Бути чи не бути імпульсних джерел живлення (ПІП) в УМЗЧ? Такий сакраментальне питання по відношенню до даного класу пристроїв аж ніяк не випадковий. Про це ж свідчить і дискусія радіоаматорів на форумі сайту журналу, присвячена публікації [1]. Більшість учасників дискусії все ж вважають виправданим використання ІІП в УМЗЧ. Але в конструкції імпульсного трансформатора ПІП [1] є недолік, на який учасники дискусії абсолютно не звернули уваги. Його первинна обмотка намотана в два дроти. Хоча магнітна зв'язок витків в цьому випадку максимальна, досягнута вона ризикованим способом. У всіх сусідніх витках діюча різниця потенціалів досягає випрямленої напруги (близько 300 В). Лакова ізоляція провідників здатна витримувати такий вплив, але що може трапитися з нею через кілька років експлуатації? Навіть за відсутності перехлеста провідників (а це не виключено) їх неминуче механічне зміщення при нагріванні і охолодженні після кожного включення може значно послабити електричну міцність ізоляції, і тоді ... в кращому випадку "згорить" запобіжник. У цьому випадку більш виправдане застосування дроту ПЕЛШО замість рекомендованого автором ПЕВ-2. В цілому ж запропонований схемотехнічний варіант цілком життєздатний.

Деяку перевагу (за винятком граничної потужності перетворення) перед запропонованим в [1] імпульсним перетворювачем мають обратноходового ПІП. Всього один коммутирующий транзистор, ефективна стабілізація вихідної напруги при змінах напруги і навантаження, висока технологічність виконання обмоток для Ш-образного магнітопровода в порівнянні з кільцевих (тороідальним) - ось далеко не повний ряд переваг такого перетворювача. З часу публікації згаданої статті пройшло близько чотирьох років, за цей період в журналі запропоновані і інші схемні варіанти ПІП, зокрема [2-4]. У цій же статті я пропоную варіант подібного пристрою з багатоканальним виходом.

Основні параметри
Інтервал вхідної напруги, В ........................... .125 ... 250
Номінальна частота перетворення, кГц ............... .50
Вихідна напруга, В, (при струмі навантаження, А):
канали 1-2 ....................................................... ± 35 (1)
канали 3-4 ...................................................... ± 15 (0,2)
Пульсації вихідної напруги, мВ, не більше ......... 5
ККД,% .................................................................. 87

Середньоквадратичне значення пульсацій вихідної напруги виміряно милливольтметром ВЗ-48А.
Робочий інтервал вхідної напруги характеризує можливість як тривалої роботи ПІП в зазначеному інтервалі, так і здатність нейтралізації короткочасних провалів і викидів напруги без погіршення наведених параметрів. Проте слід пам'ятати про неможливість включення пристрою при мережевій напрузі нижче 170 В. Режим роботи обратноходового перетворювача - з переривчастим магнітним потоком в імпульсному трансформаторі, максимальне значення коефіцієнта заповнення комутуючих імпульсів становить 0,45 (при мінімальному напрузі мережі).

Більш потужні випрямлячі вихідної напруги (канали 1, 2) призначені для харчування вихідних каскадів мостового УМЗЧ, а малопотужні (канали 3, 4) - для ланцюгів вхідного підсилювача на ОУ.

Схема імпульсного блоку живлення, показана на рис. 1. Як сама схема, так і використані елементи з можливою їх заміною детально характеризувалися в [2-4], і додаткових коментарів тут не потрібно. Слід, однак, докладніше описати застосований тут спосіб включення вторинного контуру регулювання, оскільки його особливості важливо враховувати при налагодженні ПІП. З невеликими спрощеннями процес стабілізації вихідної напруги по вторинному контуру зворотного зв'язку можна представити таким чином.

Як стежить елемента в аналогічних пристроях застосовують так званий стабілізатор паралельного типу - мікросхему DA2 КР142ЕН19А (імпортний аналог - TL431 з будь-яким буквеним індексом). Навантаженням мікросхеми є паралельно з'єднані баластовий резистор R17 і випромінюючий діод (висновки 1, 2 оптрона U1) з струмообмежувальним резистором R18. Баластний резистор створює мінімальне навантаження, необхідну для нормального функціонування мікросхеми. Вихідна напруга через підбудовується резистивний дільник R14-R16 подано на керуючий вхід мікросхеми (висновок 1). Для забезпечення запасу регулювання дільник розраховують так, щоб на керуючому вході мікросхеми при номінальному вихідному напрузі ПІП інтервал напруги, що встановлюється підлаштування резистором R15, становив близько 2,5 ± 0,25 В.

Припустимо, на піку гучності фонограми різко зросте споживаний УМЗЧ струм, і за рахунок збільшився падіння напруги на обмотці IVa і випрямному діод VD6 вихідна напруга джерела +35 В знизиться. Відповідно знизиться напруга на керуючому вході мікросхеми DA2 (висновок 1), і різко зменшиться струм через баластний резистор і випромінюючий діод. Еквівалентний опір ділянки колектор-емітер фототранзистор, оптично пов'язаного з випромінюють діодом, зросте. Оскільки це опір включено паралельно резистору R3, що є верхнім плечем резистивного подільника напруги, напруга на вході підсилювача сигналу помилки (+2,5 В на виводі 2 DA1) зменшиться. Підсилювач сигналу помилки негайно компенсує таке зменшення вхідної напруги збільшенням коефіцієнта заповнення комутуючих імпульсів і тим самим відновить колишнє значення напруги на виході пристрою.

До особливостей пристрою також слід віднести многоканальность вихідних джерел напруги. Контроль і регулювання вихідної напруги здійснюється тільки в одному каналі, але сильна магнітна зв'язок між усіма вторинними обмотками дозволяє ефективно стабілізувати напругу в кожному каналі одним ШІМ-контролером.

Друкована плата пристрою представлена на рис. 2.
Серед конструктивних особливостей ПІП слід зазначити таке.
Вузол ШИ-контролера А1 (креслення його плати - на рис. 3) з'єднаний з основною платою за допомогою чотирьохконтактного уніфікованого роз'єму Х1, подібного використовуваним в телевізорах УСЦТ Гвинти між основною платою і теплоотводом забезпечують його електричне з'єднання із загальним проводом ПІП.
Комутуючий транзистор VT1 встановлений через слюдяну пластину на ребристий радіатор розмірами 70x45x24 мм. До цього ж теплоотводу двома гвинтами на трубчастих стійках висотою 7,5 мм кріплять плату контролера А1. Мікросхему DA1, встановлену в плату через перехідну панель, тепловідводної поверхнею корпусу щільно притискають до теплоотводу. Використання теплопроводящей кремнийорганической пасти КПТ8 дозволяє контролеру відстежувати робочу температуру транзистора і автоматично вимикати ПІП в аварійних ситуаціях при його перегрів. При монтажі в плату А1 транзистор VT1 запаюють з попередньо відформованими висновками так, щоб його площина була паралельна поверхні плати, а металевий фланець корпусу транзистора був звернений до під'єднують притискною планкою і двома додатковими гвинтами теплоотводу. Сама плата А1 також звернена до теплоотводу стороною розташування елементів. Конденсатори С9, С10 підпоюють безпосередньо до відповідних контактів панелі з боку друкованих провідників.

На основній платі оптрон U1 також встановлено через перехідну панель. Напруга +35 В подається у вторинний контур регулювання через електрично з'єднаний з катодом діода VD6 тепловідвід, що дозволило обійтися без додаткової перемички на друкованій платі. В авторському варіанті застосовано ребристий радіатор розмірами 40x20x18 мм, такі раніше виготовляли для транзисторів П213-П217. В якості тепловідводу можна також використовувати П-подібний алюмінієвий прокат завтовшки 1,5 ... 2 мм розмірами 100 × 40 мм. Діод запаюють в плату так, щоб його металевий фланець, електрично з'єднаний з катодом, був звернений до теплоотводу, і потім притискають двома гвинтами. Такий же тепловідвід придатний і для діода VD7. У додатковому примусовому охолодженні пристрій не потребує.
Підлаштування резистор R15 - типу СПЗ-16В.

При обраних оксидних конденсаторах фільтра (серії CapXon або аналогічні) необхідний рівень пульсацій вихідної напруги цілком забезпечують стандартні високочастотні дроселі, і немає необхідності виготовляти саморобні. У каналах 2 × 35 В використані дроселі ДМ-2,4, а в каналах 2 × 15 В - ДМ-0,6. Всі ці дроселі встановлені перпендикулярно основній платі. Для дроселя L2 використовують 10-міліметровий відрізок трубчастого фериту, використовуваного, зокрема, в названих дроселях. Через осьовий отвір в трубці протягують провід ПЕВ-2 0,72, а потім відгинають кожен з кінців на 180 ° від початкового положення, утворюючи тим самим замкнутий виток. Цей дросель ефективно пригнічує високочастотні коливання, що виникають в трансформаторі при включенні і виключенні коммутирующего транзистора, а також усуває самозбудження в контурах регулювання.

Імпульсний трансформатор пристрою та інші його основні елементи розраховані за допомогою спеціалізованої програми VIPer Design Software, докладно описаної в [4]. Індуктивність первинної обмотки трансформатора на частоті перетворення 50 кГц повинна відповідати 420 ... 450 мкГн. Друкована плата пристрою спочатку була спроектована під трансформатор з магнітопроводом Ш 10 × 10 з фериту М2500НМС1 зі стандартною контактної панеллю (номера висновків 1 '-6', 7-12). Але потім плата була доповнена контактними майданчиками 1-6.

Проблема підбору трансформатора як одного з основних елементів, що визначають надійність всього пристрою, виникла у автора через те, що в одній зі столичних фірм під виглядом муздрамтеатру Ш 10 × 10 з фериту М2500НМС1 йому був проданий муздрамтеатр того ж типорозміру без заводського маркування. У трансформаторі він розігрівався настільки, що перевищення температури явно не вкладалося в розрахунковий допуск. Варіювалися робоча частота перетворення і відповідно їй число витків, порядок розташування обмоток, діаметр провідників, і все безрезультатно. У міру накопичення обсягу негативних результатів визріла думка порівняти електричний опір наявного муздрамтеатру з ферритом М3000НМС2 (Ш 12 × 20). Результати вимірювання здогад підтвердили: електричний опір, виміряний приладом Ц4341, слабо залежало від взаємного розташування яких докладають вимірювальних електродів, і для матеріалу "підробленого" муздрамтеатру воно склало 0,9 ... 1,2 кОм, а для фериту М3000НМС2 - 2 ... 3 кОм. У довідковій літературі зазначено, що питомий електричний опір М2000НМ1 становить 0,5 Ом · м, а М2500НМС1 (М3000НМС2) - 1 Ом · м.

В результаті в одній з фірм, що реалізують імпортні компоненти, серед безлічі компонентів був обраний самий дешевий імпульсний трансформатор для телевізорів SAMSUNG (децимальний номер P / N 5106-061101-00) з типорозміром муздрамтеатру ER42 / 22/15 і немагнітним зазором 1,3 мм (виміряний коефіцієнт індуктивності близько 180 нГн на виток). Питомий електричний опір матеріалу виявилося майже таким же, як у фериту М3000НМС2 (Ш 12 × 20). Для використання в ПІП такого і інших готових трансформаторів виконують такі технологічні операції.

Перед розбиранням з трансформатора знімають електростатичний екран, а потім повністю занурюють в ацетон або інший розчинник і витримують в ньому три доби. Після такої операції каркас з обмотками повинен без прикладання значних зусиль переміщатися уздовж центрального стрижня муздрамтеатру. Цей муздрамтеатр затискають в лещата через картонні прокладки з боку, протилежного висновків. Двома потужними паяльниками розігрівають до 100 ... 120 ° С места склейки стиків двох половинок муздрамтеатру, і через П-образну оправлення наносять несильний удар молотком по каркасу з обмотками в сторону висновків трансформатора. В результаті удару половинки муздрамтеатру повинні роз'єднатися. Залишається перемотати обмотки відповідно до наведених в статті даними. Значний запас в перерізі вікна муздрамтеатру дозволяє застосувати обмотувальні дроти більшого діаметру і при необхідності збільшити вихідну потужність ПІП.

Не виключено також застосування трансформатора з магнітопроводом Ш12x20x21 з фериту М3000НМС2, використовуваного в імпульсних блоках живлення телевізорів УСЦТ. Причому вихідну потужність ПІП в цьому випадку можна значно підвищити без переробки електричної частини пристрою. Але трансформатор на номінальну потужність 120 Вт (максимальну 180 ... 200 Вт) доведеться розраховувати за рекомендаціями Ю. Семенова [2]. У такій модифікації деякі елементи на платі доведеться трохи змістити.

На муздрамтеатр від імпульсного трансформатора БП телевізора SAMSUNG, використаний автором, спочатку укладають 17 витків в два дроту ПЕВ-2 0,57 (обмотка la), потім після межобмоточной ізоляції намотують обмотки IVб і IVа (другий і третій шари - по 21 витка кожен) проводом ПЕВ-2 1,0, і знову межобмоточную ізоляцію. У четвертому шарі в два дроту ПЕВ-2 0,41 "вразрядку" - 9 витків обмоток III6 і IIIа. Після межобмоточной ізоляції 5-й шар - 8 витків проводом ПЕВ-2 0,12 (знову "вразрядку") обмотки II. 6-й і 7-й шари - це обмотка I6, що складається з 17 і 16 витків відповідно в два дроту ПЕВ-2 0,57. Секції Ia і I6 первинної обмотки з'єднують пайкою відповідних висновків на контакті 2 (2 '), який вкорочують на кілька міліметрів, щоб він не заважав установці трансформатора на плату. Висновок 2 в плату не запаюють. Після склеювання муздрамтеатру на готовому трансформаторі встановлюють екран - виток мідної фольги шириною 15 мм, що закриває середню частину котушки.

Як показали експерименти з іншими магнитопроводами, при використанні муздрамтеатру Ш10 × 10 (М2500НМС1) з немагнітним зазором близько 1 мм число витків в обмотках буде таким же, як і для "корейського" муздрамтеатру. Більш того, конструктивний немагнітний зазор 1 мм на центральному керні цілком допустимо замінити прокладками з гетинаксу товщиною 0,5 мм між бічними стержнями звичайного муздрамтеатру. При цьому індуктивність розсіювання трансформатора збільшується від 4 до 6 мкГн, але обумовлений нею викид напруги на стоці в момент вимикання комутуючого транзистора IRFBC40 ще далекий від граничного для нього значення 600 В.

продовження - www.radioelectronika.ru/?mod=cxemi&sub_mod=full_cxema&id=696

ЛІТЕРАТУРА
1. Колганоа А. Імпульсний блок живлення потужного УМЗЧ. - Радіо, 2000, № 2, с. 36-38.
2. Семенов Ю. Розробка однотактний обратноходових перетворювачів напруги. - Радіо, 2001. № 10, с. 34-36; №11, С.43-45.
3. Сазонік В., Ермашкевіч В., Козлов К. Універсальний УКХ-ДМВ приймач "SEC-850M". Модуль живлення (А4). - Радіо, 2002 № 7, с. 15, 16.
4. Косенко С. Еволюція обратноходових імпульсних ІП. - Радіо, 2002 № 6, с. 43, 44; № 7, с. 47, 48; № 8, с. 32-35; № 9, с. 24-26.

С. КОСЕНКО, м Воронеж
"Радіо" №3,5 2004р.