Ламповый усилитель. Блоки питания ТАН, концепция

Оставлен Evgenij Bortnik Пнд, 09/05/2016 - 18:25
Аватар пользователя Evgenij Bortnik

Блок питания с ТАН-трансформаторами для лампового усилителя относят к классическим БП- "традиционной ориентации". К построению блока питания ЛУМЗЧ следует отнестить несколько серьёзнее, нежели это описано у Юрия Игнатенко. В самую первую очередь, вместо шаманских манипуляций и двигания трансформаторов по шасси в поисках минимальных наводок, следует позаботиться о надлежащем качестве трансформаторов. Ток холостого хода и поле рассеяния трансформаторов должны быть минимально возможными. Наилучшие результаты дают тороидальные трансформаторы, с током холостого хода в несколько миллиампер. Но это нередко дороговато и об этом несколько позднее. Можно применить ТАНы, но их следует тщательно отфильтровать. Телезрители нередко радуются и подпрыгивают от удовольствия, дёшево купив в интернете ТС или ТАН. Им в голову не приходит измерить ток холостого хода. А когда соберут ламповый усилитель, то частенько получается гудящее дерьмецо, в котором ТС или ТАН надрывно звенит от холостого тока. Радоваться нужно только тогда, когда есть выбор и он прошел успешно. По моим наблюдениям 90% продаваемых щас трансформаторов обыкновенная некондиция. Если я продаю трансформатор или готовый блок питания ЛУМЗЧ, то это довольно дорого, поскольку трансформатор этот качественный, не гудит и потребляет маленький ток холостого хода. Барахло я продаю в интернете сравнительно дёшево и это нужно просто понимать. Сам же блок питания с трансформаторами следует собирать монолитным. Кустаршина и босячество - это когда в корпусе усилителя протянуты сопли проводов и раскиданы в разных местах разнообразные детали. Блок из трансформаторов ТАН (1-2 штуки) дополняют выпрямителями, мощной батареей конденсаторов, модулями задержки подачи анодного напряжения, накальными приспособлениями и другой начинкой. Не возбраняется даже использование контроллеров и другой цифровой чепухи. И такой блок делают, по возможности, максимально компактным, чтобы удобно смонтировать его в корпус усилителя. Для экранирования всех блоков применяют железные колпаки, позволяющие уменьшить влияние магнитного поля трансформаторов и ослабить фон.

Системный подход к построению лампового усилителя заставляет выделить ряд этапов, среди которых немаловажным следует считать разработку конструкции и изготовление блока питания (БП). Нормальный усилитель следует создавать блочно-модульным. Блок питания является ядром всей конструкции, и именно с изготовления источника питания начинают конструирование лампового УМЗЧ. Прочитав эти строки незадачливый, но самолюбивый изготовитель ламповых усилителей должен понять, что невежда действует с точностью до наоборот. Изготовить БП следует аккуратно в виде законченного узла внутри общего корпуса, заранее собрать и испытать, а подключать БП предпочтительно через разъёмы или клеммник. Вначале естественно разрабатывают схему блока питания. Это весьма ответственный этап, поскольку от выбора элементной базы и технических решений зависит результат построения самого усилителя. Традиционно для блока питания ЛУМЗЧ применяют силовые трансформаторы на частоте 50 герц. Однако это совсем не единственное и далеко не оптимальное решение. Как правило, к такому решению склоняются любители особенного лампового звука, причём кроме трансформаторов промышленной частоты в конструкции ортодоксального «аудиофила» присутствуют кенотроны. Нередко сетевые трансформаторы применяют просто от лени, чтобы не искать новые решения, а довольствоваться простотой и обыденностью схемотехники. Во всех случаях применения сетевых трансформаторов могу рекомендовать выбор трансформаторов с возможно меньшим током холостого хода, в единицы или десятки миллиампер (< 20-30мА). И ни в коем случае не следует применять гудящие трансформаторы. Однако сходу качественный трансформатор добыть вряд ли удастся, не нужно тешить себя иллюзиями. Под ногами обычно валяется всякое барахло, с током более 70-100 мА. Примечательно, что трансформаторы серии ТС от старых телевизоров следует применять в самом-самом-самом крайнем случае, для самого-самого-самого малобюджетного изделия. Как правило, никакие манипуляции по пропитке и стяжке гудящего сердечника не помогают горю любителя дешевого железа. Пропитывать нужно заведомо хороший трансформатор. Только достаточно длинные полки на моём складе (по современному - инвестиции), позволяют мне найти самые удачные трансформаторы стандартных серий. Будучи уже не молодым и достаточно опытным в некоторых практических вопросах, могу засвидетельствовать, что стараюсь избегать контактов с людьми, применяющими в БП ламповых усилителей силовые трансформаторы серии ТС. Опасаюсь я таких чудаков.

При разработке БП, опираясь на сведения из справочников, необходимо сконфигурировать нужные напряжения и токи для имеющихся образцов, соблюдая принцип максимального использования трансформатора по мощности. При этом обязательно нужно помнить про просадку выпрямленного напряжения под нагрузкой. В популярной литературе вопросы разработки блоков питания рассмотрены поверхностно. Поэтому и результат нередко получают весьма посредственный. Блок питания нужно проектировать весьма тщательно, предусмотрев все необходимые напряжения и обеспечив токовые режимы в заданном диапазоне температур, ведь трансформатор нагревается в работе. Есть и другая крайность - нередко в БП применяют трансформаторы с большим запасом, а это неразумно, поскольку в результате получают тяжеловесного монстра с мышиными характеристиками.

Применение типовых анодно-накальных трансформаторов (ТАН). Это довольно непростая задача, причём достаточно дорогостоящая в реализации, поскольку хороший ТАН дёшево купить вряд ли удастся. Очевидно, что, унифицированные трансформаторы морально устарели и требования сейчас значительно выше, чем 40 лет назад. А конкретно ТАНы спроектированы не особенно удачно. Серия построена таким образом, что мощностей накальных обмоток в них маловато. Это особо характерно для броневых трансформаторов, поэтому приходится искать стержневые трансформаторы от 110 Вт и более. Выходом из положения можно считать применение спаренных ТАНов. В этом случае удаётся обеспечить питание цепей накала достаточно мощного двухканального двухтактного лампового УМЗЧ. Мне показалась любопытной, замеченная мною особенность ТАНов – довольно большой ток холостого хода, 150 мА и выше. Видимо это случайность, но 99% ТАНов в моих закромах имели просто конский ток холостого хода, особенно здоровенные, 200-300-400 Вт. Примечательно то, что даже если трансформатор ТАН рассчитан на 127/220 вольт, то включить его на крайние отпайки, для снижения Iхх, как правило, не удаётся. Причина тому – уменьшение напряжения накальных цепей, а это не есть хорошо. Без сомнения большинству понятно, что применить трансформатор ТАН72 или ТАН76 в блоке питания весьма удобно. Но что делать, если таких типономиналов нету? Ниже показаны примеры применения произвольных ТАН-трансформаторов из складских запасов. Показаны довольно простые схемы для конкретных типов и образцов силовиков, которые оказались наиболее пригодными в блоке питания. Ошибки в схемах конечно присутствуют. Но их исправить довольно нетрудно.

Применение трансформаторов ТАН70 показано ниже. Пару трансформаторов ТАН70 можно включить по схеме, показанной в тексте. Это вариант включения, пригодный для высоковольтного лампового усилителя на лампах ГУ50, EL34 или 6551. Параметры силового трансформатора показаны в таблице, а схема обмоток далее.

Особенностью схемы блока питания на ТАН70 в том, что батареи конденсаторов в этой схеме раздельные. Если места не много, то можно применить не особенно мощные конденсаторы БК, и каждая БК работает на свой выпрямитель. В схемы питания анодов каждого канала, напряжения в выходные каскады следует подавать через собственный электромагнитный дроссель. Лучше если на выходе дросселя также будет электролит, причем достаточно большой ёмкости 470-820 мкФ. Именно П-образная схема LC-фильтра будет эффективна для фильтрации пульсаций под нагрузкой. Задержку подачи анодного напряжения проще всего сделать также модулем на реле.

Нужно заметить, что для группы анодных трансформаторов задержку по аноду сделать несколько легче, нежели для трансформаторов ТАН. Простым решением можно считать совмещение задержки с плавным пуском питания трансформаторов, когда в первый момент после включения питания последовательно в цепи анодного питания присутствует мощный гасящий резистор, а затем с выдержкой 40 секунд реле шунтирует резистор контактами реле. Таким образом, половинное напряжение поступает на БК анодного фильтра, заряжая его существенно меньшим током не доводя напряжение до номинала, а уже после включения реле полное напряжение поступает на БК и аноды. Такое решение характерно щадящим режимом эксплуатации реле, поскольку в отсутствии дребезга, работающие на замыкание контакты изнашиваются меньше, чем в режиме размыкания цепи при полном анодном напряжении и сравнительно большом токе. Высокое напряжение питания анодов, около +600 вольт, в первой схеме получают последовательным включением пары выпрямителей, каждый из которых выдает примерно 300 вольт. Силовые выпрямители одинаковые, напряжение питания каждого выпрямителя получено последовательным включением обмоток 56-56-40-40-16 вольт. Можно несколько увеличить указанные напряжения, изменив узлы подключения отпаек 2-3 и 5-6 первичных обмоток. Это имеет смысл, поскольку несколько увеличивает напряжение накальных обмоток. Получаемый запас по напряжению накалов будет растрачен в выпрямителе, используемом для питания накальных цепей первых ламп. Однако подобные переключения по первичной обмотке допустимы, если ток холостого хода трансформатора достаточно мал. Выпрямитель лучше использовать двухполупериодный со средней точкой от двух обмоток по 6,7-6,8 вольта, затем включить батарею мелких электролитов, а на выходе установить миниатюрную плату импульсного регулируемого преобразователя LM5694. Диоды выпрямителя лучше использовать низковольтные (можно даже германиевые), с малым внутренним сопротивлением в виде сборки – модуля SK3040 с диодами Шоттки. Свободные обмотки трансформаторов используют для создания выпрямителя смещения. В отсутствие компактных высоковольтных электролитов можно применить последовательное включение устаревших электролитов на 200 вольт, каждый из которых шунтируют выравнивающим резистором. Можно рекомендовать изготавливать блок питания таким образом, чтобы в сборке с трансформаторами была смонтирована печатная плата с выпрямителями, конденсаторами и реле узла задержки. Если места мало, то силовые конденсаторы БП можно разместить отдельно и подключить к блоку питания транзитом как можно более короткими и весьма толстыми проводами. В качестве испытательной нагрузки во всех схемах здесь показан нагрузочный резистор, подключаемый на выходе блока питания после дросселя. Естественно, что после испытания готового Блока питания этот резистор не нужен.

Следует помнить, что на практике под нагрузкой напряжение холостого хода любого БП просядет на 30-50 вольт, особенно если батареи конденсаторов не обладают большой ёмкостью. Перед монтажом в усилитель блок источника питания следует испытать. В качестве нагрузочного балласта применяют последовательно-параллельные батареи нагрузочных резисторов, например ПЭВ, достаточно большой мощности, ватт 200 или больше (8-12 штук по 25 ватт). Эквивалентный нагрузочный резистор включают к выходу дросселя, через миллиамперметр постоянного тока на 500 мА. Вначале нагружают готовый БП плавно, регулируя входное напряжение силового трансформатора ЛАТРом. После проверки безошибочности монтажа и исправности электролитов можно проверить работоспособность узла задержки питания и отрегулировать выдержку. Далее питание подключают уже тумблером. По осциллографу оценивают уровень пульсаций выпрямленного напряжения, а также определяют просадку напряжения питания под нагрузкой. При необходимости варьируют число вторичных обмоток трансформаторов, подключенных к выпрямителю. Примечательно, что более стабильным оказывается напряжение источника питания, нагруженного ламповым усилителем, в режиме А. Для режима АВ колебания анодного напряжения БП окажутся более существенными, при изменении нагрузки по анодам от малой громкости до максимально возможной. В некоторых публикациях рекомендуют применение стабилизированного анодного напряжения. Это хорошее намерение, однако схемотехника импульсных устройств довольно непростая. Идея применения импульсных высоковольтных стабилизаторов вполне разумна, поскольку режим потребления по аноду выходных ламп, а особенно стабильность смещения следует настраивать весьма точно. Однако импульсники - довольно сложные устройства и дорогие. Нередко стабилизированное напряжение для предварительных каскадов получают с применением электровакуумных стабилитронов. Это тоже неплохо, для мелких токов такой подход срабатывает, однако приводит к увеличению в усилителе количества ламп и панелек. Для некоторых конструкций БП со сдвоенными трансформаторами в тексте приведены фотографии, а некоторые блоки питания уже установлены вовнутрь усилителей, поэтому фотографий нету. Пример схемы блока питания на паре ТАН70, пригодной для мощного двухтактного усилителя на запараллеленных лампах 6П3С показан ниже.

Поскольку напряжение питания анодов 6П3С поменьше, чем ГУ50, есть смысл отказаться от последовательного включения слаботочных секций вторичных обмоток, рассчитанных на 56 вольт. В этом случае их можно включить параллельно. Со второго трансформатора ТАН70 придётся взять только часть анодных обмоток, чтобы получить холостое напряжение выпрямителя примерно 420 вольт. Под нагрузкой напряжение БП просядет до 380 вольт, что вполне приемлемо для 6П3С. Остальные обмотки используют для выпрямителя смещения. Кроме того, обмотки 12-16 вольт используют для питания узла релейной задержки подачи анодного напряжения, постоянно потребляющего до 50-80 мА. Уйти от применения пары трансформаторов ТАН при большом количестве ламп как правило не удаётся, поскольку накальных обмоток одного трансформатора не хватает для полноценного питания всех стеклянных баллонов мощного двухтактного УМЗЧ. Либо приходится ставить дополнительный силовой накальный трансформатор ТН.

Примеры схем блоков питания на паре силовых анодно-накальных трансформаторов ТАН27. Схема обмоток и параметры самого силового трансформатора ТАН27 показаны ниже. Для этого трансформатора характерны низковольтные секции по 28 вольт и пара симметричных накальных обмоток по 1,6 ампера, что довольно мало.

Картинка с габаритными размерами и магнитопроводами показана ниже. Как правило, при нормальном инженерном подходе, для всех применяемых трансформаторов приходится создавать векторную картинку в реальных размерах, с прорисовкой узла крепления к корпусу. Из картинок всех узлов формируют библиотеку компонентов, которую используют при проектировании корпуса усилителя. В библиотеке обычно присутствуют модели для ламп, реле и других габаритных узлов. Далее по векторной картинке довольно не сложно построить математическую модель каждого компонента конструкции, используемую при моделировании режима электромагнитной совместимости и в анализе теплового поля. При построении ламповой самоделки следует понимать, что вполне можно обойтись без компьютерного проектирования и математического моделирования режимов. При этом, в большинстве случаев результат будет вполне приемлемым. Если быть внимательным к типовым рекомендациям любителей и исключить грубые ошибки при изготовлении и монтаже, то явных косяков можно избежать. Во всяком случае в результате "прослушивания" большинство людей остаются довольными результатами. Такой подход и есть творчество самодельщика, и это предмет его самоуважения. Большинство рассуждений в сетях о качестве звука мотивированно именно человеческим самолюбием и бахвальством. Это вполне естественно, но это не имеет никакого отношения к понятию точный инженерный расчёт лампового усилителя и к понятию качество звука. Именно отсутствие сведений о задаче математического моделирования электромагнитной совместимости сложной конструкции, именно отсутствие представления о современных средствах и возможностях расчета, создают на форумах всевозможные байки и бредятину от малоквалифицированной публики. Пожалуйста, помните, что сделать руками ламповый усилитель вполне возможно, но утверждать о его качестве можно только по результатам инструментальной оценки, но никак не на слух. Кроме того, возможность получения спрогнозированного результата - усилителя высочайшего качества без предварительного математического моделирования весьма затруднительна. У большинства авторов траектория построения усилителя обусловлена опытом и навыками, которые отсекают ошибочные решения. Но моделирование электромагнитных режимов в усилителестроении не применяет практически никто, ввиду его сложности. Отсюда и следуют безграмотные высказывания о преимуществах навесного монтажа и рукопашное колдовство над распайкой правильным припоем элитных конденсаторов и кошерных резисторов внутри корпуса. Если бы дело было в качестве фольгированного текстолита или в качестве "бескислородной" меди проводов, то средства математического моделирования легко подтвердили бы результат. Следует просто уйти от глупых рассуждений на эту тему, понимая, что человеку не удалось бы достигуть никаких достижений в микросхемотехнике и электронном оборудовании космических кораблей, если бы подобные рассуждения про "барабашек" имели под собой реальную почву.

Для питания накалов пальчиковых тетродов обмоток ТАН27 достаточно, а вот для четырёх ламп 6П31С токов накальных обмоток единственного трансформатора маловато. Поэтому приходится комбинировать, например, питать от одной и той же пары обмоток накалы входных ламп (через выпрямитель) и выходных ламп – переменным током, с регулятором фона в виде подстроечного резистора. Применение балансировочного резистора это вынужденная мера в борьбе с фоном переменного тока. Однако результаты этого схемного решения вовсе не гарантированы и в значительной мере зависят от качества компоновочных решений при проектировании корпуса. В некоторых случаях, при грубых ошибках в монтаже, положительного эффекта, такой подход не даёт вовсе. А причиной тому может служить употребление наивным телезрителем говнянных силовых трансформаторов. Несколько большим эффектом обладает техническое решение по подавлению фона путём подачи в накал положительного смещения.

Правильные накальные выпрямители с электролитами и импульсными платами питания конечно можно не применять, особенно в целях экономии, при ограниченном бюджете, а также в изнурительной борьбе за "чистоту рядов". Пользуйтесь другими средствами, поскольку подача положительного анодного смещения на накал даёт реальный эффект, моделирование это подтвердило. Однако лампы при этом желательно проверить на качество изоляции катода. В любом случае, слабые накальные обмотки ТАНов и их недостаточное количество резко ограничивают возможности применения ТАН-трансформаторов в качественном ламповом проекте. Для снижения фона можно рекомендовать применение принципа разукрупнения источника питания. Не следует идти по пути применения чрезвычайно мощного трансформатора, особенно из серии ТАН. Достоверно проверено, у больших трансформаторов весьма большой ток холостого хода и огромное поле рассеяния. Нередко ситуация с качеством ТАНов настолько плохая, что он не просто тихо гудят при напряжении 220 вольт, а даже подвывают или звенят. С мелкими ТАНами обстановка получше. Поэтому параллелить их вполне возможно, тем самым уменьшая габариты экранирующих колпаков и размеры самого усилителя. Помните, что при соблюдении правил электромагнитной совместимости применение двух трансформаторов с токами по 50-60 мА предпочтительнее использования одного трансформатора с током холостого хода в 100-120 мА. Для питания слаботочных цепей ЛУМЗЧ можно рекомендовать применение удвоителей напряжения. Это прежде всего цепи питания сеточного смещения, а также цепи питания узлов автоматики. А вот для питания мощных анодов диодное удвоение напряжения от низковольтных обмоток я рекомендовать не стану. Это плохое решение, поскольку при высоковольтном питании от удвоителя силового каскада падение напряжения тоже окажется удвоенным, по сравнению с обычным выпрямителем.

Ниже показана схема блока питания +260В (с добавкой +120В), построенного на тех же трансформаторах ТАН-27, но предназначенного для мощного триодного двухтатктного усилителя. Решения по стабилизированном питанию накалов и по задержке питания применены точно такие же как и верхней схеме. Можно рекомендовать спроектировать несколько универсальных печатных плат, на которых надо смонтровать несколько совершенно однотипных узлов задержки, а также модулей для узлов выпрямления или удвоения напряжения. Эти печатные платы можно заказать или изготовить самостоятельно, но массовым способом, что удешевляет себестоимость. Именно такие печатные модули комбинируют в необходимую конфигурацию при построении конкретного блока питания. Нужно стремиться к выработке унифицированных модулей, чтобы их компоновка и минимально возможные размеры позволяли встраивать их в корпус блока питания, под размер ферромагнитного колпака.

Практика показала, что построение хорошего источника питания ЛУМЗЧ непременно выливается в здоровенный монолитный блок. Желательно в пределах колпака размесить электролиты конденсаторной батареи и дроссели. И это оказывается очень не простой задачей, ввиду их сравнительно больших габаритов. Как правило, приходится разукрупнять электролиты, применяя параллельное включение более мелких номиналов. Кроме того, нередко вместо электрмагнитных дросселей приходится применять их аналоги, собранные на полевых транзисторах. Цепи анодного питания предварительных каскадов триодного лампового усилителя вполне допустимо питать от удвоителя напряжения, особенно в условиях недостаточного количества свободных обмоток трансформаторов. Если анодного напряжения +260 для триодов многовато, то можно перекинуть одну-две мелких секций от второго трансформатра ТН27 в удвоитель анода предварительного каскада, питаемого от первого трансформатора. Внимательно следите за фазировкой первичной обмотки обоих трансформаторов, чтобы вместо суммирования не получить вычитание напряжений.

Пример схем для изготолвения блока питания на симметричной паре силовых трансформаторов ТАН31. Схема обмоток и параметры силового трансформатора показаны ниже. Анодные обмотки в ТАН31 имеют напряжения побольше чем ТАН27, а токи поменьше.

Поэтому для питания двухканального УМЗЧ слабые анодные обмотки, при равных напряжениях включают параллельно. Их совокупной мощности вполне достаточно. Нужно помнить, что трансформатор блока питания в абсолютном большинстве случаев используется не на 100%, поэтому запас здесь особо не нужен. В режимах максимального токопотребления легко можно допускать перегрузку до 40%. Качественные совдеповские трансформаторы легко переваривают такие режимы даже в течение часа.

Если силовой трансформатор будет нагреваться до 90-100 градусов С при больших нагрузках, то ничего страшного с ним в усилителе не случится. Трансформатор должен весьма сильно греться, особенно монолитный, он залит компаундом именно для улучшения условий охлаждения. Можно уверенно допускать перегрузку обмоток силового трансформатора, однако для этого желательно иметь образец с маленьким током холостого хода и переключить регулировочные отводы первичной обмотки следует в сторону повышения выходного напряжения. Ток холостого хода при этом несколько увеличится, но это должно быть значение, находящееся в разумных пределах. Следует помнить, что по классике в правильной установке уровень мощности, затрачиваемой на нагрев меди должен соответствовать уровню мощности потерь в железе. Напомню, что маленький ток холостого хода это следствие очень хорошего качества сборки сердечника, поскольку число витков обмотки у серийных трансформаторов одинаковое. Мимоходом отмечу, что накальные обмотки в габарите ТАН-31 также слабые.

Схема блока питания особенностей не имеет (возможны ошибки). Секции обмоток включены параллельно, а полные обмотки – последовательно. Накальные нити выходных ламп, если они на 12,6 вольта, подключают на переменный ток к узлам 19-24. А цепи смещения и автоматики питают от обмоток с обозначеннием на схеме буквами a-б и в-г. Если накальные цепи на 6,3 вольта, то используют раздельные секции 19-21 и 22-24 или применяют выпрямители и стабилизаторы - как на схеме. Для питания кенотронов 5Ц3С и 5Ц4С используют секции 19-20 и 22-23 накальных обмоток трансформаторов ТАН.

При построении блока питания лампового усилителя следует помнить, что кроме схем выпрямления мостом или со средней точкой есть схемы выпрямителей с удвоением или умножением напряжения. При этом от низковольтных обмоток легко получить высокие напряжения. Однако особенностью схем удвоения является удвоенная просадка напряжения под нагрузкой в сравнении с обычным выпрямителем. Это оказывается неприятным сюрпризом для новичков, поскольку при серьёзной нагрузке такого БП напряжение просаживается уже не на 30-40 вольт, а на все 60-80, по отношению к холостому режиму. Кроме того, следует помнить, что удвоение напряжения в выпрямителе потребует двойного расхода тока от обмоток низковольтного трансформатора, поскольку чудес не бывает. Значит, при большом потреблении тока от удвоителя, запас по габариту трансформатора должен быть непременно. В связи с изложенным, схемы удвоения напряжения предпочтительнее применять для выпрямителей смещения, а не для анодных выпрямителей. Если двухканальный усилитель выполнен в едином корпусе, то целесообразнее применить общую батарею конденсаторов единого анодного выпрямителя, обеспечив её повышенную мощность. Это практически универсальная рекомендация. Поэтому равноценные обмотки разных трансформаторов для увеличения допустимого тока включают параллельно. А вот далее от общей батареи конденсаторов питание каждого канала выполняют через собственный дроссель, причём в каждом канале на выходе дросселя устанавливают конденсатор фильтра сравнительно большой ёмкости. Если двухканальный усилитель выполнен из моноблоков, то в каждом изготавливают свой блок питания. 

Пример схемы блока питания на ТАН41-ТАН27 рассмотрен ниже. Параметры силового трансформатора показаны в таблице, схема подключения обмоток тоже есть. Накальные обмотки в ТАН41 рассчитаны на ток 1,9 ампера, что позволяет применить в ламповом усилителе баллоны 6П3С. Кроме того, с небольшой перегрузкой, позволительно подключить такие обмотки к накальным цепям ГУ50 при напряжении 12,6 вольта.

Накальные обмотки ТАН27 при этом можно использовать для полноценного питания входных ламп. Анодные же обмотки с токами 0,38-0,48 ампера следует использовать от обоих трансформаторов в последовательном включении. Размещение силовых трансформаторов блока питания на пластине из текстолита показано на фотографиях.

Схема блока питания особенностей не имеет и секции обмоток включены последовательно, поскольку напряжения секций не велики и составляют всего 28 вольт. Для питания цепей сеточного смещения может быть сделан отбор мощности от обмоток на 28 вольт. Можно поступить по другому, поставить блок удвоения напряжения и использовать накальные обмотки любого трансформатора.

Нагрузочный резистор анодной цепи показан пунктиром. Электролиты можно использовать на 330мкФ на 200 вольт, совсем недорогие, в том числе б/у, от компьютерных блоков питания. Более мощные электролиты можно добыть из устаревших мониторов ЭЛТ, подлежащих утилизации. Наиболее распространены номиналы 270 мкФ на 450 вольт.

Пример схемы блока питания на анодно-накальных трансформаторах ТАН27-ТАН14 показан ниже в тексте. Схема обмоток и параметры силового трансформатора ТАН14 в габарите 50 Вт показаны ниже.

Анодные обмотки можно скомбинировать по требуемому уровню напряжения. А накальных обмоток будет достаточно для питания двухканального двухтактного усилителя на 6П6С. Накальных обмоток пары ТАНов в аккурате хватает для питания ламп. На входе в каждом канале обычно 6Н2П и 6Н1П в каждом канале (ТН14 обеспечит 1+1 ампер) и двух пар 6П18П по выходу (ТН27 обеспечит 1,6+1,6 ампера). Узлы для подключения накалов выходных ламп обозначены буквами a, b, c. Узлы подключения выпрямителей для цепей накала первых ламп каждого канала обозначены буквами d, e, f. Учитывая, что аноды 6П18П низковольтные, анодных обмоток вполне достаточно для питания двухтактного лампового каскада. Четыре обмотки по 28 вольт ТАН27 дают 112 вольт. Параллельно включенные обмотки 56+40+16 вольт ТАН14 дают ещё 112 вольт. Итого получают 224 вольта, что вполне приемлемо для усилителя. Кроме того, есть дополнительные обмотки I-II, которые можно использовать для питания цепей смещения и автоматики. 

Нужно заметить, что применение в цепях накала дидных мостов и интегральных аналоговых интегральных стабилизаторов не рационально. Для них характерно большое падение напряжения, а запаса напряжения от накальных обмоток, как правило, нет. Поэтому применять следует только импульсные модули, причём уже готовые изделия в виде малогабаритных плат китайских производителей. В платах установлены подстроечные резисторы со шлицевым регулятором. По осциллографу легко наблюдать установку минимального уровня пульсаций в 3-4 мВ при достаточно большом наборе батареи низковольтных конденсаторов (10 шт) 2200-3300 мкФ фильтра.

Если добавить к ТАНам один анодный трансформатор, например ТА58, то можно получить более ловкий блок питания, схема которого показана ниже.

Как видно из схемы, такой комбайн позволяет отжать для анодов напряжение +420 вольт. Этот уровень вполне достаточен для раскачки двухканального усилителя на 6П3С. Можно использовать такой блок питания для усилителя на Г807. И не следует заморачиваться применением особенных диодов в анодных выпрямителях. Быстроходности обыкновенных совдеповских диодов вполне достаточно для любого лампового усилителя. Важен лишь запас по уровню допустимого обратного напряжения. А для китайских диодом и диодных мостов следует зарезервировать пятикратный запас по току и 10-20 кратный запас по частоте (для импульсников). Пожалуйста помните, если в статье квалифицированного автора начинаются рассуждения про применение в анодном выпрямителе ультрафастов, то читателю явно предлагают маркетинговую приманку. Либо автору статьи просто больше нечего сказать, чтобы показать собственную уникальность. А если рассуждения про шунтирующие цепочки исходят от дилетанта, то его нужно просто пожалеть, ибо его обманул коварный "Гуру".

Пример схемы блока питания на паре ТАН81. Схема обмоток и параметры силового трансформатора показаны ниже. Обмотки трансформатора рассчитаны на большие напряжения 315 вольт, поэтому можно рекомендовать такой трансформатор для сравнительно мощного усилителя с лампами типа ГИ30.

Анодные обмотки при этом группируют в симметричные секции и включают параллельно. А вот токов накальных обмоток в трансформаторе ТАН81 традиционно маловато. Для питания накалов нормального усилителя от одного трансформатора не хватает примерно половины ампера. Схема блока питания на трансформаторах ТАН81 показана ниже.

Обмотки трансформатора рассчитаны на напряжение 315 вольт, но слаботочные. Однако есть возможность параллельного включения всех обмоток, если секцию на 280 соединить последовательно с секцией на 35 вольт. В этом случае получается допустимый ток каждого трансформатора около 270 мА. Этого вполне достаточно для питания анодов мощных тетродов при небольшом падении напряжения по аноду. Узлы обмоток 6,3В с индексами а-б и в-г предназначены для подключения накальных цепей мощных выходных ламп раздельно для каждого канала. Слаботочные выпрямители на микросхемах импульсного источника питания предназначены для подключения накалов первых ламп усилительного канала. Показанные на фотографиях сборки по 2-3 силовых трансформатора это первый шаг в построении полноценного блока питания нормального лампового усилителя. Далее в ходе конструирования сборка трансформаторов обрастает кронштейнами с выпрямителями, конденсаторами и электронными платами. Только после заврешения монтажа всех компонентов блока питания, готовый модуль с пульсирующими токами закрывают стальным колпаком. Вовнутрь стального шасси усилителя, например на клеммник, вводят готовые к применению напряжения, которые далее разводят мощными жгутами витых проводов. Другие подходы к интеграции силовых трансформаторов на 50 Гц для БП в конструкцию лампового усилителя это анахронизм и наследие прошлого века. Это типичный пример неведения или полного пренебрежения законами электромагнитной совместимости. Как учёный утверждаю, что примеры фотографий в Интернете самых элитных усилителей с колпаками на обособленных силовых трансформаторах служат индикатором их невысокого класса. Это наглядное и совершенно очевидное маркетинговое противоречие, показывающее небрежное отношение к законам теории электромагнитного поля, демонстрирующее их незнание проектировщиками. Присутствует претензия на кошерность схемотехники и остальной матчасти. "Элитный" усилитель не может стоить заявленных колоссальных денег, если изготовитель пропустил мимо ушей фундаментальное знание, а налицо банальные понты.

Ниже показан ещё один показательный пример преодоления дилетантства. На рисунке показана схема мощного блока питания, предназначенного для энергообеспечения мощного двухтактного двухканального усилителя на триодах ГМ-70. В сети встречаются примеры высоковольтных выпрямителей для ГМ-70. Причём нередко задачу решают в лоб, путём применения высоковольтных обмоток и последовательного включения выпрямительных столбов. А это совсем не нужно. Для построения хорошего блока питания достаточно иметь пару трансформааторов ТА252 (по 210W) и одын штюк ТА236 (170W). Возможны другие комбинации трансформаторов. Важно обеспечить достаточный набор напряжений и большую мощность анодного питания. 

Включив последовательно все секции трансформатора получают отдельный выпрямитель от каждого транса. Каждый выпрямитель нагружают на собственный конденсатор-электролит, например 1600-4700 мкФ для 450 В. Щас появились такие импортные конденсаторы, итальянские, американские, английские Kendeil capacitor. Их используют в шине постояного тока частотных IGBT-преобразователей. Получив три автономных выпрямителя на невысокие напряжения (около 400В) их просто включают последовательно. В каждом отдельном источнике ставят собственное реле плавной подачи анодного напряжения. Конденсаторы шунтируют резисторами. Достоинства очевидны, плавный пуск, отсутствие высоковольтных диодов, небольшие габариты трансформаторов, большой КПД и высокий коэффициент использования. Ну конечно же нужно ещё навешать в схему варисторы и разрядники. Кроме того, придётся позаботиться о грамотном проектировании корпуса, а также о применении дополнительной изоляции и принудительного охлаждения. Таким образом банальным схемным решением получают безобиднейший источник питания колоссальной мощности, обеспечивающий при 1200 вольтах 0,7-0,8 ампера анодного тока. Но работать с таким высоковольтным источником следует крайне осторожно. Заряд электролитов сохраняется долго и может шибануть насмерть.

В завершение изложения можно сказать, что приспособить в источник питания лампового усилителя можно практически любой качественный силовой трансформатор, с не слишком высоким напряжением обмоток. Мелкие напряжения это как раз не проблема. Чаще всего проблема заключается в обеспечении надлежащего качества трансформаторов. Под понятием качество здесь следует понимать в первую очередь мизерное поле рассеяния трансформатора при минимальном токе холостого хода и абсолютное отсутствие в трансформаторе гудения и вибрации.

                          Евгений Бортник, Красноярск, Россия, июль 2016

10 комментариев

by depeschzeu on Пнд, 10/24/2016 - 04:39
Евгений, можно у вас спросить ссылку на какой-то пример импульсных китайцев, о которых вы упоминаете?

by Evgenij Bortnik on Пнд, 10/24/2016 - 09:48
Просмотрите статьи, по блокам питания. Примеры здесь есть

by depeschzeu on Сб, 11/05/2016 - 05:39
я брал на проверку у себя мощный трансформатор тан137 у него ток холостого хода 130 ма верно ли, что исходя из информации в ваших статьях такой трансформатор совершенно непригоден для усилителя?

by Evgenij Bortnik on Пнд, 11/07/2016 - 07:48
Для нормального усилителя он совершенно непригоден. Несите его сразу на помойку. Если вы согласны безуспешно бороться с диким фоном в усилителе, или слушать фон в колонках не обращая внимание, то можете применить и это гомно. Установка таких трансформаторов непременно создаёт проблемы электромагнитной совместимости, которые решают путём манипуляций с многократной судорожной перестановкой компонентов на шасси и поиском варианта с наименьшим уровнем фона. Некоторые "аудиофилы" называют отыскание подходящего размещения искусством создания лампового усилителя. А по мне это обыкновенный гемморой от безграмотного слесаря. Предпочитаю не создавать проблему в самом начале, чтобы не преодолевать её последствия. Тороидальный силовик на 300 ватт без вариантов имеет на борту ток холостого хода 2-4 мА и мизерное поле рассеяния, вот простой ответ "аудиофилам".

by depeschzeu on Пт, 11/11/2016 - 05:56
Вся беда в том что никак не могу найти подходящий трансформатор. Возможно для трансформатора такой мощности 440Ватт холостой ток 130мА не является необычным.... Видел совет что якобы можно соорудить к нему снаббер для приведения его в чувство. Что же мне делать?
Огромный ток холостого хода больших трансформаторов - обычное дело. Именно поэтому я их категорически не применяю. В простейшем случае нужно идти по пути применения пары мелких трансформаторов, это позволит не только уменьшить ток, но и сократить габариты изделия. Мелкую пару легче интегрировать в конструкцию, чем здоровенного монстра. Нужна пара трансформаторов по 100 Вт. Суммарной мощности анодного трансформатора 200 Вт вполне достаточно. 440 Вт - это блудняк. На накальные цепи нужен накальный трансформатор (68-100 Вт) с четырьмя обмотками по 6,3 вольта. Никаких снабберов не нужно. Трансформатор - это низкочастотное устройство. Магнитное поле всё равно придется создать в железе, иначе преобразовать напряжения не получится. Следовательно переменный ток всё равно понадобится. Гляньте вот эту статью http://paseka24.ru/node/343

by depeschzeu on Пнд, 11/14/2016 - 15:13
Могли бы вы пояснить какой запас по току нужно иметь на анодном трансформаторе?

by Evgenij Bortnik on Пнд, 11/14/2016 - 15:57
Запас по току это сложное, довольно субъективное понятие. Мне например 120-150 мА вполне достаточно для одного канала усилителя 20 Ватт мощности. На два канала надо 200-250 мА. Важно чтобы напряжение на аноде не проседало слишком сильно. Поэтому если допустимый длительный ток трансформатора будет 300-350 мА, то это означает, что потеря напряжения в обмотке при пике нагрузки окажется меньше.

by depeschzeu on Ср, 03/01/2017 - 20:52
Я читал статью где человек рекомендовал использовать трансформатор с двух-однополупериодным выпрямлением. То есть трансформатор со средней точкой, где для смещения сделан отвод от анодной обмотки. Объяснялось это тем, что трансформатор рассчитанный и изготовленный в таком исполнении имеет такой режим работы, в котором он меньше "лучится". Что особенно важно если усилитель используется для электрогитары, которая очень хорошо улавливает любые помехи. Другое мнение, которое мне удалось обнаружить высмеивает этот подход называя все это пережитком кенотронного питания. Поделитесь пожалуйста своими соображениями

by Evgenij Bortnik on Ср, 03/01/2017 - 22:41
Лучится, - это жаргон босяцкий. Высмеивать ничего не нужно. Делать нужно дело. Фон от тока холостого хода. А при большой громкости это уже не важно. Зато динамические нагрузки лучше вывозят симметричные схемы выпрямления. Естественно транс будет реагировать на нагрузку насыщением и повышением рассеяния. Поэтому небольшой запас по мощности нужен и не забивать голову пустяками.