» » » Малошумящий двухполярный блок питания для высокочувствительных устройств

 
 
 
15

Малошумящий двухполярный блок питания для высокочувствительных устройств

Разместил MVV 6 февраля 2014. Просмотров: 25 971


Делюсь с читателями простой и в то же время удачной конструкцией двухполярного блока питания, предназначенного для питания чувствительных устройств, таких как RIAA – корректоры, предварительные усилители, усилители для наушников и пр. Принципиальная схема была анонсирована в посте #7 форума Датагора при обсуждении корректора для проигрывателя виниловых дисков [1].

Принципиальная схема блока питания

показана на рис. 1. Напряжение однофазной питающей сети ~220 В, 50 Гц по стандартному трехпроводному кабелю подается на трехконтактный разъем XP1 сетевого фильтра EMI FILTER, и с его выхода через предохранитель FU1 и выключатель питания SA1 на первичную обмотку силового трансформатора T1 (рис. 1, а).
Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен только полноправным членам сообщества и подписчикам.
Пожалуйста, ознакомьтесь с условиями доступа.

Рис. 1. Принципиальная схема блока питания для усилителя:
а) сетевой фильтр; б) двухполярный стабилизированный источник питания

Двухполярное питание осуществляется от двух вторичных обмоток сетевого трансформатора (2×18 В) со средней точкой (рис. 1, б). Мощность трансформатора должна быть не менее 12…15 Вт.

С целью снижения импульсных помех диоды выпрямительного моста зашунтированы конденсаторами С1…С4.

С фильтрующих конденсаторов С5, С6 питающее напряжение подается на активные сглаживающие фильтры, выполненные по схеме умножителей емкости на составных транзисторах VT1, VT2. Кроме функции «кондиционирования» питания данная схема играет роль устройства «мягкого» включения, задерживая подачу питания примерно на 12 с, тем самым предотвращает хлопки при включении и выключении усилителя.

Интегральные стабилизаторы DА1, DA2 формируют стабилизированное напряжение ±15 В. Резисторы R5, R7 (R6, R8 в отрицательном плече стабилизатора DA2) образуют внешний регулируемый делитель напряжения, с помощью которого устанавливают выходное напряжение стабилизатора:

где Iпот=50…100 мкА – собственный потребляемый ток микросхемы;
Uоп=1,25 В – опорное напряжение между выходом и управляющим выводом, поддерживаемое стабилизатором в рабочем режиме.

Следует заметить, что в отличие от стабилизаторов на фиксированное рабочее напряжение, регулируемые стабилизаторы не могут работать без нагрузки. Необходимо обеспечить некоторое минимальное значение выходного тока, равное 2,5…5 мА для маломощных регулируемых стабилизаторов и 5…10 мА – для мощных. Здесь такой нагрузкой служит делитель напряжения R5, R7 (R6, R8).

Конденсатор С13 (С14) служит для снижения пульсаций на выходе стабилизатора. Диоды VD2, VD4 (VD3, VD5) – защитные. Первый из них, диод VD2 (VD3), защищает от большого обратного напряжения со стороны нагрузки, способного вывести микросхему из строя, и возникающего при случайном замыкании входной цепи или отключении источника питания. Другой защитный диод – VD4 (VD5), защищает микросхему со стороны заряженного конденсатора С13 (C14). Диод разряжает С13 (C14) при аварийном замыкании выхода или входа стабилизатора.

Характеристики блока питания:
Выходное напряжение при токе нагрузки 250 мА, Uп=±15 В Уровень шума и помех, Uш=–93 дБВ

Детали, сборка и тестирование блока питания

Кроме указанных на схеме резисторов, определяющих выходные напряжения стабилизаторов DA1 и DA2, можно поставить R5=R6=1,2 кОм; R7=R8=110 Ом.
Конденсаторы С1 – С4 я подбирал, причем важно не само значение емкости, а ее равенство для всех четырех конденсаторов.

На рис. 2 приведено размещение деталей на печатной плате блока питания. Я прикинул топологию размещения элементов, а мой племянник Алексей выполнил разводку в программе LayOut и последующую работу над ошибками.
Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен только полноправным членам сообщества и подписчикам.
Пожалуйста, ознакомьтесь с условиями доступа.

Сначала монтируют малогабаритные детали: резисторы, конденсаторы С1-С4 и С11 – С18, диоды VD1 – VD5. Затем устанавливают оксидные конденсаторы С5 – С10, после чего транзисторы VT1, VT2 и микросхемы DA1, DA2, закрепленные на радиаторах с применением теплопроводной пасты (АЛСИЛ-3 или КПТ-8).

Последним запаивают трансформатор Т1, не забыв закрепить его на печатной плате двумя саморезами.
Проверка блока питания проста. Вначале проверяем работоспособность, включив его без нагрузки, убеждаемся в наличии требуемых выходных напряжений (±15 В).

Также проконтролируем падение напряжения между коллектором и эмиттером транзисторов VT1, VT2 – порядка 3 В. В редких случаях его потребуется подкорректировать подбором резисторов R3, R4.

Далее подключаем к каждому плечу блока питания нагрузку – резистор сопротивлением 47…51 Ом мощностью 4…5 Вт.
Даем поработать 20…30 минут, контролируя нагрев радиаторов транзисторов VT1, VT2, радиаторов микросхем DA1, DA2, трансформатора Т1, выходные напряжения и уровень пульсаций. Прошедший проверку блок питания готов к работе в «боевых» условиях.

Файлы:

Схема и рисунок печатной платы находятся здесь:
Dvuhpolyarnyy-IP.zip | Файл 24,95 Kb загружен 274 раз.

Упомянутые источники:

1. Радиофорум у Датагора, RIАA корректор для замены штатного в Вега-106
Владимир Мосягин (MVV)
Россия, Великий Новгород
Профиль MVV
Радиолюбительством увлекся с пятого класса средней школы.
Специальность по диплому радиоинженер, к.т.н.

Автор книг «Юному радиолюбителю для прочтения с паяльником», «Секреты радиолюбительского мастерства», соавтор серии книг «Для прочтения с паяльником» в издательстве «СОЛОН-Пресс», имею публикации в журналах «Радио», «Приборы и техника эксперимента» и др.
 

Понравилось? Палец вверх!

  • всего лайков: 85

Поделись с друзьями!

Связанные материалы:


Схема на Датагоре. Новая статья Kaspersky FREE. Бесплатная годовая лицензия для России, Белоруссии и Украины... Привет, друзья! Очередной подарок от kaspersky.ru — антивирус «Kaspersky FREE». Спасибо Евгению...
Схема на Датагоре. Новая статья Пусть всегда будет солнце!... Сегодня День Победы. Мы так долго живём без войны, что начали забывать, что это такое, а без этой...
Схема на Датагоре. Новая статья Моделирование линейного блока питания в программе «PSU Designer II»... Многие радиолюбители используют трансформаторы в качестве основы блоков питания, в том числе...
Схема на Датагоре. Новая статья Доработанный вариант малошумящего двухполярного источника питания... Здравствуйте, коллеги! Размещаю дополнение к статье «Малошумящий двухполярный блок питания...
Схема на Датагоре. Новая статья Гальваническая развязка от сети 220 V из старого бесперебойника... В этой статье я расскажу о том, как из старого ИБП (точнее из двух) буквально на коленке сделать...
Схема на Датагоре. Новая статья 17/01 киберсубботник на портале... Привет, дрУги! В ближайщую субботу на нашем портале и в магазине будет проводиться...
Схема на Датагоре. Новая статья Библиотеки Diptrace +3D. Разъёмы PBS (розетки)... Продолжая тему библиотек для Diptrace, хочу предложить розетки однорядные PBS для пайки на плату...
Схема на Датагоре. Новая статья Схемка в блокнот. Индикатор разрядки аккумуляторной батареи... При выездах и эксплуатации радиоаппаратуры от аккумуляторных батарей в полевых условиях, например...
Схема на Датагоре. Новая статья Бездроссельный автомобильный блок питания на IRS2153 для ноутбука и IPhone... Возникла необходимость запитать свой ноутбук от бортовой сети автомобиля. Не люблю возиться...
Схема на Датагоре. Новая статья Трехфазный асинхронный электродвигатель для преобразования однофазного напряжения в трехфазное: получаем 380 Вольт в гараже... У меня в гараже стоят несколько станков: токарные по дереву и металлу, фрезерный и циркулярка....
Схема на Датагоре. Новая статья Transformer: программа расчета маломощного (до 500 Вт) силового трансформатора на частоте 50 Гц... Предлагаю начинающим очень простую программулину для расчета силовых трансформаторов. Автор...
Схема на Датагоре. Новая статья Датагорская Ярмарка электроники v.2 открылась!... Уважаемые граждане Датагории и гости нашего кибер-города! После обновления открылась Датагорская...
<
  • Гражданин
6 февраля 2014 22:19

Александр / alx25v

  • С нами с 10.10.2009
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 73 комментария
  • 4 публикации
 
  • 0
Простенько, со вкусом, но предохранитель перенеси, перед фильтром ему место и в каждый силовой.

<
  • Гражданин
6 февраля 2014 22:48

Михаил / Godin0104

  • С нами с 10.02.2010
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 113 комментариев
  • 5 публикаций
 
  • 0
Я очень благодарен автору! Практически первый человек, четко обозначивший шумы и прочие мерзости, причина которых блоки питания - фундамент устройства! А если фундамент плох, хоть какую схему на него возведи, все одно. Голосую, жаль только один голос отдать могу, не депутат я. smile
В эпоху ИПБ, Вы, фактически, диссидент. Желаю успехов в творчестве!

<
  • Гражданин
7 февраля 2014 02:32

Игорь / AudioKiller

  • С нами с 10.01.2012
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 293 комментария
  • 3 публикации
 
  • 0
Цитата: Godin0104
шумы и прочие мерзости, причина которых блоки питания - фундамент устройства

На самом деле в любом грамотно сделанном стабилизаторе "шумы и мерзости" невысокие. Просто тут о них позаботились побольше и не забыли измерить.

1. Хорошо бы ограничить токи баз обоих транзисторов.
2. При применении прецизионных стабилизаторов иногда забывают, что длинные провода, идущие от БП к нагрузке имеют некоторое сопротивление, которое складывается с выходным сопротивлением стабилизатора. И получается, раз только, на выходе стабилизатора "шумы и мерзости" в районе нуля, а на плате усилителя уже большие. Не забывайте ставить конденсаторы фильтров на плату (и электролит, и керамика) и слегка свивать провода, идущие к плате.

И еще, это не опечатка - R3 и R4 не по 16 ли кОм?

<
  • Автор
7 февраля 2014 12:00

Владимир Мосягин / MVV

  • С нами с 21.09.2011
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 152 комментария
  • 37 публикаций
 
  • 0
Александр, в данном случае фильтр электромагнитных помех фабричный, у него нет предохранителей на входе. По поводу двух предохранителей – можно поставить.

Игорь, весьма полезные дополнения. Путаницы в резисторах сглаживающих фильтров нет. Выбраны как компромисс в обеспечении требуемых характеристик фильтров, стабильности и отчасти, защиты. Ясно, что лучшие результаты дадут источники тока на биполярных или полевых транзисторах вместо R1, R2.

<
  • Гражданин
7 февраля 2014 17:21

Михаил / Godin0104

  • С нами с 10.02.2010
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 113 комментариев
  • 5 публикаций
 
  • 0
Игорь (Audiokiller), каюсь, применил просторечие, но я думаю, Вы меня поняли. smile
Поскольку гитарная электроника представляет для меня основной интерес, поясню в чем дело. Наиболее легко ощутить влияние загрязненного питания, подключив к внешнему БП приставку реализующую эффекты "хорус" или "фленжер".

В студии можно работать и от батареи, так часто и делают. Иное дело живая работа, да и просто репетиция. Не требуется приборов чтобы ощутить разницу в качестве БП, все шумы, сразу "валятся" в усилительный тракт.

"Мерзостями" я именую помехи, которые проявляются кратковременно и превращают звук в "кислотную симфонию", которые так любят на дискотеках. Так однажды и было, периодически проявлялась помеха, которую мы сваливали на лампы "дневного" света, но истинным виновником оказался ИБП.
Применили "Электронику" на П214, и проблема исчезла, и смех и грех.
Гитарист укрепился в ложном мнении, что все старое - самое лучшее, а ИПБ был подарен, guitar-man продавать постеснялись...

<
  • Гражданин
8 февраля 2014 23:39

Игорь / AudioKiller

  • С нами с 10.01.2012
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 293 комментария
  • 3 публикации
 
  • 0
Михаил, Согласен. Я немного знаком и со студийной, и с концертной работой. Сразу скажу - импульсные источники питания использовать нельзя. Если их сделать специально и хорошо, то можно, но они будут намного сложнее линейных, так что никакого выигрыша. А гитарные приставки действительно делают довольно криво, причем даже дорогие модели. Почему - фиг знает. Так что хороший линейный БП для них - самое то.

Владимир, с такими резисторами R1/R3 (R2/R4) как на схеме транзисторы практически насыщены и не осуществляют фильтрации. Реально получается, что С7,С8 практически подключены параллельно конденсаторам С5,С6. Увеличивать R1 и R2 не стОит, так что лучше уменьшить R3 и R4 так, чтобы Uкб транзисторов составило вольт-полтора. По мне, так даже 2 вольта, пусть это снизит КПД, зато фильтры наверняка будут работать даже при снижении напряжения в сети.

<
  • Гражданин
9 февраля 2014 01:34

Александр / al Ex

  • С нами с 13.12.2009
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 113 комментариев
  • 0 публикаций
 
  • 0
Владимир, а почему Вы не применили в выпрямителе диоды Шоттки? Может, тогда не нужно было применять С1-С4?

<
  • Автор
9 февраля 2014 10:19

Владимир Мосягин / MVV

  • С нами с 21.09.2011
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 152 комментария
  • 37 публикаций
 
  • 0
Игорь, согласен, выбранные номиналы резисторов R3, R4 выглядят непривычно, создавая впечатление работы фильтра в насыщении. Это вызвано тем, что ток делителя R1, R3 (R2, R4) не намного больше тока базы Дарлингтона.
Но работает и неплохо! Работу фильтра проверял почти с десятком транзисторов из разных партий. Падение напряжения коллектор – эмиттер во всех случаях порядка 3 В, рабочая точка транзистора находится на линейном участке характеристики.
Расчет для минимального значения h21э транзистора показывает, что R3, R4 должны быть даже увеличены по отношению к номиналу, указанному на схеме.
Тем не менее, раз вопрос возник, предлагаю еще пару вариантов:
1) R1=R2=3,6 кОм, R3=R4=75 кОм;
2) R1=R2=3,3 кОм, R3=R4=68 кОм,
с лучшей стабильностью по постоянному току, но с небольшим ухудшением фильтрации.

Александр, основная причина в том, что диодный мост плюс конденсаторы стОят дешево и свою задачу выполняют на отлично.
Диоды Шоттки конечно можно поставить. Необходимы диоды с током 0,3 – 0,5 А и максимальным обратным напряжением 180 – 250 В.

<
  • Гражданин
9 февраля 2014 14:10

Павел / Pashka

  • С нами с 14.05.2008
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 53 комментария
  • 35 публикаций
 
  • 0
Владимир, подскажите, как Вы измеряли шум БП? Я тоже решил заморочиться малошумящим стабилизатором, но на полевиках, а как мерить - не знаю

<
  • Главный редактор
9 февраля 2014 14:24

Игорь Петрович Котов / Datagor

  • С нами с 25.02.2011
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 1 631 комментарий
  • 261 публикация
 
  • 0
Поддерживаю Павла.
Владимир, это замечательная тема для новой статьи, особенно если при измерениях реально обойтись домашним измерительным комплексом (в смысле без навороченных приборов).

<
  • Автор
9 февраля 2014 17:33

Владимир Мосягин / MVV

  • С нами с 21.09.2011
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 152 комментария
  • 37 публикаций
 
  • 0
Игорь, Павел, заказ принял!

<
  • Гражданин
10 февраля 2014 01:38

Игорь / AudioKiller

  • С нами с 10.01.2012
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 293 комментария
  • 3 публикации
 
  • 0
Конденсаторы С1...С4 нужны для любых выпрямительных диодов. Они образуют мост в одну их диагоналей которого включен источник, в другую - нагрузка. Таким образом, при балансе мосте (равенстве емкостей) помехи из источника не попадают в нагрузку. Кроме того, они замедляют открывание-закрывание диодов, что делает спектр помех выпрямителя более "мягким", он меньше излучается в эфир и лучше фильтруется.

<
  • Подписчик
5 сентября 2014 14:19

Андрей / McMillan

  • С нами с 21.05.2013
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 7 комментариев
  • 0 публикаций
 
  • 0
А что если поменять местами стабилизатор и умножитель ёмкости? Будет ли фильтрация такой же качественной?

<
  • Автор
25 декабря 2015 18:41

Владимир Мосягин / MVV

  • С нами с 21.09.2011
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 152 комментария
  • 37 публикаций
 
  • 0
Андрей, существует мнение, что стабилизаторы напряжения с обратной связью ухудшают субъективное звучание усилителя. Отмечают ухудшение детальности и уменьшение динамики.
Поэтому включение схемы "наоборот" - сначала стабилизатор на микросхеме с низким уровнем пульсаций и малым выходным сопротивлением, а затем умножитель емкости может дать положительный результат, поскольку транзисторы умножителя емкости включены без обратной связи.
Надо пробовать!

<
  • Автор
15 марта 2016 16:18

Владимир Мосягин / MVV

  • С нами с 21.09.2011
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 152 комментария
  • 37 публикаций
 
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.