭД. Такое сочетание заметно превосходит кенотроны по звуку. Страдает только эстетика.

<

r-36m2

Дмитрий Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 28 от 24-03-19, 23:36.
  • С нами с 27.02.2016
  • 24 комментария
  • 0 публикаций
 
Здравствуйте. Подскажите, пожалуйста, будет ли данный фильтр так же эффективен при рабочем токе 10-15 мА?

Назад Вперед
Информация
Вы не можете участвовать в комментировании. Вероятные причины:
— Администратор остановил комментирование этой статьи.
— Вы не авторизовались на сайте. Войдите с паролем.
— Вы не зарегистрированы у нас. Зарегистрируйтесь.
— Вы зарегистрированы, но имеете низкий уровень доступа. Получите полный доступ.