Мостовой двухтактный усилитель 25 Вт

Оставлен Evgenij Bortnik Ср, 06/08/2016 - 00:50
Аватар пользователя Evgenij Bortnik

Мостовой двухтактный усилитель мощностью 25 Вт. Автор Дмитрий Климов.

Одной из главных проблем, с которой сталкивается разработчик ламповых усилителей, является изготовление выходных трансформаторов. Силовой трансформатор должен лишь обеспечивать необходимые напряжения и токи и может быть намотан, в крайнем случае даже вручную. Выходной трансформатор оказывает решающее влияние на характеристики усилителя. КАчество усилитеял полностью определяется характеристиками выходного трансформатора. Поэтому важно всё, способ намотки обмоток, размеры сердечника, даже толщина пластин сердечника и толщина прокладок между обмотками. Всё влияет на режимные параметры усилителя, на величину выходной мощности, ширину полосы пропускания и уровень искажений.

Желание снизить уровень требований к выходному трансформатору вполне естественно. Целесообразно сделать выходной трансформатор менее критичным к качеству его изготовления. Есть вариант вообще отказаться от его применения, например схема мостового усилителя. В мосту выходные лампы по постоянному току включены последовательно, а по переменному-параллельно. Поскольку выходные лампы в такой схеме работают в режиме катодного повторителя, а постоянная составляющая на нагрузке исключена, появляется возможность согласовать сопротивление нагрузки с помощью обыкновенного автотрансформатора, с одной обмоткой. Пример схемы усилителя мощности с блоком питания показан ниже.

Входной каскад на лампе Л1.1 типа 6Н8С построен по схеме с общим катодом и особенностей не имеет. Его назначение - обеспечить необходимый уровень чувствительности. Если источник сигнала имеет выходное напряжение не менее 4 В, то входной каскад можно исключить и подавать входной сигнал прямо на вход фазоинвертора. Фазоинвертор (лампа Л2 тина 6Н9С) построен на основе балансной схемы. Такой фазоинвертор отличается большим усилением, симметричностью разделенного сигнала и автобалансировкой. При желании иметь в усилителе балансный вход типа XLR, обладающий большей помехозащищенностью по сравнению с однотактным входом RCA, можно убрать конденсатор, заземляющий второй вход фазоинвертора, и подать на него сигнал.

Выходной каскад выполнен на двух лучевых тетродах Л3 и Л4. В качестве выходных ламп можно применять лампы 6П6С или 6П3С. С первыми выходная мощность составит около 12-13 Вт, со вторыми - до 25 Вт на канал. Еще более увеличить выходную мощность можно, применив лампы 6П27С или Г807 для которых характерно существенно большее анодное напряжение (700-800 В) и больший ток анода. Но при этом придется увеличить мощность силового трансформатора и изменить конструкцию усилителя. Вследствие параллельного включения выходных ламп по переменному току рекомендуемое приведенное сопротивление нагрузки уменьшается в 4 раза и составляет в рассмотренной схеме около 900 Ом.

Выходной автотрансформатор намотан виток к витку на сердечнике от стандартного трансформатора ТП-208-6 сечением 7,0 см2. Первичная обмотка имеет 650 витков провода диаметром 0,33 мм, вторичная - 84, третья - 35 витков провода диаметром 1,0 мм, четвертая - 531 виток провода диаметром 0,33 мм. Все обмотки должны быть намотаны в одном направлении.

Силовой трансформатор имеет сердечник сечением не менее 16 см2 и восемь раздельных обмоток. Первичная обмотка имеет 650 витков провода диаметром 0,5 мм; вторая, третья, четвертая и пятая обмотки имеют по 700 витков провода диаметром 0,2 мм; накальные обмотки – шестая и седьмая - имеют по 19 витков провода диаметром 1,0 мм; восьмая обмотка имеет 36 витков провода диаметром 0,2 мм и используется для питания устройства задержки включения анодного питания. Устройство задержки включения питания выполнено по схеме ниже. Для двухканального усилителя это устройство должно иметь два реле типа РЭС22. В зависимости от рабочего напряжения реле их обмотки включают параллельно или последовательно. Плечи выходного каскада питаются от отдельных выпрямителей. При изготовлении двухканального усилителя потребуются четыре обмотки анодного питания, что необходимо учитывать при подборе силового трансформатора или пары трансформаторов.

Схема задержки подачи анодного напряжения собрана с применением транзисторов. Применение полевого транзистора определяет качество работу устройства в целом, поскольку для повышения стабильности важны минимальные уткечки и повышенное сопротивление ключевого элемента. Начинка ламповыого усилителя изготовлена с применением печатного монтажа. Примерный вид печатных плат показан ниже. Выпрямители и устройство задержки включения питания собраны на общей плате, рисунок которой приведен справа.

Известно, что к недостаткам ламп в сравнении с транзисторами следует отнести невысокую стабильность режимных параметров во времени. Так, ресурс большинства ламп составляет 500-1000 часов непрерывной работы. За этот период значительно изменяются рабочие характеристики лампы. Существенно уменьшается крутизна характеристики усиления, падает выходная мощность, изменяется внутреннее сопротивление. К этому эффекту вчувствительны двухтактные выходныхекаскады, так как изменение параметров ламп может приводить к разбалансировке плеч двухтактного каскада, появлению постоянного тока через выходной трансформатор и увеличению уровня искажений. Стабилизация анодного питания в таком случае помогает не всегда. Ведь лампа по постоянному току представляет собой сопротивление, а изменение внутреннего сопротивления лампы вызывает нестабильность тока покоя. Большинство усилителей либо регулируют только один раз при изготовлении. При наличии подстроечных элементов для установки тока покоя в течение срока службы усилителя, возможно периодическое проведение профилактических работ. Лучше, когда эту работу выполняют с применением специального оборудования, требуется некторая квалификации пользователя.

Для преодоления проблемы периодического регулирования усилителя разработано сравнительно простое устройство, автоматически поддерживающее заданный ток покоя выходных ламп. Схема этого устройства приведена ниже.

Устройство представляет собой стабилизатор тока и состоит из нескольких функциональных узлов. Резистор Rдт представляет собой датчик тока, на котором создается напряжение падения, пропорциональное току покоя лампы. На транзисторах VT1 и VT2 собран маломощный источник опорного напряжения, с помощью которого задается ток покоя лампы. Представленная схема источника опорного напряжения отличается малым потреблением тока, на уровне 0,5-0,7 мА. Это немаловажно, так как ток источника опорного напряжения не проходит через датчик тока и, следовательно, приводит к небольшой погрешности установки тока покоя. При желании источник опорного напряжения можно заменить светодиодом, свечение которого будет означать нормальный режим лампы. В этом случае применяют светодиод с рабочим током не более 1 мА. На составном транзисторе VT3-VT4 собрано устройство сравнения и управления током. При уменьшении тока покоя лампы, уменьшается падение напряжения на резисторе датчика тока Rдт. Поскольку напряжение на базе транзистора VT3 стабилизировано источником опорного напряжения, уменьшение напряжения на эмиттере VT3 вызывает открывание транзисторов VT3 и VT4, которые шунтируют резистор Rк и уменьшают общее сопротивление в цепи катода лампы. Тем самым увеличивается ее анодный ток. При повышении анодного тока транзисторы VT3 и VT4 закрываются и увеличивают сопротивление в цепи катода. Для исключения влияния переменной составляющей катодного тока на постоянный ток покоя резистор R5 зашунтирован конденсатором большой емкости С1.

Рассмотренный узел включают в катодную цепь лампы вместо резистора автоматического смещения. При испытаниях разных варианов устройства с несколькими лампами типа 6П6С и 6П3С такой стабилизатор тока обеспечивал постоянство тока покоя с точностью до 2%. По переменному току это устройство зашунтировано конденсатором большой емкости и не оказывает никакого влияния на усиление звуковых частот. При наличии здравого смысла для каждой выходной лампы изготавливают такой стабилизатор тока на небольшой печатной плате и устанавливают вместо катодного резистора. Выставив ток покоя выходного каскада равным 25-30 мА, можно использовать усилитель в классе А или АВ, заменяя в выходном каскаде соответственно лампы 6П6С или 6П3С. Никаких регулировок при замене ламп при этом выполнять не нужно.

Все трансформаторы и лампы установлены непосредственно на корпусе усилителя. Трансформаторы закрыты кожухами, которые также крепятся к корпусу. Установочные размеры силового трансформатора зависят от конструкции самого трансформатора и поэтому не указаны на чертеже корпуса усилителя. Около всех трансформаторов должны быть предусмотрены отверстия для прокладки проводов. Их размеры и положение определяют конструктивно. Плату блока питания закрепляют в подвале корпуса под силовым трансформатором на винтах крепления кожуха трансформатора. Монтаж каскадов усилителя выполняют навесным способом на выводах ламповых панелей или печатным способом. При навесном монтаже на винтах крепления ламповых панелей закрепляют дополнительные контактные пластины из текстолита, на которых резаком готовят контактные площадки. Допустим применение карболитовых клеммников. Порядок монтажа и регулировки усилителя такой же, что и у триодного усилителя того же автора. По материалам публикации Д.Климова статью подготовил

                    Евгений Бортник, Красноярск, Россия, июнь 2016