Интернет журныл о промышленности в Украине

Ламповый усилитель-монстр. Блок питания

Опубликовано: 06.09.2018

видео Ламповый усилитель-монстр. Блок питания

BUGERA T5 INFINIUM - ламповый усилитель малыш

Блок питания мощного УМЗЧ создают из мощных трансформаторов. ТА236 довольно удобно подходит для этой цели. Нужно помнить, что для мощного лампового усилителя нужно строить мощный и качественный блок питания. По классике как правило это трансформаторный БП, поскольку высоких напряжений трудно и довольно дорого пытаться достичь с применением импульсной схемотехники. Удобно применить стержневые  трансформаторы ТА с мелким током холостого хода. А вот для питания накала есть разные варианты. От применения классических ТН или тороидальных трансформаторов, до импульсных компьютерных БП или электронных трансформаторов для осветительной нагрузки. Тенденция применения электронных полупроводниковых компонентов в ламповых конструкциях существует, и никуда от неё не денешься. Здравого и рационального в этом направлении достаточно много, поэтому можно рекомендовать новичкам разобраться в теме импульсников до тонкости и с успехом применить новое знание на практике.



За пару месяцев со дня первой публикации здесь материалов по источникам питания, их схемотехника претерпела значительные изменения. Поэтому во всех статьях схемы будут заменены на новые, более эффективные версии. Это нормальный процесс доработки схемотехники по мере проведения экспериментов и просто по здравому размышлению. Ничего принципиально нового в схемы не внесено, однако значительная часть ошибок исправлена. Кроме того, есть доработки, выполненные с позиции повышения коэффициента использования всех элементов блока питания и в особенности, сетевых трансформатров с их более точной подгонкой по напряжениям и токам. В некоторых статьях введено разделение источников питания на две группы. Первая группа - источники питания, предназначенные для мощной тетродной или пентодной нагрузки. Анодное напряжение в таких БП, как правило, устанавливают на уровнях 350-550 вольт при максимальной мощности, отбираемой сверху, т.е. именно на повышенном напряжении (ГУ50, Г807, ГИ30, 6П3С). Для корректного подключения экранирующей сетки выходных ламп в источниках повышенного напряжения предусмотрен отвод на уровне 60-80% от верхнего, анодного напряжения. Вторая группа источников - для питания триодной нагрузки. Для этих источников также предумотрена двухступенчатая структура, однако отбор максимальной мощности здесь доступен на пониженном напряжении (180-240В), а вольтодобавка 150-200В обеспечена для подключения предварительных каскадов усиления при мелких токах потребления (10-20 мА). Во всех источниках питания предусмотрена релейная задержка подачи анодного напряжения, а также наличие автономных секций для питания цепей смещения и автоматики. Накальные цепи везде обеспечены исключительно стабилизированным питанием на постоянном токе. Причём представленные варианты применения схем таких источников вполне пригодны даже для прямонакальных ламп.


Ламповый усилитель на 6Н9С и 6Ф6С

Пример схемы блока питания на анодном трансформаторе ТА236 показан ниже в тексте. Параметры силового трансформатора показаны ниже в таблице. Схема и нумерация обмоток тут же. 

Анодный трансформатор довольно мощный и подходит для питания многих усилителей, поскольку набор обмоток обеспечивает предельное значение 248 вольт, а запас по току очень большой. С учетом выпрямителя и конденсаторов на холостом ходу можно получить напряжение +350 вольт, которое под нагрузкой просядет мало. Если анодного напряжения маловато, то можно попытаться применить его регулирование вверх отводами от первичной обмотки. Однако такие манипуляции годятся только для силовых трансформаторов с мелким исходным током холостого хода. Если например при номинальном напряжении 220 вольт, ток ХХ равен 30мА, то при повышении выходного напряжения на 10% (до 275В) он может составить 50 мА. Для мощных трансформаторов это вполне приемлемо. Однако нужно обязательно позаботиться о применении для такого силового трасформатора надёжного стального колпака.


Ламповый гитарный усилитель Marshall JVM205H

Для питания накальных цепей в сборе с большим анодным трансформатором удобно применить мощный накальный трансформатор, например ТН56 в габарите 98 Ватт. Такая комбинация трансов получается довольно тяжелой по весу, однако пригодна для большинства двухтактных двухканальных ламповых усилителей значимой мощности. Колпак здесь понадобится побольше. Зато дроссели и плату выпрямителя крепить удобнее, поскольку в скобах ТА236 есть отверстия для крепления материала пластины, а размещение деталей можно маскировать в нише, образованной за счет меньшего роста трансформатора ТН56. При проектировании корпуса и подготовке документации для лазерного раскроя следует учитывать габаритные размеры трансформаторов, приведенные в справочниках Сидорова. Для выпрямителя с трансформатором ТА236 может понадобиться применение вместо КД202 более мощных диодов, например Д247 или Д248, поскольку пиковый зарядный ток будет довольно большим, ввиду малого внутреннего сопротивления обмоток трансформатора. Нехорошая схема

Схема блока анодного питания особенностей не имеет при последовательном соединении всех секций. Столь мощный трансформатор может оказаться полезным даже для питания анодов монстров типа 6С18С или 6С33С. Однако дроссели в этом случае могут понадобиться помощнее. Есть очень неплохие заменители традиционных радиотехнических дросселей типовых серий. Это дроссели от ламп дневного света, типа ЛБ или ЛД. Кроме того, вполне достойный результат можно получить при использовании компактного электронного дросселя на полевом транзисторе. Для питания выпрямленным напряжением накальных цепей ламп предварительного каскада используют трандиционный модуль LM2596 DC-DC понижающий регулируемый импульсный преобразователь.

Пример схемы блока питания на анодном трансформаторе ТА252 показан ниже в тексте. Параметры силового трансформатора показаны ниже в таблице. Схема и нумерация обмоток тут же. 

Трансформатор ТА252 значительно более удобен, нежели ТА236, по напряжениям обмоток. Толщина провода анодных обмоток вполне приемлемая для питания очень мощного усилителя. Даже под нагрузкой диаметр обмоточного провода позволяет поддерживать напряжение 380-390 вольт. Нехорошая схема

Стандартная схема задержки анодного питания и плавный пуск при помощи гасящего резистора нужны обязательно. Поскольку токи сравнительно большие, есть смысл заменить параллельно включенные двухваттные резисторы МЛТ-2 на зелёные 15-25 ваттные резисторы ПЭВ. Слаботочные (меньше 1 ампера) обмотки накального трансформатора есть смысл использовать как базу для смещения, и питания релейной автоматики при помощи построения пары умножителей (удвоителей) напряжения. Один умножитель предназначен для питания автоматики, а второй – смещения. Под нагрузкой обмоток реле (30-50 мА) умножитель будет вести себя пристойно. А цепи смещения, питаемые от второго удвоителя, работают практически на холостом ходу, поэтому напряжение питания будет стабильным. Накальные цепи можно питать по стандартной схеме от пары импульсных источников.

Применение тороидальных трансформаторов в БП даёт очень неплохие результаты, если бюджет проекта допускает повышенные затраты на приобретение совсем не дешёвых тороидов. Бывают случаи, когда удаётся скопом купить большую кучу тороидальных трансформаторов по цене металлолома. Если позволяют напряжения вторичных обмоток, то вполне можно скомбинировать компактный блок питания на тороидах. Неплохо применить тороидальные трансформаторы в габарите 25-40 Вт от адаптеров на 110 вольт, как показано на фото. При выходном напряжении 115 вольт пара таких трансформаторов даёт анодное напряжение +320 вольт, вполне пригодное для двухтактного усилителя на 6П1П-6П14П. А габариты трансформаторов позволяют спрятать блок питания в корпус, высотой не более 45 мм. Особенность правильно изготовленного тороидального трансформатора – ничтожно малое поле рассеяния по причине мизерного тока холостого хода (2-3 мА). Такое свойство исключает влияние БП на фон переменного тока в усилителе. Цена тороидального трансформатора, как правило, на порядок выше ленточного или Ш-образного. При динамическом потреблении тока в режимах больших нагрузок повышение интенсивности магнитного поля конечно же будет, однако у тороидального трансформатора оно симметрично и повышение фона не будет различимо при высоком уровне громкости.

Упор на применение в ламповом усилителе самодельных силовых трансформаторов – это тупик. Нужно заметить, что потери времени на рукопашное изготовление силовых трансформаторов на частоту 50 Гц, трудно вразумительно пояснить и оправдать. Если подобная самодельщина не дилетантство, то это пограничное с маразмом состояние. Силовые трансформаторы достаточно распространены и довольно дёшевы, чтобы жертвовать на моточные процедуры самое дорогое, то есть у человека – время. Применение импульсных источников анодного и накального питания следует рассматривать как один из наиболее перспективных способов получения малогабаритных и высокостабильных блоков питания в составе энергоэффективных ламповых усилителей.

Применение импульсных электронных трансформаторов, широко используемых для осветительной нагрузки, имеет довольно неплохие шансы в усилителях с лаповыми баллонами, накальные цепи которых рассчитаны на подключение к источникам напряжения 12,6 вольта. Это в первую очередь лампы – монстры: 6С33С, 6С18С, а также лампы типа ГУ50, ГИ30, ГУ29. 

Особенность электронных трансформаторов (ЭТ) это запуск в режиме КЗ, т.е. под нагрузкой и это удачное решение. Однако измерения показали, что рабочее напряжение электронного трансформатора несколько меньше, чем 12 вольт, особенно при слабой осветительной сети. Мощности же в электронных трансформаторах, настроенных правильно, вполне достаточно, чтобы питать накальные цепи. Практический опыт прогрева накальных цепей группы ламп, током 6-7 ампер, от электронного трансформатора в габаритной мощности 150 Вт показал, что за час температура радиатора, охлаждающего транзисторы, поднимается не более 60-70 градусов. А весит этот электронный трансформатор всего 130 граммов. Это не идёт ни в какое сравнение с весом электромагнитнитного трансформатора в 2-3 кг. Вот и получается, что пары таких электронных трансформаторов вполне достаточно, чтобы с лёгкостью разогревать 4 штуки 6С33С. Однако надо заметить, что накал у монстров, при таком питании, достаточно долго остаётся довольно вялым, поскольку из-за просадки в проводах напряжения явно не хватает. Для преодоления этой проблемы на входе электронного трансформатора ставят мелкий двухобмоточный трансформатор, включая его по схеме вольтодобавки. Это примерно 10% по мощности ЭТ и тоже самое по напряжению сети. Годится трансформатор на 10-15 ватт. Измерения показали, что напряжение по входу поднимается до 240-250 вольт, однако транзисторные ключи легко вывозят такое перенапряжение. Для питания двухканального усилителя – монстра на ГУ50, где установлены 8 штук ГУ50, вполне достаточно одного электронного трансформатора. Предпочтительнее применить ЭТ в алюминиевом корпусе, который служит радиатором. Если ЭТ имеет пластиковый корпус-коробочку, то корпус необходимо удалить. А транзисторы нужно закрепить прямо в подвале ЛУМЗЧ, непосредственно на корпус или на металлической пластине, побольше размером. Естественно через изолирующую прокладку с термопастой. Отдельной темой является импульсный характер питания электронного трансформатора на частоте 26-28 кГц. Поскольку частота автоколебаний расположена выше верхней границы звукового диапазона, то модулирующий эффект по звуку будет сравнительно небольшим, необходимо лишь тщательно выполнить экранирование токоведущих частей электронного трансформатора и применить витые пары для подвода накального питания к керамическим панелькам.

Ниже показан ещё один вариант стандартного модуля частотного преобразователя на большие токи, порядка 12 ампер. Частота преобразования около 300 кГц - это довольно неплохо. Означенная частота значительно выше верхней границы частотного диапазона звуковых устройств. Заявленная производителем эффективность DC-DC-преобразования на уровне 95% при входном напряжении до 32 вольт. Для питания накальных цепей такая штуковина подходит вполне. Цена изделия около 300 рублей, что тоже вполне приемлемая даже для оптовой покупки.

Применение импульсных преобразователей - современная тенденция, поэтому никуда от нее не денешься в 21 веке. Для решения проблемы электромагнитной совместимости модулей нужно более основательно решать вопросы экранирования. Безо всяких сомнений, можно пойти по пути применения повышающих преобразователей, например для анодного питания. У китайцев на этот случай есть другие платы. Причём аппаратно реализованные на нескольких версиях микросхем. И цена отличается у этих изделий, иногда в несколько раз, от 60 до 300 деревянных рублей. Пример модулей повышающих преобразвателей миниатюрного исполнения представлен ниже.

Вполне вероятно, что качество преобразователей может оказаться разным. Это нужно проверять экспериментально. Предпочтение следует отдавать модулям, работающим на более высокой частоте. Кроме того, нужно проверить тепловыделение в плате, чтобы не перегреть модуль током накала лампы. Таким образом, от обмотки мощного накального трансформатора с напряжением 6,3 вольта, легко получить напряжение питания +12,6 вольт для мощных выходных ламп. Но о хороших электролитах в накальную батарею конденсаторов всё равно придётся позаботиться.

                          Евгений Бортник, Красноярск, Россия, июль 2016

rss