Ламповый усилитель. Блоки питания ТА+ТН,концепция БП

Оставлен Evgenij Bortnik Пнд, 09/05/2016 - 18:27
Аватар пользователя Evgenij Bortnik

Блоки питания на типовых ТА- и ТН-трансформаторах для лампового усилителя считают классическими и будем называть их БП-"традиционной ориентации". Применение для построения лампового усилителя типовых анодных и накальных трансформаторов ТА и ТН задача полегче, нежели применение ТАН, поскольку есть возможность уменьшить холостой ток, включив трансформаторы ТА (127/220) на крайние отпайки, уменьшив, таким образом, магнитное поле рассеяния. А вот трансформаторы ТН приходится искать с крайне маленьким токопотреблением. И тогда задача уменьшения фона оказывается вполне реализуемой. Ниже показаны примеры применения ТА и ТН-трансформаторов из моих запасов, для образцов, которые оказались наиболее пригодными в блоке питания. Нужно помнить, что приспособить можно почти все трансформаторы, однако желательно, чтобы трудозатраты при этом были не слишком велики. Можно рекомендовать применение в блоке питания пары анодных трансформаторов, пусть даже не симметричной. В этом случае есть возможность приспособить для блока питания вроде бы неудобные на первый взгляд, низковольтные трансформаторы. Первичные обмотки силовиков ТА включают праллельно, а вторичные - комбинируют, последовательно, а иногда параллельно, при равных напряжениях для тонкого провода. Особенное внимание приходится обращать на ток холостого хода всех трансформаторов, который должен быть малым.

Пример схемы блока питания на симметричной паре анодных трансформаторов ТА55 показан ниже в тексте. Параметры силового трансформатора и схема обмоток с нумерацией выводов показаны ниже. Применение раздельных анодных и накальных трансов обеспечивает больше вариантов и в качественном усилителе более предпочтительно, нежели применение мощных ТАНов. Здравый смысл и чувство требовательности к себе заставят обратить внимание телезрителя на качество силовых трансформаторов. Нужны трансформаторы, которые абсолютно не гудят и потребляют минимально возможный ток холостого хода при напряжении 220 вольт. Трансформаторы блока питания собирают в монолитную группу, обеспечивая одинаковое расположение сердечников. В этом случае, даже небольшое поле рассеяния будет ориентировано одинаково. Поэтому будет возможность разместить выходные трансформаторы под прямым углом к силовым. Кроме того, для мало-мальски ответственной конструкции обязательно применение жестяных ферромагнитных экранирующих колпаков.

Внешний вид группы трансформаторов для блока питания показан на фотографии. Схема блока питания лампового усилителя показана ниже. Первичные обмотки включают параллельно. Вторичные обмотки включают последовательно, набирая нужное значение анодного напряжения. Для питания накальных цепей в сборке с анодными трансформаторами удобно применить мощный накальный трансформатор, например ТН56. Ток холостого хода всех трансов следует тщательно-претщательно проконтролировать. Отличный результат будет, если значение Iхх каждого трансформатора будет не более 20-30 мА. Поле рассеяния при этом не велико, поэтому есть перспектива обойтись минимально возможным фоном переменного тока, даже исключая шаманские манипуляции с вращением трансформаторов на этапе минимизации шумов. Силовые трансформаторы блока питания размещают так, чтобы ось их поля рассеяния была общей. Оси полей рассеяния выходных трансформаторов естественно размещают под прямым углом к силовым. Ферромагнитные колпаки для трансформаторов в усилителе предусматривают непременно. Толстое железо для колпаков применять не нужно. Вполне достаточно магнитной жести не толще консервной банки. Относительная магнитная проницаемость железа в сотни тысяч раз больше воздуха. Поэтому при определении грубины проникновения затухающей электромагнитной волны выигрывать во множителе несколько единиц (миллиметров) при общей эффективности поглощения, определяемой большими тысячами единиц просто глупо. Проиграть при этом можно 3-4 килограмма веса. А вот корпус мощного усилителя нужно делать из стали потолще, сугубо по условиям механической прочности. Масса трансформаторов анодного питания весьма не маленькая.

Используя пластину из текстолита все трансформаторы закрепляют монолитно. Кроме этого, удобно предусмотреть стальные гнутые кронштейны, с креплением к текстолиту, для размещения сверху трансформаторов печатной платы с выпрямителями и блоком автоматики, и, по-возможности, большими электролитами. Таким образом, модуль получается завершенным и компактным. Остаётся только встроить его в конструкцию усилителя. Крепление трансформаторов выполняют к текстолитовой пластине, просверлив сквозные крепёжные отверстия через металл корпуса. После сверления отверстий на текстолитовую пластину изнутри (между трансформаторами) приклеивают гайки М4 или М5 быстроходным клеем Космофен. Особой прочности крепления гаек к текстолиту не нужно. Лишь бы они были не маслянистые и удержались на текстолите до момента попадания в них винтом изнутри подвала корпуса. Колпак для силовых трансформаторов при этом следует изготовить немного повыше. В корпусе усилителя нужно предусмотреть отверстия, чтобы пропустить жгуты проводов в подвал. Никакого сверления применять не нужно. После сверла получаются некрасивые, рваные дыры сравнительно небольшие по размеру. Лучше применить гидравлический перфоратор и сделать группу отверстий диаметром 25-30 мм в подвал стального корпуса. Можно получить качественный корпус другим путём, обратиться в компанию лазерной резки металла и изготовить корпус с заранее прорисованными отверстиями хитроугольной формы. Чертежи выкройки корпуса и колпаков готовят в векторном формате Автокада или Компаса.

Для испытания трансформаторного блока питания под нагрузкой на схеме БП пунктиром прорисован нагрузочный резистор с конденсатором фильтра. Вполне достаточно испытать один дроссель, оценив максимальное падение напряжения блока питания под нагрузкой. Результаты математического моделирования и практика построения ламповых усилителей показали, что упираться в дроссели с большой индуктивностью особого смысла нет. Для двухтактного усилителя вполне достаточно индуктивности 1-2 Генри, при наличии хороших конденсаторов П-образного фильтра. Более того, для усилителей АВ-режима индуктивность в 5-10 Генри применять вовсе не следует по причинам просадки на дросселе напряжения БП в динамике, при пиковых нагрузках. Для экстремальных токов потребления дроссель большой индуктивности будет служить фильтром-пробкой и ограничивать скорость нарастания тока потребления, а стало быть и скорость нарастания выходного напряжения. Ниже показан пример схемы блока питания на тех же трансформаторах ТА55, но для триодного усилителя.

Особые соображения можно сформулировать по методике конструкционного оформления модуля под названием "Блок питания". При серьёзном отношении к конструированию ЛУМЗЧ источник питания анодных и накальных цепей усилителя следует оформить именно как модуль. Для этого может понадобиться сгородить сверху трансформаторов надстройку, где и разместить выпрямители и элементы автоматики. Очень выгодно совместить в одном узле также батарею конденсаторов и сами дроссели. Монтировать нужно максимально компактно, а после сборки и испытания под нагрузкой конструкцию БП закрывают ферромагнитным колпаком.

Пример схемы блока питания на кривой паре силовых анодных трансформаторов ТА55-ТА58. Параметры броневых трансформаторов мощностью 40 Вт показаны ниже. Схемы обмоток для вариантов питания по входу 127 и 220 вольт также показана.

Отличие анодного трансформатора ТА58 в наличии слаботочных обмоток, на повышенное напряжение. Это можно использовать комбинируя обмотки параллельно, причём обмотки на 112 вольт можно включить последовательно с обмотками 14 вольт и получить напряжение, допускающее параллельное соединение с обмоткой 125 вольт. Это совершенно безболезненно с позиции повышения тока холостого хода. Уравнительный ток миллиамперметром на ~10 мА практически не определяем.

Таким образом, в результате суммирования напряжений ТА55 и ТА58 получают эквивалентное напряжение холостого хода около ~237 вольт. С учетом выпрямления и емкостного фильтра положительное анодное напряжение холостого хода равно +335 вольт. В режиме облегченной нагрузки при достойной батарее конденсаторов и допустимых пульсациях напряжение просядет примерно до 315 вольт. Для мелких тетродов такое напряжение питания вполне приемлемо. А вот для ламп помощнее такой блок питания не годится. Именно поэтому можно дбавить небольшой, например тороидальный трансформатор в анод. Или перевести показанные выше трансформаторы ТА58 в режим питания УМЗЧ на пониженных напряжениях, который пригоден для триодного выходного каскада.

Пример схемы блока питания на паре трансформаторов ТА31 показан ниже в тексте. Параметры силового анодного трансформатора мощностью 40 Вт показаны в таблице. Схема обмоток с нумерацией выводов также представлена. Точки на рисунке обмоток обозначают одноимённые выводы. Их нужно учитывать при параллельно-последовательном соединении секций.

Для питания накальных цепей лампового усилителя, в сборе с анодными трансформаторами ТА31 удобно применить накальный трансформатор в габарите не менее ТН36, а лучше побольше. Монтируют трансформаторы на общей пластине, соблюдая одинаковую ориентацию железа, чтобы обеспечить одинаковый характер вредного трансформаторного поля рассеяния. Довольно удобно применить двухэтажную архитектуру блока питания. Свеоху трансформаторов на кронштейнах располагают такую же текстолитовую пластину, на которой навешивают дроссели выпрямители, электролиты, зарядные резисторы и модули автоматики. 

Мощности анодных обмоток ТА31 вполне достаточно для усилителя на 6П14П или 6П6С. Напряжения секций трансформаторов вполне комфортные, чтобы скомбинировать нужное значение анодного питания для мелких лампочек, но не выше +350 вольт. Выпрямительные модули с мелкими трансформаторами можно ставить попроще, например КЦ402А. Пиковые зарядные токи будут не очень большими ввиду повышенного внутреннего сопротивления самих трансформаторов. Поскольку трансформаторы довольно маленькие, можно рекомендовать применение более мощной батареи конденсаторов при П-образном включении фильтров. Если габаритные размеры надстройки над трансформаторами ограничены, то можно применить электронные дроссели на полевых транзисторах. А вот для батареи конденсаторов следует тщательно оценить необходимые номиналы. Для ограничения пускового тока диодов первый конденсатор не следует выбирать большой ёмкости. Однако с точки зрения обеспечения повышенной энерговооруженности источника и лучшей динамики усилителя именно повышенный номинал первого конденсатора имеет существенное значение. Необходим компромисс. Про индуктивность дросселя уже было сказано, нужно её ограничивать, тем более, что повышенный номинал конденсатора, расположенного после дросселеля при большой индуктианости вовсе не существеннен. Дроссель попросту будет просто мешать ускоренной зарядке электролита от источника. Тщательное балансирование номиналов емкостей БК и параметров дросселя имеет крайне существенное значение и с точки зрения обеспечения минимально возможной колебательности и приемлемой быстроходности фильтра пульсаций, рассчитанного именно под заданный характер потребления создаваемого усилителя. Уровень колебательности оценивают по величине логарифмического декремента, а уровень быстроходности, - косвенно, по величине добротности, либо напрямую по результатам моделирования переходного режима.

Малый габарит силовых трансформаторов ТА31 позволяет ограничиться меньшим габаритом корпуса и колпаков. Однако следует помнить, что нагрузочные характеристики мелких трансформаторов более мягкие и просадка напряжения под нагрузкой будет более существенная. Поэтому качеству электролитов здесь нужно уделить должное внимание. Емкости приемлемо ставить 470-820 мкФ. При этом гасящий резистор мягкого старта блока питания вполне можно слепить из параллельно включенных четырёх-пяти двухваттных сопротивлений МЛТ номиналом 10-15 кОм, которые можно установить прямо на печатную плату, рядом с выпрямителями. Для улучшения коммутации совковые диоды выпрямителя можно шунтировать конденсаторами 510пФ, хотя это совсем не обязательно. Желательно, чтобы конденсаторы были надёжные, высоковольтные, например слюдяные. Ниже показаны примеры ещё двух схем блоков питания, построенных с применением анодных трансформаторов ТА31. Если телезритель чувствует, что получаемое простым суммированием обмоток напряжение маловато, то не нужно пыжиться и загонять силовики в повышенные токи холостого хода регулированием отводов первичной обмотки. Нужно уходить в применение вольтодобавки или отложить в сторону трансформаторы ТА31 и взять более подходящие по уровню напряжения.

Отличие двух представленных схем заключается в их простом применении к триодным усилителям с двухступенчатым питанием. Как правило триодный оконечный каскад питают пониженным напряжением (240 вольт хх) с повышенными токами (0,3-0,4А). А предварительные каскады питают опираясь на низковольтную ступень 220-230 вольт с подключением вольтодобавки 110-150 вольт. Это создаёт необходимое дополнительное напряжение питания предварительнгого каскада и соответствующий буфер для раскачки тяжелых ламп. Нужно помнить, что габаритную мощность силового трансформатора можно съэкономить. Верхняя обмотка не обязательно должна быть толстым проводом, ведь предварительный каскад потребляет миллиамперы. Поэтому можно применить обмотку, расчитанную на 20 мА. Или можно вовсе уйти в удвоитель или даже в умножитель напряжения.

Таким образом мощность анодного трансформатора будет расходоваться рациональнее, преимущественно на питание выходного каскада, пожирающего сравнительно большие токи. Следует сказать, что высокий класс лампового усилителя заключается вовсе не в позолоченных разъмёмах. Высокий класс обычно скрыт в лаконичных схемных решениях и точно подобранном "железе". Известно, что результирующие искажения в звуковом тракте лампового усилителя в значительной степени зависят от режимов входного каскада. А режим входной лампы должен быть весьма стабильным. Для повышения стабильности анодного напряжения предварительного каскада можно применить питание от отдельной слаботочной обмотки силового трансформатора. Таким решением легко избежать влияния просадки напряжения, при пиках потребления выходного каскада. Поскольку собственное потребление входных каскадов невелико, можно также реализовать различные схемы стабилизации анодного питания, например с использованием вакуумных стабилитронов. Такое решение вполне укладывается в рамки концепции построения ортодоксального ламповика. Питание выходного каскада при этом окажется автономным и динамическая просадка напряжения от пикового потребления тока триодами вовсе не будет влиять на режимы входного каскада.

Пример схемы блока питания на симметричной паре ТА58 показан ниже в тексте. Это несколько больший по размеру железа габарит, нежели ТА31 при сравнимой мощности. Параметры силового анодного трансформатора мощностью 40 Вт и схема обмоток с нумерацией выводов показаны выше. Мощности анодных обмоток ТА58 вполне достаточно для усилителя на 6П6С или даже 6П3С. Значения напряжений секций трансформатора весьма удобные. Есть возможность комбинировать, причём от низковольтных секций можно сделать отбор мощности для подключения узла автоматики на реле. Вопрос питания цепей смещения решают отбором от части анодных обмоток, или применением отдельного трансформатора. Кому что нравится.

Для питания накальных цепей в сборе с анодными трансформаторами наугад применен накальный трансформатор ТН22 в том же габарите. Закрепленные на текстолитовой пластине трансформаторы позволяют сделать узкий продолговатый колпак небольшой высоты, если не интегрировать в блок питания вспомогательные модули. Можно поставить в сборку и более мощный накальный трансформатор, например ТН56, что позволит решить любые проблемы эффективного электропитания накальных цепей большинства электронных ламп. Удобно применить клеммники для распайки выходных напряжений. Клеммник лучше разместить в подвале корпуса, пропустив у нему провода через окна в железе. А разводку жгутов по подвалу выполнять уже от клеммника, а не от самих трансформаторов. Провода лучше применять разноцветные, свитые парами. Удобно использовать провод МГШВ, свивая его при помощи обыкновенной дрели. Для распайки цепей анодного питания вполне подходит медный провод сечением до 0,35 кв.мм. Для распайки накальных цепей – гибкий провод сечением 0,75 кв.мм. Разноцветный провод свивают в жгуты-косички при помощи дрели. Экономия средств на разноцветные провода для Блока питания, в проекте "Добротный ламповый усилитель крайне не уместна и граничит с глупостью. Не следует применять для монтажа одноцветный провод, даже при условии маркировки концов. Очень существенное соображение касается конструктивного исполнения батареи конденсаторов. Для примера правильного конструирования можно рассмотреть особенности крепления электролитов мощных БК на шине постоянного тока частотных инверторов. Размещение электролитов должно быть таким, чтобы обеспечить транзитное узловое следование потока мощности от источника питания к нагрузке. Недопустимо применение вариантов магистрального электропитания, когда конденсаторы навешивают на блок питания парами проводов. Для примера можно глянуть как в частотном ШИМ-инверторе батарею конденсаторов монтируют на копланарной пластине. Именно в пластине циркулируют колоссальные токи в несколько килоампер (тысяч килоампер). Поэтому падение напряжения на шине постоянного тока крайне малы и потери мощности в проводах минимальны. Собственно по аналогиии с частотником нужно подвести питание к мощной батарее конденсаторов толстыми проводами, а затем передать поток мощности от конденсаторов БК столь же толстыми проводами на клеммник, в распределительный узел. Показанная ниже схема тоже может оказаться сравнительно низковольтной для больших ламп. Поэтому для повышения эффективности БП вольтодобавка не помешает.

Ниже показан изменённый вариант блока питания на тех же трансформаторах ТА58, пригодный для триодного усилителя. Выходной двухтактный каскад на мощных триодах питают на пониженном напряжении 235 вольт. Если многовато, то отключают некоторые секции его дополнительного понижения. А для предварительного каскада в блоке питания есть добавочная ступень удвоителя, величиной около 155 вольт. При таком подключении ТА58 остаётся несколько дополнительных слаботочных обмоток, которых оказывается вполне достаточно для питания узлов автоматики и смещения. Накальные цепи обслуживаются от выпрямителя со средней точкой по варианту с параллельным включением слабых обмоток ТН22. На выходе накального выпрямителя повешены батареи низковольтных электролитов и импульсные стабилизаторы, которые легко регулируют подстроечником на напряжение ровно 6,3 вольта.

И ещё одна схема включения обмоток пары силовых трансформаторов ТА58 для триодного двухтактного усилителя. Следует заметить, что перевод рассмотренных здесь маломощных силовых трансформаторов в схему блока питания триодного усилителя не очень выгоден. Дело в том, что часть обмоток трансформатора при этом не используется. А это неоправданное неиспользование установленной мощности. Весьма удобно когда силовой трансформатор использован до передела и даже с перегрузкой. Это признак эффективного применения "железа". И совсем плохо, если силовой трансформатор всегда холодный. Это признак дилетантства. Однако использовано "железо" должно быть так, чтобы не создавать помех и мусора в звуковой тракт, поскольку это уже другая крайность. Иногда, при обнаружении трансформаторов особо высокого качества, можно прибегнуть к повышению нагрузки на их сердечник. Такой фокус возможен для серийных трансформаторов  с несколькими отводами от первичной обмотки. При мелких токах холостого хода (10-15 мА) можно перекинуть перемычку таким образом, чтобы выходное напряжение стало побольше. При этом ток ХХ может подняться до 30 мА, но чаще всего это приемлемо по величине рассеяния. Зато неудобно-мелкое значение переменного напряжения 248 вольт, становится вполне красивым и пригодным, например около 288 вольт.  После выпрямителя и ёмкостного фильтра от таких обмоток получают более +400 вольт холостого напряжения. А с учётом падения под нагрузкой удаётся сохранить на анодах до +380-370 вольт. А это отличный результат для большинства боевых ламп. Но помните, граждане телезрители, если ток холостого хода трансформатора в номинале составляет 75 мА, то описанные манипуляции делаьт не следует. Нужно наоборот переставить перемычку в первичнйо обьмотке на противоположные крайние отпайки, чтобы снизить ток холостого хода. Конечно при этом выходное напряжение просядет вольт на 20-30. Зато гудение трансфоматора пропадёт, поле рассеяния уменьшится и влияние силовика на фон будет меньше. А для повышения напряжения в аноде придётся использовать любой другой метод.

Для питания анодов выходных ламп от трансформаторов (обмоток) повышенной мощности лучше применить диодные сборки с повышенным допустимым током, чтобы не спалить их при пиках зарядки. Приемлемо установить выпрямители на дискретных диодах, например КД202К,Р,М, если позволяет место. Цепи сеточного смещения, также как и анодные цепи предварительного каскада, можно питать от низковольтных обмоток через удвоитель напряжения. Ток потребления по смещению очень мелкий, поэтому удвоитель вполне пригоден. Накальные цепи первых лампочек лучше питать выпрямленным напряжением, применив выпрямитель со средней точкой. А накалы выходных ламп можно подключить на переменное напряжение, если сами лампы отодвинуты от входа подальше. Желательно подать в накалы положительное смещение до +80 вольт. При питании накалов постоянным током в выпрямителе накала удобно устанавливать параллельно мелкие электролиты на 10 вольт, большой ёмкости, штук десять, а затем импульсный выпрямительный блок на микросхеме LM2596. Если бюджет позволяет, то таких модулей можно поставить несколько, на все накальные цепи. Каждый такой модуль, рассеивая вольтодобавку от электролитов будет греться, но умеренно, навешивать на него радиатор не обязательно. Разукрупнение силовых сборок уменьшает токи и соотвественно тепловыделение, а качество накального питания улучшается. Тогда можно существенно уменьшить фон и повысить класс усилителя. Здоровенные по размеру низковольтные электролиты не годятся. Другого варианта размещения кучки мелких электролитов, нежели на печатной плате – нет, поэтому конструкция получится блочно-модульной.

Пример схемы блока питания на симметричной паре анодных трансформаторов ТА130. Параметры силового трансформатора ТА130 мощностью 68 Вт показаны в таблице. Схема обмоток с нумерацией выводов также приведена на картинке. Распределение токов между обмотками для традиционного пентодного усилителя не особенно удачное, но можно преодолеть и эту проблему.

Мощность силовых трансформаторов для анодов вполне приличная – по 68 Ватт. Это позволяет уверенно питать аноды мощных тетродов типа 6П3С или 6Р3С. Суммарное анодное напряжение получают комбинированным соединением секций обоих трансформаторов по одинаковой схеме. При этом учитывают, что пара первых по порядку обмоток в трансформаторах ТА130 довольно слаботочная. Поэтому приходится включать все 4 обмотки впараллель, а затем уже группировать последовательное соединение с остальными секциями, рассчитанными на ток 610 мА. Если нужно питать телевизионные лампы, например типа 6П44С, то трансформаторы можно разъединить и подключить к двум разным выпрямителям. При этом первые две секции по 56 вольт также придётся включить параллельно, а затем уже соединить последовательно с остальными обмотками. Получаемое при этом холостое напряжение с выпрямителя может быть на уровне 223 вольта, что достаточно для низковольтных ламп. Однако следует помнить, что если напряжение побольше, то большинство ламп будут вести себя поживее. Фотография размещения трансформаторов на общей пластине показана ниже. Если применить этажерку, то прямо сверху трансформаторов можно разместить диодные мосты, печатные платы блока питания, платы автоматики и мощные электролиты. Уважаемые телезрители, пожалуйста запомните, что подключение к выпрямителю блока конденсаторов всего лишь парой проводов это НЕПРАВИЛЬНО! Даже если провода достаточно толстые, всё равно это неправильно! Нужно именно транзитное подключение, по возможности проводниками короткой длины. 

Для питания накальных цепей в сборе с парой броневых анодных трансформаторов ТА130 удобно применить мощный накальный трансформатор, например ТН55-56. Даже имея в запасе большое количество анодных трансформаторов ТН59-61 предпочтение следует отдавать габариту ТН56, поскольку он меньше по высоте, а накальной мощности вполне достаточно. Это особенно актуально, если сверху трансформаторов пригородить надстройку из дросселей и конденсаторов. Параметры накального трансформатора ТН56 показаны в таблице. Схема обмоток с нумерацией выводов показана здесь же.

Схема блока питания для традиционного тетродного лампового усилителя на парных трансформаторах ТА130 показана ниже и особенностей не имеет. Первичные обмотки включены параллельно для всех трёх трансформаторов. Поэтому секции вторичных обмоток нужно сгруппировать по допустимым токам, а для последовательного соединения нужно сфазировать. В простейшем случае можно ориентироваться на нумерацию выводов и применить косички из цветных проводов.

Накальные цепи ламп предварительных каскадов лучше питать постоянным током. Поэтому нужно построить эффективный выпрямитель и стабилизатор с минимальными потерями и без того мелкого напряжения 6,3 вольта. Для уменьшения падения напряжения в диодах, выпрямительную сборку используют с диодами Шоттки. Для накального выпрямителя можно применить сборку б/у, взяв её из любого старого компьтерного блока питания. Диоды при питании пары накалов 6Н2П+6Н1П и даже более мощных ламп практически не греются. Схема блока питания на той же паре анодных трансформаторов ТА130, пригодныя для питания мощного триодного усилителя показана ниже.

Что касается модуля импульсного преобразователя на микросхеме, обозначенной буковками LM, то для потребляемого тока до 1,2 ампера плата миниатюрного импульсного стабилизатора нагревается умерено и практически не требует применения радиатора, как показано ниже. Для гарантии охлаждения при любых условиях окружающей среды можно приклеить прямо на микросхему микрорадиатор из пластинки алюминия.

Ещё раз повторю, это плата импульсного понижающего стабилизатора напряжения. Стандартный узел, стоимостью 1-2 зеленые бумажки номиналом в 1 денежку. В природе эту плату позиционируют под наименованием: LM2596 DC-DC понижающий регулируемый импульсный преобразователь 1.25V-35V. Назначение она вполне оправдывает. Токовые нагрузки не велики, а частота ШИМ значительно выше 30кГц, поэтому устройство не влияет на режимы сигнальных цепей.

Пример схемы блока питания на кривой паре анодных трансформаторов ТА123-ТА130. Параметры силового трансформатора ТА123 мощностью 68 Вт показаны ниже в таблице. Схема обмоток с нумерацией выводов также приведена. Точками традиционно обозначают одноимённые выводы обмоток.

Отличительная особенность силового трансформатора ТА123 наличие двух пар низковольтных обмоток на довольно большой ток. Совместно с трансформатором ТА130 удаётся скомбинировать требуемое значение анодного напряжения, но предпочтительнее под триодный двухтактный усилитель. Причём падение напряжения на обмотках при номинальной нагрузке будет не велико вследствие сравнительно малого внутреннего сопротивления обмоток. Первичные обмотки включают параллельно. Не следует забывать применить для лампового усилителя общий предохранитель на 1 ампер для защиты от КЗ при грубых ошибках. Кроме того, универсальная рекомендация для настройки блока питания касается применения ЛАТРа. Новичкам следует помнить, что с регулятором напряжения при экспериментах будет гораздо меньше дыма и гари. Больше деталей останется в целости. Применение лабраторного автотрансформатора нужно не только новичкам. Косяки при монтаже встречаются у всех. Поэтому не нужно экономить на ЛАТРе. Следует купить его в первую голову, сразу после китайского тестера. Не пожалейте деревянную тысячу за Б/У лабораторный регулятор напряжения. В интернете его можно купить легко. В магазине такая железяка может стоить раз в пять дороже.

Схема блока питания традиционная и особенностей не имеет. Вторичные обмотки включены последовательно. Достижимое суммарное переменное напряжение обмоток равно 192 вольта. Выпрямленное постоянное напряжение получается до +240 вольт и при наличии сравнительно большой батареи конденсаторов в режиме пониженной до 500 мА нагрузки напряжение блока анодного питания просаживается до +230 вольт. Вольтодобавка позволяет получить напряжение до +390 вольт для предварительнных каскадов. По этим значениям можно сориентироваться для каких ламп и выходных трансформаторов следует применить такой блок питания.

Пример схемы блока питания на паре анодных трансформаторов ТА135 показан ниже в тексте. Параметры силового трансформатора в габарите 68 Вт и схема обмоток с нумерацией выводов показаны ниже.

Для питания накальных цепей в сборе с парой достаточно мощных анодных трансформаторов удобно применить мощный накальный трансформатор, например ТН56. Этот блок питания уже пригоден для нормального двухтактного усилителя на лампах средней мощности. Фотография компактной сборки с силовыми трансформаторами блока питания показана ниже.

Обмотки трансформатора ТА135 для анодного питания несколько удобнее, поскольку напряжение побольше, а ток поменьше чем в ТА130. Номинальное напряжение набора обмоток 80+56+56+12+56+56+12 составляет 310 вольт. Секции по 80 вольт включают параллельно, поскольку допустимый ток слишком маленький. С учётом фильтра от каждого трансформатора можно получить +435 вольт. При наличии пары симметричных трансформаторов можно более гибко варьировать секции, для получения оптимального сочетания обмоток. Для питания цепей смещения можно выделить одну секцию на 80 вольт с однополупериодным или двухполупериодным выпрямителем, либо используют другие низковольтные секции. Кроме того, есть возможность запитать цепи автоматики от отдельных обмоток.

По анодному напряжению в блоке питания на паре ТА135 также есть запас, поскольку можно добавить в анод секции 19-20 обоих трансформаторов, каждая их которых рассчитана на 20 вольт. Кроме того, есть свободные секции по 12 вольт. Полная мобилизация обмоток позволит задрать напряжение блока питания вплоть до 450-500 вольт. Нужно лишь внимательнее отнестись к предельным допустимым напряжениям электролитов в цепях выпрямителей. Запас по напряжению электролитов на пуск при холостом ходе должен быть не менее 100 вольт.

Пример схемы блока питания на паре анодных трансформаторов ТА11 показан ниже в тексте. Параметры силового трансформатора в габарите 26 Вт приведены ниже. Схема обмоток также показана. Это мелкие трансформаторы, пригодные для анодного питания усилителя на лампах типа 6П1П. 

Внешний вид сравнительно мелких трансформаторов в блоке питания, смонтированных на текстолитовой пластине, показан на фотографии. Распайку обмоток по 28 вольт выполняют прямо на трансформаторах. Остальные обмотки, используемые по мере необходимости, можно вывести жгутами проводов на клеммник в подвале корпуса.

При использовании пары трансформаторов ТА11 от 8 одинаковых обмоток по 28 вольт получают 224 вольта при последовательном соединении. После выпрямителя с фильтром получают +315 вольт. Есть возможность использовать другие обмотки для подключения узла автоматики и построения выпрямителя для цепей смещения. Использовать пятую обмотку на 28 вольт каждого трансформатора в анодном выпрямителе не удастся, поскольку она рассчитана на маленький ток. А вот для смещения такая обмотка вполне подойдёт. При построении модуля автоматики следует внимательно отнестись в токопотреблению реле. Если нужен ток удержания около 100 мА, то придётся параллельно включить слаботочные обмотки на 28 вольт. А для цепей смещения следует использовать пару обмоток на 6 вольт с двухполупериодным выпрямителем или схемой удвоения напряжения. Для питания накальных цепей в сборе с парой анодных трансформаторов удобно применить накальный трансформатор ТН36 или большего габарита. Схема блока питания на трансформаторах ТА11 типовая, первичные обмотки трансформаторов включены параллельно. Высокое анодное напряженеи получают при последовательном соединении секций, рассчитанных на напряжение 28 вольт. Низковольтные секции с успехом могут быть использованы для создания выпрямителей питания цепей смещения и узлов автоматики.

Использование в сборке БП мелкого накального трансформатора определяет возможность применения схемы блока питания, показанного выше, для маломощного усилителя со слабыми цепями накала, например на лучевых тетродах 6П1П. Параметры анодного питания в этой версии трансформаторов тоже получаются довольно скромные и вполне соответствуют указанному типу ламп. Для применения указанных трансформаторов в блоке питания триодного усилителя можно использовать схему, показанную ниже. Здесь маломощные анодные трансформаторы дополнены трансформатором ТАН27.

Можно рекомендовать параллельное включение слаботочных секций в пределах одного трансформатора. При необходимости снижения напряжения питания анодов низковольтных триодов некоторые секции трансформаторов можно отключить. Меру необходимости определяют при настройке режимов усилителя на этапе макетирования.

Пример схемы блока питания на паре ТА126 показан ниже в тексте. Параметры силового трансформатора в габарите 68 Вт и схема обмоток с нумерацией выводов показаны ниже. БП на ТА126 подойдёт для питания двухканального усилителя с выходными лампами 6П44С.

Для питания накальных цепей в сборе с парой анодных трансформаторов ТА126 можно применить накальный трансформатор ТН22 или более мощный накальный трансформатор ТН42 или ТН56 в габарите 68-98 Вт. Исходить нужно из требования достаточной мощности обмоток для накальных цепей при минимально возможном поле рассеяния трансформатора. Мелкий ток холостого тока это критерий пригодности трансформатора для его применения в блоке питания лампового усилителя.

Мощности накального силового трансформатора ТН22 достаточно для питания накалов двухтактного двухканального усилителя на баллонах 6П3С и маловато для ГУ50 или ГИ30. Более удобным будет применить ТН24 или ТН27, если таковые имеются. За неимением таковых можно поставить ТН56. По анодам мощности и напряжения трансформаторов ТА126 вполне достаточно. Есть ещё несколько вариантов применения анодного трансформатора ТА126. Можно соорудить блок питания повышенного напряжения для ламп типа Г807. А можно уйти в применение ТА126 для триодного лампового усилителя. Нижн показан ещё один пример блок питания с повышенным анодным напряжением.

Для оценки эффективности использования силовых трансформаторов нужно внимательно изучить схему блока питания. Если удастся найти неиспользованные обмотки, то блок питания построен неэффективно. Если есть обмотки, намотанные проводом диаметром 1 мм и использованные для цепей смещения, то это также пример неэффективного построения блока питания. Нижн показана схема блок питания на тех же трансформаторах ТА126, но предназначенного для триодного усилителя. Про эту схему как рах и можно сказать, что коэффициент использования трансформаторов здесь несколько хуже.

Судя по описанию выше в ламповых усилителях, тяготеющих к классическому исполнению можно применять практически любые типовые трансформаторы, предпочтительно пропитанные или в монолитном исполнении. Следует лишь убедиться в пригодности трансформатора по току холостого хода. И не применяйте в блоках питания трансформаторы серии ТС. Проведите измерение тока холостого хода и поймёте, что эти трансформаторы в большинстве своём конченый хлам.

Пример схемы блока питания на паре ТА195 показан ниже в тексте. Схема обмоток и их параметры показаны в таблице. Снова можно отметить не особенно удачные напряжения и токи обмоток. Однако применив минимальные умения трансформаторы ТА195 всё же удаётся приспособить для блока питания лампового усилителя. Положительным свойством трансформаторов можно считать изрядную мощность.

В трансформаторе ТА195 есть симметричные высоковольтные обмотки, и это на первый взгляд неплохо, поскольку можно построить высоковольтный блок питания для усилителя на пентодах ГУ-50. Однако напряжение 355 вольт великовато и это создает определённую проблему. Все 4 обмотки по 355 вольт пары трансформаторов можно включить параллельно, ток при этом можно получить до 300 мА. Напряжение холостого хода после выпрямителя будет около +500 вольт. Высоковольтные электролиты на такие напряжения стоят довольно дорого. А если применять последовательное включение электролитов, то можно выскочить за пределы разрешенных габаритов. Трудно без избытка подобрать нужные электролиты. Неплохо ограничиться парой на напряжение 300 вольт. Есть в запасе ещё 4 обмотки по 200 вольт, в которых потолще провод, поэтому при их параллельном соединении обмотки будут работать с меньшим падением напряжения и окажутся несколько недогруженными. Выпрямленное напряжение здесь будет поменьше, около +280 вольт, а электролиты более распространены. Для получения высокого анодного напряжения придется включать оба выпрямителя последовательно при несимметричных напряжениях. Для выравнивания нагрузки на каждый выпрямитель, они должны быть автономны, а кроме того, придется везде ставить выравнивающие резисторы. И устройств плавного пуска придется ставить два. Модули автоматики можно подключить к паре низковольтных обмоток (по 40 вольт). Выпрямитель здесь можно поставить попроще, даже однополупериодный можно, но электролит придётся ставить большой ёмкости, 2200 мкФ. Цепи смещения можно запитать от второй пары низковольтных обмоток, также через однополупериодные выпрямители с конденсаторами меньшей ёмкости. Схема блока питания показана ниже. Для поддержания более приемлемой пропорции питающего напряжения анода и экранной сетки лучше поменять местами силовые обмотки ТА195. Обмотку с напряжением 355 вольт (пониженным до 330) отправить на питание сеток, а вольтодобавку до уровня 550 вольт выполнить с применением обмоток по 200 вольт.

С применением пары трансформаторов ТА195 можно построить блок питания другой конфигурации. Результат при этом будет не менее успешным. Можно уйти от мостовых выпрямителей в схему с нулевой точкой. Напряжение обмоток повышенного напряжения при этом также стоит просадить выгодным включеним первичных обмоток на самые края. Схема такого блока питания с двухполупериодными выпрямителями показана ниже. Как видно по схеме узел задержки подачи анодного напряжения применяется в несколько ином включении. Балластный резистор плавного старта включают при этом в провод, соединяющий среднюю точку обмотки с силовой землёй.

Для питания цепей накала в обоих вариантах блока питания лампового усилителя придётся применить отдельный накальный трансформатор. Поскольку анодные трансы весьма габаритные, и размещены они сверху шасси в едином стальном колпаке, то в качестве накальных на 6,3 вольта лучше здесь же применить мелкие тороиды со стандартной схемой выпрямления с нейтральной точкой. А для питания накалов выходных ламп на напряжении 12 вольт придётся применить импульсное устройство по варианту, построенному например для галогенных ламп. И обратите внимание на словосочетание "БЛОК ПИТАНИЯ". Если силовые трансформаторы в усилителе размещёны отдельно, а выпрямители, конденсаторы и прочее силовое оборудование размазаны где попало, то в таком усилителе блока питания нет. И говорить о его достоинствах бессмысленно, даже при наличии маркетинговых или прочих претензий авторов на элитный класс.

                        Евгений Бортник, Красноярск, Россия, июль 2016

31 комментарий

by pivokrus on Пт, 11/18/2016 - 19:40
ну не знаю, в чернобелом зомбоящике ТС 180 стоит, не гудит вообще. а если ТАН, сколько должно быть по паспорту ток обмоток под двухтакт типа 6п3с или г807? там чем удобнее обмотки по напруге, тем слабее по току

by Evgenij Bortnik on Пнд, 11/21/2016 - 11:59
Бывает, что не гудят, но ток померить нужно. Не верю я в чудеса, меньше 100 мА ток холостого хода для ТС не видел. Для пары 6П3С анодный ток нужон около 200 мА, меньше не надо. Сильно больше тоже не надо.

by pivokrus on Пнд, 11/21/2016 - 23:15
это на 1 канал? т.е. стерео получается 400 мА + всякие предусилители-инверторы?

by Evgenij Bortnik on Втр, 11/22/2016 - 03:56
400 мА достаточно, можно немного меньше, 350-380, предусилители это мелочь

by pivokrus on Втр, 11/22/2016 - 23:13
ясно, сенкс

by pivokrus on Чт, 12/01/2016 - 22:02
нахватил пару вот таких трансов http://www.radiolibrary.ru/reference/transformers-ta/ta201.html обмотки 2 х (125+112+14), ток 0.26 А. если соединить последовательно-паралельно, получается 350В/0.5А (ну или каждый канал от своего набора 125+112+14). Такой вопрос, можно ли с места соединения сделать отвод на питание предварительного каскада? например (125 + 14)х1.4 получится ок 190 В? или так лутше не делать? смещение на выходе будет от отдельного махонького импортного транса

by Evgenij Bortnik on Пт, 12/02/2016 - 05:37
Это хороший трансформатор, подойдёт. Питание предварительных каскадов обычно требует высоких напряжений, поэтому непонятно, зачем делать низковольтную отпайку. Предварительные каскады нередко питают напряжением 380 вольт, чтобы обеспечить больший размах на раскачку выходных ламп. Но уж если понадобится, то лучше сделать два выпрямителя, которые можно включить последовательно. Например 190+160

by pivokrus on Пт, 12/02/2016 - 01:01
и еще не подскажете, такой транс можно брать на двухтакт хотябы под 6п14п? http://www.radiolibrary.ru/reference/transformers-tan/tan107.html

by Evgenij Bortnik on Пт, 12/02/2016 - 05:41
Этот трансформатор еще лучше, поскольку от него можно запитать всё. Обмоток вполне достаточно даже для 6П3С, включая накальное питание

by pivokrus on Пт, 12/02/2016 - 01:59
т.е. если все обмотки последовательно, то хватит ли 0,29А для какого-то двухтакта на каких-то лампах в каком-то режиме?

by Evgenij Bortnik on Пт, 12/02/2016 - 05:43
ТАН 107 вполне удобен, для любых ламп, в любых режимах. Кроме высоковольтных. Одну обмотку 24 В можно ответвить на смещение, не используя в анодах. Для всех трансформаторов проверяйте ток холостого хода.

by pivokrus on Пт, 12/02/2016 - 15:34
ясно, спс. ну ток холостого хода конечно никак, уже что попадется то попадется. а предварительный каскад можно запитывать од отвода анодного? или лучше через резистор от общего 400В или сколько там?

by pivokrus on Пт, 12/02/2016 - 18:05
насчет отвода, ну не знаю, у этих всех пиндюрок предварительных макс ~300В, у 6н9с вообще 275 В. А на выходных бы хотелось иметь 400+. Вот например на вашей схеме самый верхний резистор R4. http://paseka24.ru/sites/default/files/%2001%20%D0%BA%20%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%82%D1%8C%D0%B5.JPG На нем же упадет какое-то количество вольт. Во это интересует, можно ли его убрать, а запитать эту точку от более низковольтного отвода.

by pivokrus on Пт, 12/02/2016 - 18:50
не, это я гоню про макс. анодное, сорры

by pivokrus on Пт, 12/02/2016 - 19:05
то я имел в виду если в первом каскаде не резистивный а транс межкаскадный

by pivokrus on Пт, 12/09/2016 - 22:02
короче говоря, задача разделить по анодному входные от выходных каскадов, т.е. стоит ли, если да то как лучше

by Evgenij Bortnik on Чт, 01/12/2017 - 00:04
Во всех статьях есть изменения схемотехники. Более разумные сделаны уровни и ступени напряжений.

by Evgenij Bortnik on Чт, 01/12/2017 - 00:09
Это идеальный вариант, если есть возможность и ресурсы
Я бы не заморачивался этой темой. Не стоит овчина выделки

by Allessandroo on Пнд, 02/06/2017 - 05:34
а стоит ли обращать внимание на поле рассеяния при условии помещения транса в магнитный экран скажем из 1мм стали? Достать зеленые трансы как ни странно сложновато, а вот тс-160 или даже тс-270 при его анодных 320 и куче накальных за 300р можно

by Evgenij Bortnik on Ср, 02/08/2017 - 15:33
Можно вполне согласиться, не стоит. Это особенно верно если не очень высокие требования к результату. В моих статьях написано, что применение трансформаторов ТС - это самая нижняя ступень требовательности. Ниже этой ступени расположена помойка. Объективности ради скажу, что закон сохранения никому ещё обмануть не удалось. Если транс жрёт ток, значит будет создано магнитное поле. Его можно ослабить при помощи экрана. Если экран идеальный, то основательно. Как правило экранирующие колпаки имеют швы. Очень любопытным оказалось глянуть плотность магнитного потока на стыках железных листов. Моделирование показало выбросы (выпучивание) в 15-16 раз превышающие фоновый уровень (даже при ХХ). Ещё более любопытные результаты дал физический эксперимент с датчиками Холла, когда измеряли поле рассеяния в разных частях самого трансформатора. Оказалось, что нормальные и тангенциальные составляющие вектора магнитной индукции могут отличаться друг от друга в 30-40 раз и именно в местах стыков половинок магнитопровода, а также на углах (ребрах в зоне обмоток) сердечника. Это при максимальной нагрузке. Отсюда может следовать простой житейский вывод. Вшей лучше не заводить, нежели впоследствии мужественно с ними бороться.

by Allessandroo on Вс, 02/26/2017 - 23:11
Ну то что ТС ширпотреб, в этом никто и не сомневается))), хотя и не такой уж безнадежный в сравнении с ОСМ. А вот какое поле рассеяния у трех зеленых трансов, пусть с малым Iхх, но синфазно включенных и собранных в одном месте? Интересно бы узнать. По опыту могу сказать, что нименьший ток хх у торов, сам мотал на сердечнике от трансформатора тока, ток хх-15мА, мощность около 80 Вт, под максимальной нагрузкой не греется вообще!!! Питал я им усилитель транзисторный. Потом идут ШЛ, потом ПЛ и последнее место у Г. Получается чем больше стыков, тем хуже. Кстати я с самодельными трансами на основе ТС добивался уровня -87 дБ по фону БЕЗ экранов!!! Правда ценой изощренной компоновки.

by Evgenij Bortnik on Пнд, 02/27/2017 - 10:56
Замечательные российские умельцы, от слова умение. Но это искусство, и доступно это не всем. А моя задача упростить решение до квалификации ремесленника. Именно поэтому акцент сделан на минимально возможном токе холостого хода. Это интегральный критерий, по которому ясно всё. И не важно, сколько зелёных собрать в кучу, даже при синфазном включении, если ток каждого 15 мА. Уровень магнитного возмущения будет меньше, нежели у одного трансформатора с хх током 50мА. Этот факт установлен путём математического моделирования. Для тороида до 100 Вт ток хх лучше иметь 4-5 мА. До 300 Вт годится ток 10-15 мА. Но к нагреву трансформатора под нагрузкой эти параметры не имеют никакого отношения. Количество и КАЧЕСТВО стыков сердечника действительно полностью определяют характер поля рассеяния. Поэтому кроме тороидов можно рекомендовать Ш-образное железо, которое несколько технологичнее, поскольку не нужен челнок. Витки медные при этом экономить недопустимо.

by Allessandroo on Втр, 02/28/2017 - 05:26
А применение импульсного источника питания несильно ухудшит параметры умзч? И по какой схеме их строить,чтобы не выходили из строя мощные ключи, но и не отшибалась защита в первые 20-40 секунд пуска, когда накалы непрогреты и имеют низкое сопротивление. Схемы на TL494 приемлемы?

by Evgenij Bortnik on Втр, 02/28/2017 - 05:43
Нормальный импульсный источник никак не ухудшает параметры УМЗЧ. Надо чтобы источник работал без мусора, или защитить от помех звуковой тракт. Применимы любые схемы, в том числе и на 494 чипе. Даже простейшие ключевые годятся. Надо лишь правильно их разместить, экранировать, затем уйти в постоянный ток и грамотно развести провода.

by Allessandroo on Втр, 02/28/2017 - 15:07
Согласен, но тогда непонятен другой факт- все промышленные усилители высокого класса( на любой элементной базе , не только лампы) имеют именно классический источник питания, и это при общеизвестных преимуществах импульсников. Маркетинг? Или технически обосновано?

by Evgenij Bortnik on Втр, 02/28/2017 - 15:40
Во первых, это простое решение. Во вторых надёжное. В третьих недорогое. Имульсник нужно хорошо отлаживать, настраивать, репетировать и хорошо экранировать. А это гемор.

by Allessandroo on Ср, 03/01/2017 - 05:21
и пожалуй 3- импульсник ставят туда, где важно урвать любую копейку в экономию. Не считаясь с недостаткамм решений.Насколько знаю, в домашнем кинотеатре стоят часто импульсники, по соседству с АС в пластиковом корпусе и какими нибудь тда2030 на выходе. Как в ширпотреб технике и китайских зарядках телефона. А скажем в хорошем стереоусилителе ток отбираемый от бп изменяется от тока покоя до огромных токов на пиках громкости, т.е сплошной динамический режим. И сделать импульсник с такой перегрузочной способностью и одновременно стабильный в режимах близко к хх- сложно и дорого, классический трансформатор +мост и фильтры оказываются выгоднее и надежнее, а их дороговизну просто списать на класс аппарата.

by Evgenij Bortnik on Ср, 03/01/2017 - 08:06
Удешевление за счёт серийности и унификации это главный мотив. Никаких настроек для ширпотреба не предусмотрено, значит в импульсниках д.б. схемные решения простые, грубые без ухищрений, минимум деталей и ручной работы. Поэтому конечная цена 100 рублей. Для ручных манипуляций и удорожания просто нету места.

by Allessandroo on Ср, 03/01/2017 - 05:22
ой, это по порядку оказывается 4

by Evgenij Bortnik on Ср, 03/01/2017 - 07:55
верно