Интернет журныл о промышленности в Украине

Блок живлення для TDA7294 і TDA7293

Блок живлення для TDA7293 і TDA7294   Будь-підсилювач робить тільки одне - передає електричну енергію від джерела живлення в навантаження (колонки)

Блок живлення для TDA7293 і TDA7294

Будь-підсилювач робить тільки одне - передає електричну енергію від джерела живлення в навантаження (колонки). В результаті при поганому блоці живлення і весь підсилювач працює погано. При цьому радіоаматори грішать на схему підсилювача, оголошуючи її «погано звучить». І їм абсолютно невтямки, що ні схема тут винна. Підсилювач по своїй ідеї дуже схожий на водопровідний кран. Як кран дозволяє регулювати кількість води, що надходить з труби, так і підсилювач регулює кількість електричної енергії, що надходить з джерела живлення в навантаження. Тільки він це робить так, що форма напруги на навантаженні максимально точно повторює форму сигналу на вході підсилювача. Таким чином цю велику вихідну потужність створює не сам підсилювач, а його блок живлення, тому якщо блок живлення працює недостатньо добре - ніякої підсилювач не допоможе.

Цей матеріал призначений в більшій мірі для «дуже початківців», які не можуть навіть з досить простими речами. Але дещо буде корисно і більш досвідченим, крім того, тут є числові значення напруг, струмів і потужностей трансформатора, що відповідають на питання: «Скільки чого брати?» В принципі, різних тонкощів і нюансів в блоках харчування дуже багато. У мене вийшла книга по блокам живлення для звукових підсилювачів об'ємом 160 сторінок, і то я там сказав далеко не всі. Тут наведено лише маленький шматочок з неї (більше у вигляді «кулінарних рецептів»). Так що, якщо хочете почати розбиратися в цій справі - читайте книгу. Вона як раз орієнтована на початківців, хоча і досвідчений народ знаходить там цікаве для себе.

Величезне прохання - не треба намагатися щось тут вдосконалити. Насправді кардинально нічого не поліпшиш, але можна і напартачив (особливо якщо знань і досвіду мало). Особливу пристрасть до «доопрацюванням» живлять деякі «чайники», наслухавшись всяких аудиофилов, які насправді в більшості своїй самі жодного разу не грамотні. І якби ж то вони обмежувалися лише застосуванням проводів по 100 доларів за метр. Або дорогущих конденсаторів Black Gate. Так ні ж, лізуть і в інші місця. З мого досвіду, приблизно 40% таких «доробок» реально нічого не змінюють. Ще 10% несуттєво що-небудь покращують. Решта 50% ведуть до погіршення чого-небудь. Це не тому, що я такий розумний і непогрішний (немає, я розумний і непогрішний - це ж і так очевидно). А тому, що тут і справді мало що можна істотно поліпшити. А «поради з інтернету» - це як написи на паркані: пишуть все і все, що завгодно. Але до таких «порад» слід ставитися так само як і до написів на паркані - не всі, що написано правда.

Схема джерела живлення наведена на рис.1 і рис. 2. На кожному малюнку один варіант схеми з доданими мостом, а інший варіант - з окремими діодами у випрямлячі. Принципової різниці - ніякої. Але один цілісний місток стОит дешевше, ніж чотири окремих діода, його простіше монтувати і важче переплутати «+» і «-».

Насправді це одна і та ж схема, відмінності в трансформаторі. У першому випадку використовується транс з двома окремими вторинними обмотками, а в другому з відведенням від середини обмотки. Різниці між цими схемами насправді немає, що б там на форумах говорили (та різниця, яка насправді є - мізерна і несуттєва, якщо добре все зробити). В обох випадках важливо правильно підключити трансформатор. Як це зробити - показано на рис. 3.

При правильному включенні вольтметр (змінного струму) повинен показати подвійну напругу вторинної обмотки.

Запобіжник F1 - річ обов'язкова! Без нього не можна! Він повинен бути розрахований на струм 0,5 А ... 1А. Чим менше струм запобіжника, тим надійніше. Але запобіжники, розраховані на малі струми, можуть згоряти в момент включення - при включенні блок живлення протягом часток секунди споживає від мережі підвищений струм - заряджаються конденсатори фільтра. Від цього струму запобіжник і згоряє. Але ставити це запобіжник на великий струм (2 ... 3 ампера) не можна, а то при короткому замиканні (КЗ) він нічого не охоронить. Краще використовувати звичайний скляний запобіжник - бувають ще в керамічних корпусах, вони більш «швидкі», і легше згорають від пускового струму підсилювача. А скляний запобіжник цей струм витримує краще.

Все, що підключається в первинній обмотці додатково (конденсатори, варистори і ін.) Повинно підключатися після запобіжника.

Можна поставити додаткові запобіжники в ланцюгу вторинки (або на виході блоку живлення) - їх треба брати ампер на 5 ... 7. Це дасть більше безпеки при всяких там випадкових замикань і неправильному монтажі. Я собі їх не ставлю, тому що несподівані замикання не роблю.

У ланцюг землі (загального проводу) запобіжник ставити не можна!

Вимикач живлення S1 повинен бути розрахований на напругу 250 вольт і струм не менше 1 ампер. В який саме висновок трансформатора ставити запобіжник і вимикач - абсолютно все одно. Можна в один і той же провід, можна в різні. Головне - добре все заізольовані, щоб неможливо було доторкнутися до проводу, що перебуває під напругою мережі.

Все, що підключено до мережі повинно бути надійно заізольовані!

До речі, не має значення, який із висновків трансформатора підключений до фази мережі, а який - до нуля. Іноді на інтернет-форумах дехто каже, що різниця є: вона є тільки в їх запалених мізках. І в слабкому знанні електротехніки. Насправді, деякі «тонкі ефекти» все ж існують, але вони проявляються при виготовленні якого-небудь коллайдера. А в підсилювачі (якщо його правильно зробити) взагалі ніяк не помітні. А ось помилки, що здійснюються початківцями, дають приблизно в мільйон разів більше помітний результат (мільйон - це не перебільшення!).

Хороші результати дає підключення конденсатора Сф до первинної обмотці трансформатора (рис.4). Він не тільки бореться з перешкодами з мережі, а й послаблює перешкоди, які проникають в мережу з підсилювача. А також зменшує ЕРС самоіндукції трансформатора при його включенні-відключенні.

Конденсатор Сф (рис. 5) може бути або К73-16, К73-17 на напругу 630 вольт (праворуч), або спеціальний для роботи на змінному струмі (зліва), тоді для нього вказується діюча напруга 250 ... 270 вольт змінного струму (про це говорить знак «~» біля значення напруги на корпусі конденсатора). В принципі можна використовувати і високовольтні конденсатори (такі, як на 1600 вольт), але вже дуже вони великі. Тоді може краще взагалі без нього.

В принципі, в первинну обмотку можна додати і варістор .

Широко рекламуються всякі там пристрої для очищення напруги мережі, в тому числі і від постійної напруги. У 99,99% випадків ці пристрої тільки допомагають вилучити великі суми з гаманців тих, хто їх купує: бо треба бути дуже-предуже неписьменним інженером, щоб сконструювати апаратуру (в основному блок живлення) так погано, що на неї впливало б все то, від чого ці пристрої «оберігають».

Потужність трансформатора, напруга на вторинних обмотках, ємність конденсаторів фільтра - все це визначається за графіками на малюнках 6 і 7. Графіки призначені для стереопідсилювачем на мікросхемах TDA7294 і TDA7293 при різному опорі навантаження. Графіки, показані пунктиром відносяться до мікросхемі TDA7293, яка розрахована на більшу потужність. Мікросхему TDA7294 в цьому режимі краще не використовувати. Напруги обмоток трансформатора і ємність конденсатора фільтра даються на одне плече блоку живлення (тобто тільки для "+" або для "-"). Для другого плеча все повинно бути таким же.

На перший погляд здається, що потужність трансформатора замала. Однак для відтворення реального звуку її досить. Чому це так, описано тут і тут . І я сам для себе це все успішно застосовую вже майже 10 років.

Тип трансформатора (тороидальний, стрижневий, броньовий) в общем-то не важлива. Хороший кухар відмінно приготує будь-транс, а поганий кухар зіпсує навіть найкращі продукти. Так що проблема не в типі трансформатора, а в умінні. Трансформатор меншої потужності, ніж виходить по рис. 6, краще не використовувати. Більшої - можна, але збільшувати потужність трансу більш ніж в 2 рази сенсу немає: буде набагато дорожче і всього на 2% краще. Збільшувати потужність трансформатора більше ніж в 3 рази проти заданої взагалі небажано - можете осадити купу проблем, причому іноді вони приховані, і фіг їх знайдеш (а я підказати не завжди зможу - не всі хвороби лікуються дистанційно). Від напруги трансформатора залежить максимальна вихідна потужність (чим більша напруга, тим більше потужність). Пам'ятайте, що підвищена напруга живлення може спалити мікросхему, тому більше, ніж на графіку (рис. 6) краще не подавати. В принципі, TDA7293 витримує напругу до 45 вольт (у мене в одному підсилювачі вона працює при харчуванні + -43 вольта), але тут треба бути дуже-дуже обережним, і для початківців я б таку напругу вкрай не радив. І охолодження мікросхемі потрібно набагато краще, якщо напруга живлення велике. Якщо напруги обмоток трансформатора різний, то такий транс використовувати не можна (а якщо ви досить досвідчені для використання такого трансу, то тут вам читати нічого).

Максимальна зворотна напруга діодів повинно бути не менше потрійного напруги (по змінному струмі) одного плеча (трансформатора). Тип діода значення не має, але діоди Шотткі дають трохи меншу просідання напруги під навантаженням і дозволяють отримати трохи більше вихідну потужність. Швидкі діоди ніякої користі не приносять (у початківців - це напевно), зате вони дорожчі і більш ніжні. Брати діоди на струм більший, ніж по рис. 7 можна, але дружите з головою: діоди на 500 ампер будуть більше і дорожче, ніж весь підсилювач. Максимальна зворотна напруга діодів теж може бути більше необхідного: це напруга, вище якого діоди згоряють. Якщо діоди витримують 600 вольт, в ми на них подаємо 120, то вони не згорять напевно.

Конденсатори фільтра - електролітичні алюмінієві (звичайні). Їх робоча напруга має бути не менше ніж в 1,7 вище напруги обмотки трансформатора (одного плеча). Тип конденсаторів в принципі не важливий. Старі конденсатори (випуску до 2000 року) краще не використовувати - вони від часу висихають. БО конденсатори (навіть порівняно свіжі) також можуть бути сухими - швидкість їх деградації сильно залежить від температури, тому якщо конденсатор перегрівається, то може здохнути дуже швидко. А хто знає, як грівся конденсатор, який звідкись Випаяв? Роздувся конденсатори використовувати не можна. «Породистих» конденсаторів ролі не грає. Можна використовувати будь-які. Російські теж, але вони зазвичай крупніше за габаритами, ніж імпортні. Всякий дорогий аудіоконденсатори насправді нічого не поліпшать (у початківців - так напевно!), А грошей зажадають в 5 ... 20 разів більше. Конденсатори Low ESR і Low Impedance в принципі трохи краще, але можна з ними і не морочитися - і без них можна організувати відмінне харчування, набагато важливіше не наробити помилок, які на звук вплинуть набагато сильніше, ніж такі конедснатори. Якщо ж у вас вже є конденсатори Low ESR або Low Impedance, то краще за все поставити їх на плату підсилювача (500 ... 1000 мкФ х 35 ... 50 В) - там вони принесуть найбільшу користь, адже опір і індуктивність проводів на платі від них до мікросхеми мінімальна. Не забувайте, що для електролітів дуже важливо куди підключити «плюс», а куди «мінус».

Ємність конденсаторів задана приблизно, так що можна взяти трохи більше або трохи менше. Менше ніж в 2 рази ємність конденсаторів робити не слід - спотворення і фон помітно зростуть, а максимальна потужність підсилювача знизиться. Більше ніж в 2 ... 3 рази більше ємність брати теж недобре - якість харчування не збільшиться, а ось якість звуку може навіть погіршитися (так, дійсно можна погіршити якість звучання підсилювача, сильно завищивши ємність фільтра!). Причому з ємностями від 60 000 мкФ і вище впорається тільки хороший профі.

Приклад друкованої плати блоку живлення (під діодний міст) наведено на рис. 8. Це не догма, а керівництво до дії. Детально все описано в книзі .

В принципі цілком достатньо поставити по одному конденсатору в кожне плече. Так буде добре працювати, враховуючи, що на платі підсилювача вже стоять додаткові електроліти і, що дуже важливо, плівкові конденсатори. Але якщо немає одного конденсатора на потрібну ємність (або проблеми з габаритами), то можна підключати конденсатори паралельно (2 ... 4 штуки), при цьому їх ємність складається. В обох плечах треба робити однаковий набір однакових конденсаторів. Іноді радять замість одного конденсатора 10 000 мкФ підключати 100 штук по 100 мкФ. Це фігня. Зазвичай виходить тільки гірше. Чому - докладно описано в книзі . Так само немає сенсу підключати паралельно конденсатору великої місткості конденсатор малої місткості - він не допоможе, все хороше, що він в принципі міг би зробити, вже роблять конденсатори, встановлені на платі підсилювача. Але від цього ось маленького конденсатора шкоди не буде. Тільки не використовуйте танталові, ніобієві і оксидно-напівпровідникові конденсатори. Не стільки через їх «гіршого звучання», скільки через те, що вони набагато більш ніжні, і дуже легко згорають, якщо щось не так.

До мене звертаються з проханням вислати друковану плату для блоку живлення. Скажу відразу - я не роблю друковані плати блоків живлення промисловим способом. Ось чому:

  1. Залежно від умов, ємність конденсатора може бути від 4700 мкФ до 15000 мкФ. А у них габарити розрізняються в 3 рази.
  2. У різних типів конденсаторів однакової ємності різні габарити.
  3. Хтось ставить по одному конденсатору в плече, а хтось по чотири.
  4. І діоди можуть бути різні, як мости, так і окремі діоди в абсолютно різних корпусах.

І як накажете розвести одну плату, яка задовольнить всіх? А робити щось "суперуніверсальное" немає сенсу: плата вийде величезна і дорога. А зробити 100 штук різних - теж не вихід (і дорого). Я завжди роблю окрему плату для кожного випадку. І навіть не зберігаю файли з розводкою - кожен раз все виходить сильно по-іншому, так що від старого розведення немає ніякої користі. Жодного разу не траплялося так, щоб для різних пристроїв вийшли однакові плати. Так що тут вже самостійно, лазерно-прасувальну технологія допоможе, а плата досить проста, зробити її самостійно легко.

Ставити в блок живлення всякі там конденсатори МБМ або МБГО в принципі можна - можливо вони нічого і не погіршать. Але і нічого не поліпшать, а місця займуть багато. Справа в тому, що неелектролітів корисні на платі підсилювача, де індуктивність і опір сполучних проводів мінімальні (такі конденсатори в моєму підсилювачі є і підключені найкращим чином). А якщо їх ставити в блоці живлення, то всю їхню користь з'їдять дроти, що йдуть до підсилювача. Крім того, "паперовому" конденсаторів на звук ніяк не вплине (її не чути навіть у тих конденсаторах, через які проходить сигнал ). Великі розміри таких конденсаторів тільки зашкодять: через них збільшиться довжина сполучних проводів, що збільшить їх індуктивність, опір і випромінювання перешкод. Ось приклад такого маньячества:

На вигляд виглядає дуже солідно, тому починаєш вірити, що і на звук виходить теж добре. Насправді користі ніякої, особливо з огляду на тоненькі проводки, що з'єднують конденсатори. Але і товстий провід не дуже-то і допоможе. Користь може бути тільки одна - відчувати почуття глибокого задоволення собою, дивлячись на цю громадину. Тільки при цьому не можна проводити сліпе порівняння з точно таким же підсилювачем, але без цієї батареї конденсаторів: швидше за все підсилювач без конденсаторів буде насправді звучати краще, тоді ви цього не переживете!

Важливою справою є підключення всього цього добра. Насправді найбільші проблеми у початківців створює саме неправильне підключення (а деякі при цьому зосереджено змінюють кабелі). Ось приклад правильного підключення, причому моя плата підсилювача саме на нього і розрахована і при цьому однозначно не виникають ніякі земляні петлі (рис. 9). Але і тут не повинно бути ніяких «зайвих» проводів. Резистори Rл і Rп - регулятори гучності, цей вузол може бути і іншим.

Вхідні ланцюги треба виконувати екранованими проводами, корпус резистора регулятора гучності з'єднати з загальним проводом (вхідним) будь-якого одного (але тільки одного!) З каналів.

"Кошерность" і "спрямованість" проводів насправді роли НЕ Грають. Прінаймні в сліпому тесті ще нікому НЕ удалось помітіті різніцю, "так добре Було чути" в тесті зрячих. А ось перетин проводів значення має: Струм в імпульсі досягають десятка ампер и более и на Занадто тонкому дроті (что має порівняно великий Опір) падає Досить велике напруженного. Це виробляти до того, что підсилювач НЕ может на високому Рівні гучності, Відтворити пікі амплітуді сигналу. Що Робить звучання Менш натуральним. Тому перетин проводів винне буті около 0,5 ... 1,5 мм 2 (мережевий 0,25 ... 0,5 мм 2). Більше перетин брати не Варта - краще стані зовсім немного (нульового опору НЕ буває), а проблем з пайки и Укладання Товстого кабелю додасть. Крім того, у товстого кабелю при скрутці перешкоди послаблюються не так сильно. Так що при дуже товстому дроті виграш в опорі буде мізерним, а проблеми додадуться помітно. Крім того, на платі підсилювача (на моїй вже точно) встановлено додаткові конденсатори в ланцюг харчування, які помогабт боротися з опором і індуктивністю проводів харчування: при імпульсі споживаного струму вони підживлюють підсилювач, а потім зарядили в паузі між імпульсами. Від високого опору проводу ці конденсатори не врятують, але від ненульового - запросто. Завдяки цим конденсаторів (електроліти мають великий запас енергії, а плівкові працюють на високих частотах) і виходить, що все працює відмінно при не дуже товстих проводах харчування.

Провід, що йдуть до блоку живлення треба скрутити, або сплести «кіскою», але не супер туго, все в міру. Провід, що йдуть до колонок, також повинні бути скручені. Скручуються і дроти, що йдуть від трансформатора в мережу, і від трансформатора до випрямляча. Причому, якщо у трансформатора дві роздільні вторинні обмотки, і точка їх з'єднання утворюється на платі в блоці живлення (від трансу на плату йдуть 4 дроти), то скручуються попарно дроти кожної обмотки. Якщо у трансу три висновки, або загальна точка обмоток утворюється на самому трансі (тобто від нього йде 3 дроти), то їх сплітаємо «кіскою». Слідкуйте, щоб при скручуванні дротів не було замикання! Екранувати силові дроти великого сенсу немає: перешкоди проходять і через екран (послаблюються зовсім небагато). Набагато краще послаблює перешкоди скручування проводів. Якщо ж дроти йдуть кожен окремо та ще й на великій відстані один від одного, то це виходить відмінна антена, яка випромінює в підсилювач купу потужних перешкод. І тоді вже нічого не допоможе, звук буде убитий намертво.

Ні в якому разі не можна прокладати поруч паралельно вхідні дроти і дроти живлення або колонок! Провід живлення повинні йти подалі від вхідних ланцюгів підсилювача.

А ось трансформатор дає взагалі неміряно перешкод. Ось його можна екранувати (тільки обережно, щоб не замкнути нічого ненароком). Магнітний екран (жесть, сталь) набагато ефективніше мідного (латунного, алюмінієвого). Екран електрично з'єднується з чимось одним: або з корпусом підсилювача, або з середньою точкою трансформатора (якщо корпус підсилювач не металевий). Але тільки з одним! Якщо перешкоди дає трансформатор, то перш ніж його екранувати, спробуйте поміняти його розташування. Іноді результати дає навіть поворот трансформатора в іншу сторону.

Деякі перешкоди чутні в колонках як фон в паузах сигналу. Почасти зрозуміти чи йдуть вони від трансформатора-проводів, або, наприклад, від вхідних ланцюгів, можна так. Ви звертали увагу, що при виключенні живлення, підсилювач деякий час (пару секунд) продовжує грати, поки не розрядяться ємності фільтрів? Так ось. Чи не подаючи сигнал на вхід (всі вхідні дроти повинні бути включені), вимкніть живлення і послухайте: якщо перешкоди при виключенні живлення миттєво зникають - причина в трансформаторі, проводах (перешкодах від них), або недостатньої ємності фільтра (браковані конденсатори). Якщо деякий час тривають - справа у вхідних ланцюгах (наприклад, погане екранування).

Трансформатор краще розташувати подалі від вхідних ланцюгів і плат підсилювачів. І вхідні роз'єми подалі від вихідних і ланцюгів харчування. Справа в тому, що весь блок живлення: трансформатор, проводи, діоди, все це дає масу перешкод, причому не тільки у вигляді фону змінного струму мережевої частоти. Перешкоди йдуть і досить високочастотні. І ці високочастотні перешкоди синхронізовані з сигналом, тому проявляються на слух не як який-небудь фон або шум, а «вбудовуються» в сигнал, чому звук робиться «поганим». Іноді на інтернет-форумах пишуть, що поміняли конденсатори фільтрів (або діоди), і звук змінився. Найчастіше це все звичайне самонавіювання. Але буває і правда. Так ось, якщо від заміни конденсаторів звук дійсно змінюється, то в 99,99% випадків це відбувається через неправильне виготовлення блоку живлення. Найчастіше через вплив перешкод. При заміні конденсаторів-діодів характер перешкод змінюється, і вони по-іншому впливають на звук. Тобто люди міркують про «високі матерії», а насправді слухають перешкоди. І займаються фігньою, замість того, щоб ці перешкоди знайти і усунути.

«Земля» схеми (її загальна точка) з'єднується з корпусом підсилювача тільки в одному місці. Найчастіше біля вхідного термінала. І треба ретельно стежити, щоб більше з'єднань «землі» з корпусом не було. Заземлювати корпус не обов'язково, підсилювачі відмінно працюють і без нього. Більш того, часто заземлення дає більше проблем, ніж користі, так що я б його взагалі заборонив. Я маю на увазі - заборонив би з'єднувати корпус з планетою Земля. З'єднувати корпус з «нулем» мережі взагалі не можна! А ось з'єднувати між собою корпусу різних аудіопристроїв - можна і навіть добре (тільки стежте, щоб хто-небудь «дуже грамотний" не заземлений б один з цих корпусів). І пам'ятайте, що навіть в трехпроводной розетці «із заземленням» може бути не заземлення, а занулення. Будьте з цим дуже обережні! Я б радив третій контакт розетки не використовувати зовсім. Зате третій (земляний) контакт подовжувачів, в який включені всі аудіо буде корисний - він з'єднає всі їх корпусу. Тільки треба щоб цей самий третій контакт не підключався до мережі. Навіть якщо ви на 200% впевнені, що земляний контакт розетки дійсно якісно заземлений, то все одно при підключенні до нього аудіопристроїв можуть виникнути проблеми.

Дуже хороші результати дає підключення на мережевий кабель фериту. Причому не тільки на мережевий, а на все взагалі кабелі - вхідні, вихідні, мережевий. Користь в кожному конкретному випадку своя, її може і не бути, але ось шкоди від фериту не буває ніколи. А захищає феррит від високочастотних перешкод, що проходять по кабелю (докладніше див. тут ). І хто його знає, які перешкоди водяться у вас? Ферит встановлюється ближче до підсилювача (можна навіть всередині), рис. 10.

Насправді блок живлення - не така проста штука, в ньому багато всяких хитрощів. Так що якщо хочете розібратися в ньому краще, відсилаю вас до книги.

20.02.2011

Але дещо буде корисно і більш досвідченим, крім того, тут є числові значення напруг, струмів і потужностей трансформатора, що відповідають на питання: «Скільки чого брати?
А хто знає, як грівся конденсатор, який звідкись Випаяв?
І як накажете розвести одну плату, яка задовольнить всіх?
Ви звертали увагу, що при виключенні живлення, підсилювач деякий час (пару секунд) продовжує грати, поки не розрядяться ємності фільтрів?
І хто його знає, які перешкоди водяться у вас?