Китайский импульсный блок питания от GHXAMP для лампового усилителя. Тест-обзор
Для анодного питания лампы обычно используется нестабилизированное напряжение. Но чем больше будет емкость конденсаторов фильтра, тем меньше будет искажаться во время работы SSB и чище будет сигнал во время работы CW и DIGI.
Не рекомендуется экономить на железе для трансформатора, оно должно быть рассчитано на мощность не менее той, которую будет потреблять УМ.
Необходимо помнить что, как бы ни были хороши и линейны применяемые лампы, фундаментом качественной работы УМ является его питание. Авторы советуют не экономить на мощности анодного трансформатора и на емкостях фильтра анодного напряжения.
Конструкция УМ отдельно от БП позволяет легко модернизировать любой узел блока, не затрагивая другой. БП находится под столом, компактный УМ — в удобном месте. БП выполнен по упрощенной схеме без автоматики на включение и выключение.
Предусмотрена возможность ступенчатого изменения анодного напряжения, что выполняется переключением сетевой обмотки (переключать при отключенном БП от сети!). Анодный выпрямитель построен по мостовой схеме с конденсатором фильтра состоящего из последовательно включенных электролитических конденсаторов.
↑ Тестирование ИБП
Распаковал. Припаял на выход винтовые клеммы (почему-то они были только на входе 220 В), чтобы было удобнее подключать нагрузку. Для начала проверим что блок выдает на холостом ходу.
Напряжение 6.3 В соответствует заявленному. Все правильно.
Читайте также: Однажды Николай Петрович решил «починить» виниловые пластинки…
Анодное напряжение 245 В — тоже неплохо.
Будем считать, что китаец не соврал. Тем более, что под нагрузкой всё может измениться как в большую, так и в меньшую стороны.
↑ Нагрузка лампами и первый провал
Блок питания у нас для лампового усилителя, вот лампами его для проверки и загрузим. На анодную цепь подключил лампу накаливания на 40 Вт, на накальный выход подключил накал лампы 6П45С, чего мелочиться. Включаю, и тут меня ждал облом!
Блок работал в старт-стопном режиме. На секунду подавал нагрузку и тут же отключался схемой защиты. Великовата нагрузка оказалась.
Заснял эту неприятность на видео.
Написал китайцу, что мол, не работает твой блок питания, что делать будем? Но китаец оказался тертым калачом и в электронике сведущим. Он мне написал, что у ламп сопротивление холодной нити накала гораздо меньше, чем в номинальном режиме, поэтому у меня так блок и работает. Сказал, что претензии принимать не будет. Ну и ладно, я и сам об этом догадывался.
↑ Нагрузка резисторами
Что ж, проверим блок на работоспособность с резисторами в качестве нагрузки.
На цепь накала нагрузил цепочку из резисторов 0.82 Ома, общим сопротивлением 1.6 Ом. К анодной цепи подключил 2 резистора общим сопротивлением 2.2 кОм. Включил. Запуск прошел без проблем. Напряжение на выходе сразу появилось. Анодная цепь выдает 117мА, напряжение на ней немного возросло, по сравнению с режимом холостого хода.
Цепь накала отдает ток 3.8 А. Напряжение при этом немного снизилось до 6.2 В.
↑ Нагрев ИБП
Блок питания практически не греется. Радиатор чуть теплее пальца после 30 минут работы. Чего не скажешь про нагрузочные резисторы. У меня под ними начал дымиться стол.
↑ Характер пульсаций
Смотрел осциллографом выходные напряжения. По цепи 6в ВЧ помехи в виде коротких импульсов, амплитудой порядка 200мВ. По цепи 250 В тоже самое. Теже 200 мВ. Частота следования этих импульсов порядка 250 кГц. Далеко за пределами звукового диапазона. Нам мешать не должны.
Пытался бороться с этими пульсациями. Увеличил конденсаторы на входе и на выходе. Поставил их более породистые. Ничего существенного не изменилось.
В ходе этих экспериментов пришлось сделать вырезы в радиаторе, чтобы вместились более объемные конденсаторы. Внешний вид блока немного изменился. Параметры практически нет. Так что можно было и не заморачиваться с этой модификацией.
↑ Предварительный вывод и поиск применения
Будем считать, что блок питания работоспособен.
Осталось придумать, что на нём собрать. И тут встал вопрос, какие лампы к нему можно подключить, чтобы он не уходил в защиту при холодных нитях накала. Стал подключать к нему разные лампы и проверять стартует или нет.
Блок уверенно стартует, когда к нему подключены лампы, потребляющие в номинале по справочнику ток накала не более 1.8-1.9 А.
Например пару ламп 6П6С и лампу 6Н8С к нему подключить можно: 0.45А+0.45А+0.35А=1.25А в сумме. А лампу 6П45С, которая в номинале в разогретом состоянии тянет 2.5А подключить нельзя. Блок уходит в перегрузку. Хотя, как я уже проверял, резистивную нагрузку в 3.8А тянет не напрягаясь.
Тренировка ламп
Пришлось много экспериментировать с ГК71, в тренировке они не нуждаются. Но случайные и с длительным сроком хранения лампы желательно тренировать в такой последовательности.
Грязные лампы промыть в воде со стиральным порошком, тщательно прополоскать, чтобы вода промыла внутренности цоколя и просушить. Запасные лампы, которые тоже долго не работали, полезно тренировать. В дальнейшем они будут готовы к работе немедленно и гарантированно.
Читайте также: Одноплатные усилители мощности звуковой частоты класса AB (подборка с Алиэкспресс): классика жанра
Выдержите лампу под накалом несколько часов, затем подаете напряжение смещения. Далее подаете пониженное анодное и экранное напряжение, уменьшаете сеточное смещение до появления небольшого анодного тока и опять выдерживаете несколько часов.
Уменьшаем напряжение смещения до получения тока анода, чтобы аноды слегка розовели, пусть прокалятся некоторое время.
С работающих ламп время от времени необходимо убирать пыль с верхней части баллона сухой чистой ветошью (при выключенном УМ и разряженных конденсаторах).
↑ Датагорские проекты, к которым подходит этот ИБП
• Простой ламповый усилитель 6Н1П + 6П14П. Сборка новичка • Малогабаритный ламповый усилитель SRPP для наушников. Печатные платы, подсветка, корпус • Ламповый усилитель «Покемон»: 6Н23П + 6П14П на одной плате и в тонком корпусе • Усилитель на 6Н2П+6П14П. Простой, ламповый, гитарный • Ламповый усилитель для высокоомных наушников на 6Н6П • Ламповый пятиполосный графический эквалайзер в слим-корпусе, 6Н2П+6Н1П • «Покемон» Олега Чернышева в качестве первого лампового усилителя • История о том, как из конструктора lunch box получился усилитель SRPP для наушников • Ламповый предусилитель RIAA-фонокорректор. Первый опыт • Усилитель для наушников: SRPPна 6Н6П • Ламповый усилитель SRPP на 6Н23П для наушников в корпусе от внешнего HDD • Мой первый SRPP-усилитель для наушников • Ламповый усилитель «D’n’B Warrior». SRPP 6Н23П для наушников с импульсным источником питания на IR2153 • Универсальный ламповый предварительный усилитель на 6Н23П • Пошаговая инструкция по навесному монтажу лампового усилителя МАИ на 6Ф3П для начинающих • Ламповый УМЗЧ на 6Н3П+6П14П? Это просто! Печатная плата в комплекте • Ламповый усилитель для наушников 32 Ом PHILLIPS SHP1900. Проект VINTAGE • Усилитель для наушников на лампах 6н3п и 6н24п (катодный повторитель Уайта) на HI-END компонентах • Ламповый УСИЛИТЕЛЬ на 6ф3п ДЛЯ НАЧИНАЮЩИХ ОТ НАЧИНАЮЩЕГО • Мой опыт создания лампового уся на 6П9 • Ламповый усилитель начального уровня на 6Ф3П, 6Ф5П • Ламповый Малыш на 6Н16Б и 6П30Б • Ламповый усилитель для компьютера на 6Ф3П [Updated] • Реальный безтрансформаторный ламповый усилитель для низкоомных наушников по мотивам «Лаконика» • Простой ламповый усилитель SRPP для наушников без выходного трансформатора • Мой ламповый SE на 6Ф3П (ECL82) по А. Манакову
И другие статьи. Смотрите, пробуйте, творите!
↑ Проверка практикой. Простой однотактный усилитель на лампах 6Н9С и 6BD5
Подумав немного, я решил сделать на этом блоке питания простой однотактный усилитель на лампах 6Н9С и 6BD5. 6BD5 — это точная копия знаменитой 6L6G (наш аналог 6П3С). Выбор ламп объясняется их наличием у меня.
↑ Схема усилителя
Схема усилителя никаких особенностей не имеет. Трудно что-то придумать в схемотехнике однотактного лампового усилителя. Выходная лампа включена тетродом. Выходной каскад охвачен локальной ООС для снижения выходного сопротивления. Эта схема с легкой руки Олега Чернышева уже давно получила название «Покемон».
↑ Выходные трансформаторы
Железо взято от компьютерных бесперебойников «Ippon». Размер Ш25×45. Первичная обмотка содержит 904+1130+1130 витков проводом 0.18. 8+10+10 слоев по 113 витков на слой. Всего 3163 витка. Активное сопротивление обмотки получилось порядка 360 Ом. Именно послужило причиной включения выходного каскада в тетродном режиме. Такой режим менее чувствителен к высокому активному сопротивлению обмотки трансформатора.
Между секциями первичной расположено 2 секции вторичной обмотки по 94 витка проводом 0.6. 2 слоя по 47 витков. Вторичные обмотки соединены параллельно. Все обмотки мотаются виток к витку, межслойная прокладка из чековой ленты в один слой.
Межобмоточная изоляция — 2 слоя этой же чековой ленты. После намотки катушки сварены в парафине, чтобы закрепить витки и улучшить изоляцию. Ra данного трансформатора для нагрузки 4 Ома составляет примерно 5 кОм.
↑ Сборка и детали усилителя
Усилитель собран навесным монтажом. Деталей немного и разрабатывать печатную плату под него мне было, честно говоря, лень. Детали тоже самые обычные.
Резисторы R4, R9, R10 мощностью не менее 1 Вт. Остальные 0.25 Вт.
Конденсаторы С2 С4 электролитические на 35 Вольт. Конденсаторы С1 и С3 пленочные на 400 Вольт.
Ламповые панели, трансформаторы крепятся на железной пластине толщиной 0.8 мм. Это обрезок от боковой крышки старого системного блока.
Из деревянных брусков шириной 60 и толщиной 18 мм склеивается коробочка внешним размером 200×210 мм, на которую и крепятся верхняя и нижняя железные крышки.
Питание накала мощной генераторной лампы
Правильно выбранное напряжение накала мощной генераторной лампы позволит лампе служить в несколько раз дольше, повышает надежность ее работы и облегчает ее температурный режим. Делается это так.
Включаем ЛАТР в первичную обмотку накального трансформатора, выставляем паспортное напряжение накала. Настраиваем УМ на максимум мощности при одночастотном сигнале. При полной мощности медленно снижаем напряжение, подаваемое с ЛАТРа, пока выходная мощность не начнет снижаться.
Прибавляем напряжение накала на 10 % (это запас эмиссии). Измеряем напряжение на первичной обмотке накального трансформатора. Последовательно в первичную обмотку трансформатора подбираем гасящий резистор, чтобы получилось измеренное напряжение, при номинальном сетевом напряжении.
↑ Фото конструкции
Несколько фото того, что получилось в результате.
Опыт эксплуатации
Были изготовлены по описываемой схеме несколько УМ. Были варианты с одной лампой и с двумя лампами ГК71, работающими в параллель. Они эксплуатируются, по сей день.
Чтобы УМ держать в постоянной готовности и работать максимальной мощностью, настройте П-контур на максимальную мощность. Хотите проводить радиосвязь с друзьями-соседями, убавьте раскачку с трансивера и общайтесь на небольшой мощности.
Мощность до максимальной в УМ увеличивается оперативно простым входом в меню трансивера и добавлением мощности раскачки с трансивера. Максимальная мощность используется, когда надо быстро сработать с DX, в соревнованиях или в условиях плохого прохождения.
В данном УМ вместо ламп ГК71 можно применить ГУ13, ГУ72 и другие. Данный УМ легко согласуется как с низкоомной нагрузкой 50 Ом, так и с высокоомной, когда антенны запитаны однопроводной линией.
Источник: Вербицкий Л.И., Вербицкий М.Л. — Настольная книга радиолюбителя-коротковолновика. (ur5lak.qrz.ru).
↑ Итоги и выводы
↑ Минусы
Очевидный минус — ограничение на 1.8 А по суммарному току накала подключаемых. Минусом также могу назвать довольно высокую цену блока. Хотя, если сравнить со стоимостью аналогичного по мощности ТАНа (к которому ещё надо добавить мосты, высоковольтные электролитические конденсаторы и железный/электронный дроссель), то цена уже не выглядит чрезмерной.
↑ Плюсы
Небольшие габариты и малый вес. Огромный плюс этого ИБП в том, что на выходе практически полностью отсутствует фон переменного тока 50/100 Гц.
Китайский импульсный БП для ламповых усилителей вполне имеет право на жизнь.
Можно брать! Можно иметь ввиду, как альтернативу. Его можно применить для питания широкого спектра простых конструкций на лампах 6Ф3П, 6Ф5П, 6П14П+6Н3П и пр. См. список выше. Очень хорошо этот ИБП будет сочетаться с усилителем для наушников и ламповым фонкорректором.
Жду вопросов и комментариев. Спасибо за внимание!
Читайте также: Аудио разъемы: как подключить микрофон и наушники к компьютеру
Общие рекомендации
метод расчета П-контура знаком читателям этой книги, Он описан в справочной литературе [31]. Имеются готовые таблицы для различных Roe. В Интернете много виртуальных калькуляторов для таких расчетов.
Расчеты говорят, что на 28 МГц нужен контур с индуктивностью 0,5 мкГн и с емкостью «горячего конца» П-контура — 40 пФ. А у нас 2 ГК71 Свых = 17х2 плюс С монтажа = 45-50 пФ. Тут можно сделать вывод, что 2хГК71 не будут работать на 28 МГц.
Выход из ситуации — применяем последовательное питание П-контура, а дроссель Др2 используем с меньшей индуктивностью, не входящий теперь в емкость монтажа. Анодный переменный конденсатор из схемы вообще исключаем.
Стабилизированный источник питания для лампового усилителя
Ничто так не выдаёт консерватизм, чем изготовление ламповых усилителей звука. А может это просто признак особого изысканного вкуса настоящих аудиофилов? В любом случае собрать такой УНЧ представляется прикольным и теоретически выгодным занятием. Как знать, сколько подобный шедевр будет стоить спустя 20 лет. Тут один только внешний вид лампового усилителя уже делает достойной установку его на самом видном месте кабинета. А звук.. Ну это каждый решит после прослушки для себя сам. В общем приступая к сборке самого усилителя, вначале продумайте сам блок питания. Это вам не 12В взятые из БП ATX. Здесь должны присутствовать минимум два напряжения разной величины и мощности. Напряжение накала берётся в пределах 5,5 — 6,5В и чаще всего подаётся на схемы переменным, сразу с обмоток трансформатора, а питание анодов достигает 300 и даже 500В. При уже постоянной форме тока.
Несмотря на то, что в последнее время наметилась стойкая тенденция к импульсным источникам питания всего и вся, рекомендую всё-же забыть на время про электронные трансформаторы и задействовать старый добрый ТС180 (ТС160) от любого чёрно-белого лампового телевизора. Тому есть две причины. Во-первых обычный трансформатор прощает невнимательность монтажа и не взорвётся, как электронный, при случайных боках и замыканиях, а во-вторых цена ЭТ может быть весьма и ввесьма, в отличии от обычных ТС, коих у многих хватает в закромах. Представляется правильным собрать один универсальный блок питания с анодным и накальным напряжением, и питать от него или один конкретный ламповый усилитель (спрятав сам БП подальше), или собирая другие ламповые схемы переключать его при необходимости на них. На каждый ламповый УНЧ блоков питания не напасёшся:)
Смотрим схему простого блока питания лампового усилителя:
По питанию 220В ставим модный пластмассовый тумблер 250В 5А с зелёной подсветкой. Не забываем про предохранители — один на пару ампер по сети, второй трёхамперник по накалу, и третий по высоковольтному напряжению анода. В отличии от электронных трансформаторов, где предохранители сгорают последними, здесь они выполнят свою миссию, так как даже и без них блок питания выдержит кратковременные замыкания выходов. За что я и уважаю трансы в железе. Диоды для двухполупериодных мостов или собираем из советских КД202 с нужной буквой, или берём готовый диодный мост на подходящее напряжение и ток. Если у вас усилитель на пару ламп типа 6П14П с небольшой мощностью выхода, диодный мост выпрямителя пойдёт и советский коричневый КЦ405 или КЦ402. Накал выпрямлять следует только для входных ламп первого одного — двух каскадов. Дальше влияние постоянного накала сводится к нулю и это будет только расход тепла на диодах.
Читайте также: Легендарные усилители: чемпион по искажениям, ламповый долгожитель для Пола Маккартни, цельнометаллическая оболочка
Можно питать накал от моста с конденсатором 4700 — 10000мкФ, а можно и КРЕН5 поставить. и не стремитесь на входные лампы подавать строго 6,3В — лучше питать их немного заниженным напряжением вплоть до 5В. Так что обычная пятивольтовая КРЕНка и всё будет ОК. Обязательно советую поставить пару светодиодов — индикаторов напряжения анода и накала. Во-первых красиво, а во-вторых информативно, сразу видны возможные проблемы с питанием.
Корпус лучше делать делезный, точнее из листового алюминия — он обрабатывается очень удобно. Или просто взять готовый подходящих размеров, где просверлить гнёзда под кнопку сети, светодиоды и разъёмы. Сеть тоже вводите в корпус не просто через дырку, а подключив штеккером к специальному сетевому гнезду. Лично я делаю только так на всех конструкциях — это удобно.
Конденсаторы фильтров анода берём чем больше — тем лучше. Минимум два по 300 микрофарад. Напряжение на них должно быть на 100В выше, чем напряжение на выходе БП. Если у вас схема рассчитана на 250В, то берём конденсатор на 350. Конечно я это правило выполняю далеко не всегда, а бывает вообще ставлю один к одному, но вы так не делайте и в этом с меня пример не берите. Резистор на 47 Ом 5 ватт уточняем по конкретной схеме лампового усилителя. Для простого однотактного его хватит, а для мощного двухтактника надо вообще ставить дроссель. Выдиратся он из любого лампового телевизора и называется ДР-0,38. Трансформатор питания перед установкой в БП обязательно послушайте на предмт гудения и жужжания. А то купите, рассчитете и соберёте под него корпус, а он гудит громче вечернего Пинк Флойда. Будет большой облом. И напоследок порекомендую все диоды шунтировать конденсаторами на 0,01-0,1 мкФ с соответствующими напряжениеми.
Все вопросы — на форум по БП
Выпрямитель с силовым трансформатором
Выпрямитель собран по двухполупериодной схеме с использованием обычного силового трансформатора (фиг. 2).
Фиг. 2. Схема выпрямителя с силовым трансформатором для лампового радиоприемника.
Силовой трансформатор Тр (на мощность порядка 30 вт) можно изготовить самому, применив для сердечника пластины Ш-25 при толщине набора 28 мм или пластины Ш-19 при толщине набора 35 мм.
Сетевая обмотка I для включения в электросеть 110, 127 или 220 в состоит из 760 +116 + 644 витков провода ПЭЛ 0,4, повышающая обмотка II — из 2200 + 2200 витков провода ПЭЛ 0,18, обмотка III для накала кенотрона — из 36 витков провода ПЭЛ 0,8—0,9 и обмотка IV для накала ламп приемника — из 45 витков провода ПЭЛ 0,6—0,7.
Каждая обмотка должна быть тщательно изолирована от остальных лакотканью или несколькими слоями парафинированной бумаги. Пластины сердечника собираются вперекрышку и плотно стягиваются стяжными болтами.
Дроссель фильтра Др собирается из пластин Ш-16 или Ш-19 при сечении сердечника 3— 3,5 см^2. Обмотка дросселя состоит из 3 500 витков провода ПЭЛ 0,15.
Сердечник собирается с воздушным зазором 0,3—0,5 мм. Для получения зазора сначала в каркас вставляются все Ш-образные пластины, а затем сверху накладываются замыкающие пластины, отделенные от Ш-образных полоской бумаги нужной толщины.
Читайте также: Проверка колонок на качество звука: способы, пошаговая инструкция
Кенотроны и твердотельные выпрямители
Выше намеренно не приводятся все известные схемы на твердотельной электронике, часть увидите в теме диодный мост. Найдутсятам и трёхфазные технические решения, в том числе принадлежащие Ларионову. Важнее рассмотреть критерии выбора кенотронов. Тематика древняя, литературу найти сложно среди интернетского завала, появляется смысл остановиться подробнее на старой элементной базе.
В аудиозаписи и на концертах ламповые усилители популярны и поныне. Стоят немалых денег. Купить сумеет не каждый, а вот собрать собственноручно… Артисты утверждают, что звук получается насыщенный объёмный. Авторам приходилось даже слышать, что, мол, от вибраций колонок в лампах электроны летят по-особенному. Оттого и звучание столь своеобразное.
- Важным параметром считается максимально допустимое обратное напряжение. Как в случае с твердотельной техникой, способно повредить: образуется лавинный пробой за счёт эмиссии электронов с анода. Сопровождающийся значительной температурой, сожжёт лампу.
- Внутренним сопротивлением называется величина, обратная проводимости лампы в открытом состоянии. Определяется из вольт-амперной характеристики прибора (см. рис.). Как для обычного диода потребуется разницу потенциалов поделить на ток. Значения берутся по выбранной рабочей точке, либо по максимуму входного напряжения.
- Максимальные ток в импульсе и напряжение способны превышать средние выпрямленные значения. Потребуется убедиться, что лампа не сгорит в имеющихся условиях.
↑ Особенности схемотехники
В целом, всё довольно типично для полумостовых ИИП, так что стандартный курс теории о ИИП вам поможет. Остановлюсь только на нескольких моментах.
Резисторы R3 и R4 служат здесь для ускорения разрядки конденсаторов во входном выпрямителе. Чисто теоретически, ими можно пренебречь, и установить вместо них, скажем, керамический высоковольтные SMD конденсаторы. Однако уже после первого удара оставшимся зарядом во время настройки быстро меняют эту позицию.
Внутренние диоды ключей запараллелены снаружи диодами D1 и D2. В Сети бродит информация, что диоды в ключах бывают слабые и медленные, а таким образом мы этот вопрос снимаем радикально.
Пуск ИИП происходит при питании ШИМа, драйверов и ключей от 12 Вольт, дальнейшая работа- от стабилизатора на 15 Вольт. Это нужно для организации простого переключения питания на диодах D5 и D11.
Резистор R7 установлен для защиты от сверхтоков. Вообще, теоретически, высокоскоростного диода D10 должно хватить для того, чтобы успеть быстро закрыться и «не пущщать» ничего лишнего. А если всё же не успеет? Признаю, это подход не из моего опыта, я с таким не сталкивался и не хотелось бы начинать.
Постоянная времени снаббера (успокоителя) R9-C12 в 38 нс может показаться странной для выбранных ключей (тут надо, скорее, к 100-120 нс двигаться), но тем не менее снаббер неплохо отрабатывает и не перегревается. Лучше просто взять осциллограф, подбирать детали и смотреть результат. Но если еосцилла нет, просто примите на веру, мой вариант работает достаточно хорошо.
Высоковольтный стабилизатор капризный. И даже не просто капризный, а склонный к самовозбуждению. Вся его проблема в затворном резисторе R23. Лучше его впаивать не целиком в плату, а только с одной стороны. А вывод идущий к затвору транзистора Q3 припаять напрямую к затвору, удалив дорожку. А вообще идеально, если резистор будет не индуктивный. Лучше всё это опять наблюдать осциллографом — в случае проблем самовозбуждение будет заметно сразу.
В общем, уважаемые новички, если осциллографа нет, страшно к нему подойти или просто лень — лучше не устанавливайте компоненты анодного стабилизатора, а вместо Q3 впаяйте перемычку между истоком и стоком.
Ламповые выпрямители
Согласно статистике на момент середины 70-х годов из всей производимой в СССР энергии примерно четверть требовалось преобразовать в постоянный ток. Для действия потребовались дешёвые и качественные приборы, нежели предложенные потребителям сталинскими заводами.
Уже выедены были многочисленные технические решения, но большая часть электрических схем реализовывалась на лампах: диодах, триодах и пр. На рисунке представлены застойные варианты выпрямителей, взятые из книги Мазеля К.Б. издания 1951 года. Безусловным достоинством схем признана понятность читателю. Описание однополупериодного лампового выпрямителя:
- Переменный ток подаётся на трансформатор с двумя вторичными обмотками, одна предназначена целиком для подогрева катода (на рисунке – справа, дуга).
- Стрелка с направлением тока не вводит в заблуждение: электроны движутся внутри вакуума в противоположном направлении.
- Цепь катода включена в заземлённый контур, чтобы замкнуть путь для выходного тока. Электроны, разогревающие активный слой, сюда не ответвляются в силу очевидных причин.
- На выходе стоит полосовой фильтр из индуктивности и ёмкостей, служащий для отсеивания ненужных гармоник.
Двухполупериодный действует аналогичным образом, вместо диодной лампы используется двуханодный кенотрон. В результате появляется возможность повышения КПД. Выходной ток снимается через среднюю точку, где всегда течёт в направлении, указанном на рисунке. Схема представляет аналог диодного моста.
Первый вариант схемы используется для удешевления конструкции и уменьшения габаритов. Одновременно сильнее расходуется запас батарейки. Причина – выпрямляется лишь единственный полупериод колебания входного напряжения питания. На выходе фильтра, как правило, сохраняется остаточная частота пульсаций, совпадающая с сетевой. Уже в сталинские времена схемы иногда оборудовали селеновыми или купроксными полупроводниковыми диодами. Напомним, на основе оксида меди в 1874 году Карл Фердинанд Браун открыл выпрямляющие свойства неметаллических элементов (см. Полупроводниковый диод).
Двухполупериодная схема прежде считалась распространенной для питания маломощных радиоприёмников. Частота пульсаций выходит удвоенной, зато амплитуда меньше, нежели в однополупериодной схеме при эквивалентных фильтрах гармоник. Большой минус: число витков рабочей обмотки приходится увеличивать, чтобы достичь схожего коэффициента передачи каскада. Следовательно, схема более высоковольтная.
↑ Особенности сборки
Вся конструкция располагается на плате размерами 160 мм х 92 мм. Начать надо с SMD деталей на нижней стороне платы, потому как после установки выводных деталей паять станет тяжеловато:
Читайте также: 2 DIN автомагнитола, или очередное Китайское творение.
Далее устанавливаются выводные детали.
На интегральный стабилизатор IC2 желательно установить небольшой радиатор. Такой же радиатор нужно обязательно
установить на транзистор Q3, если будет высоковольтный стабилизатор.
Интегральные стабилизаторы IC3 и IC4 могут быть установлены на кусочек Г-образного алюминиевого профиля, который должен немного возвышаться над фильтрующими конденсаторами. То же касается диодов D20, D28, D29 и D30 в корпусах TO-220F.
Не стоит забывать от проволочных перемычках! На чертеже платы они обозначены красным цветом, якобы на верхнем слое металла. Но плата у нас односторонняя.
Полупроводниковые схемы выпрямителей
Полупроводниковый выпрямитель с учетверением напряжения порадует любителей домашних экспериментов. При помощи такой штуковины удастся сильно намагнитить металлический стержень, как Араго в 1820 году (о чем известно из его собственной заметки, опубликованной в томе XV журнала Annales de chimie et de physique). За четыре года до изобретения Вильяма Стерджена! Араго наблюдал действие проволоки с электрическим током на металлические опилки, но не придал наблюдению оттенка практичности или коммерциализации.
Схема простая, но демонстрирует недостаток – нужно где-то набрать четыре высоковольтных конденсатора. Напряжение каждого указано на изображении, и этим допустимо руководствоваться при отборе. Конденсаторы не должны быть электролитическими, знак на контактах поменяется. Плюс и минус указаны только для иллюстрации образования выходного напряжения.
На положительном полупериоде заряжается нижняя пара ёмкостей, а на отрицательной – верхняя. Конденсаторы в каждой паре включены параллельно (см. параллельное включение конденсаторов) и последовательно (см. последовательное включение конденсаторов) одновременно. Смотря по какому полупериоду пришло время. Номиналы лучше брать одинаковыми.
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.
Камрад, рассмотри датагорские рекомендации
? Полезные и проверенные железяки, можно брать
Опробовано в лаборатории редакции или читателями.
↑ 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.
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.