6п45с - в ЛУМЗЧ, это довольно серьёзно

Оставлен Evgenij Bortnik Ср, 11/22/2017 - 23:40
Аватар пользователя Evgenij Bortnik

Статья посвящена некоторым особенностям построения усилителя на наиболее мощных и сравнительно малогабаритных лампах из серии, известной под названием «телевизионные». В значительном объёме в тексте приведены рассуждалки по смежным темам. Как ни странно именно смежные области имеют крайне существенное значение для обеспечения результирующего качества усилителя. Например, именно согласующие трансформаторы радикально влияют на характеристики, а вовсе не лампы. Исправные лампы никак не влияют на изменение характеристик усиления звука. Однако лампы красиво выглядят и светятся в темноте. И, наверное поэтому, наименования ламп производят впечатление решающих признаков качества изделия. Уже по виду заметна солидность пузатых стеклянных баллонов 6П45С. Учитывая традиционный для совдеп-ламп запас по мощности, можно построить двухтактный усилитель, в котором рассеяние анодов можно увеличить до 45 ватт. При таком большом рассеянии тепловыделение будет огромным. Это конечно же недостаток. Зато качество звука в режимах, близких к А, можно получить исключительное. Вторым неудобством можно считать верхнее расположение анодных колпачков. Накальный ток 2,5 ампера и нагреваются лампы очень сильно, поэтому  следует предусмотреть конструкцию с закрытым верхом, или хотя бы с перекладинами. Для теплоотведения можно рекомендовать применение малошумных компьютерных вентиляторов на +12VDC, с автоматически включением при нагреве корпуса свыше 50 градусов.

Учитывая изрядную мощность выбранных ламп, следует обратить пристальное внимание на проектирование блока питания. Нужно заметить, что традиционное легкомысленное отношение многих телезрителей к источнику питания лампового усилителя не годится. Блок питания усилителя это его силовая установка, сердцевина конструкции и источник всего успеха. Силовую установку нужно создавать крайне основательно и именно по блочному принципу. А начинающим ламповикам нужно научиться быстро и точно подсчитывать требуемую мощность трансформаторов питания. Лучше ориентироваться на режим максимального потребления и приближённо подсчитать суммарную мощность обмоток трансформаторов. Вначале надо рассчитать мощности, рассеиваемые на всех анодах. В предельном режиме 4 лампы могут рассеять 40х4=160 Вт. Мелкие лампы рассеивают в анодах 4-6 Вт. Затем нужно добавить в кучу мощность, которую запланировано отправить в нагрузку, например 50х2=100 Вт. Накальные цепи мощных ламп потребляют 2,5х4х6,3=63 Вт. Мелкие лампы по накалу съедят 12-14 Вт. Итого, получается результирующее потребление величиной 260+75=335 Вт. Проектное значение КПД двухканального усилителя не превышает 30%.

Мощность силовых трансформаторов можно несколько уменьшить, поскольку максимальный режим – применяют крайне редко. При проектировании трансформаторных блоков питания учитывают большую перегрузочную способность трансформаторов. По этой причине обычно так и поступают при создании серийных усилителей, уменьшая установленную мощность БП процентов на 20-30%. Для усилителей высокого уровня, изготавливаемых в единичном экземпляре, так лучше не делать. Кроме того, накальные мощности уменьшить не получится, поскольку тепловые потери обмануть нельзя. Не следует и завышать величину установленной мощности трансформаторов, поскольку это неоправданно увеличивает массу изделия. Помните, при рассчитанном значении мощности трансформаторов блока питания, полученные номиналы соответствуют высоким температурам эксплуатации. Поэтому нагревание трансформаторов до 60 градусов не должно быть неожиданностью для конструктора. Если же в голове телезрителя есть представление, что железо должно быть холодным, то все мощности следует увеличить вдвое и приготовиться к тому, что масса усилителя 15 Вт станет 30-35 кг.

По моему мнению, наиболее перспективным схемным решением для двухтактных ламповых усилителей высокой энергоэффективности следует считать согласующий каскад на дифференциальной паре трансформаторов. Достоинства такой схемы полностью перекрывают её недостатки. Любые рассуждения про рукопашную намотку согласующих трансформаторов в ламповом усилителе я отношу к перфекционизму. Для мня, это представляется одним из способов самоутешения конструктора или одним из маркетинговых шагов в обосновании экстремальной стоимости усилителя. Самостоятельная намотка – вредное излишество и глупость. Сама по себе рукопашная намотка трансформаторов в двухтактный усилитель это занятие технически не сложное. Но изготовление симметричной пары, занятие уже не простое. Ручное же изготовление идентичной четвёрки трансформаторов, для дифференциального последовательного включения, это немыслимый по сложности проект. Для однотактных усилителей создание симметричных трансов реально, поскольку по технологии Игнатенко можно применить постукивание молотком при подгонке воздушного зазора на клею, по стыкам сердечников. Характеристики железа для трансформаторов с зазором особого значения не имеют, поскольку зазор в 1000 и более раз демпфирует магнитные свойства сердечника.

Пример схемы первого уровня покзан ниже. Здесь анодное напряжение достаточно высокое, а сетки включены по ультралинейной схеме к симметричным 42% отводам трансформаторных обмоток, относительно центра анодного питания +330 вольт. Это не есть хорошо, поскольку по теории вторые сетки должны иметь напряжение поменьше, нежели аноды. А на практике такое включение наряду с достоинствами ультралинейной схемы может иметь недостаток - возникновение дополнительных искажений, описанных у Игнатенко. Поэтому можно рассмотреть альтернативный вариант ультралинейного включения по другой схеме, показанной в статье ниже. Особенностью именно этих схем является включение выходного каскада с раскачкой от катодных повторителей. Любителям известно, что телевизионные лампы отличаются малой чувствительностью. Поэтому приходится прибегать к дополнительным ухищрениям, применять предварительные каскады с динамической нагрузкой или ставить дополнительные мощные драйверы. Применение схемы с пеосрадственными связями несколько усложняет настройку, зато позволяет избежать применения разделительных конденсаторов. Практическое повторение показанных здесь схем следует выполнять с применением ламп 6Н1П, с тщательно подобранными половинками по условию симметрии. Да и выходные лампы в этом варианте нужно подобрать по равенству напряжения смещения. Есть общие рекомендации для построения двухтактных усилителей высокого уровня. Применять нужно симметричные лампы, при этом геммороя будет значительно меньше. А в этих конкретных схемах это уже не пожелание, а требование.

В высокоэффективных согласующих трансформаторах зазоров нет, поэтому результат зависит только от качества намотки, равенства витков, качества сборки и нелинейности характеристик железа. Последние два условия – крайне трудно обеспечить в реальности. Здесь с ходу нужно закладывать расхождение режимных параметров примерно в 10%. А установить это расхождение на практике можно лишь путём измерения готового изделия. А когда расхождение обнаруживают, то готовый транс спокойненько можно нести на помойку, поскольку такой разброс не позволит построить энергоэффективный усилитель. Для требования ювелирной точности можно пойти по пути отбора симметричных пар из кучки буржуйских выходных трансформаторов, но сколько это будет стоить денег, даже представить трудно. Нужно понимать, что очень хороший результат в усилителе даёт расхождение нагрузочных характеристик трансформаторов не более 2-3%. Причем любопытно то, что такая разница токов ХХ вовсе не гарантирует равенство ЭДС обмоток при последовательном включении! Эта особенность описана у меня в методике подбора трансформаторов, здесь на сайте. Как правило, из 4-5 трансформаторов с примерно одинаковым током холостого хода 10-12 мА, только два изделия дают симметричную пару. Остальные разъезжаются в 8-10% и к ним приходится подбирать пару из соседних значений 8-10мА или 14-16мА по токам ХХ.

Представленные здесь объяснялки показывают глубину пропасти на пути построения высококачественного и энергоэффективного усилителя с дифференциальной парой согласующих трансформаторов на выходе. Если же требования к симметрии несколько загрубить, например до 15-20% расхождения ЭДС, то подбор пар выполнить существенно проще. При этом на этапе настройки усилителя кривизну ОС по переменному току нужно непременно выправлять регулировками по приборам врукопашную. Прямой связи с качеством усиления звука здесь найти не удастся, поскольку её нет. Не нужно думать, что усилитель с кривыми трансформаторами будет звучать значительно хуже. Не заметить этого на слух, даже на средней мощности. Схемы на лампах, как правило, автобалансные и терпят кривизну легко. А регулировка позволяет выровнять характеристики звукового тракта. Нужно просто отдать себе отчёт, что предельные режимные параметры у такой конструкции будут действительно меньше. Например, не поедет машинка с надписью Бугатти со скоростью 299 по трассе до Абакана. Доступный предел скорости окажется всего лишь каких-то 150 км/час. С полной ответственность заявляю, что слепое прослушивание усилителей с лампами, работающими на разных участках, даже очень разных рабочих характекристик достоверно опознано экспертами не будет. Нету таких людей, которые различают разные спектры гармоник, красиво смешанные внутри музыкального ряда. По приборам, безусловно установить разницу спектрального состава можно. Но только по приборам. Поэтому для экпертов останется только чмокание губами и покачивание головой, это мол нравится, а это не нравится. Причём не факт, что конкретным людям с испоченным мироощущением понравится более ровный частотный спектр, без выдающихся гармоник.

Начинающим конструкторам следует помнить, что в реальности ситуация еще проще. Если требования к изделию снизить еще больше, то при настройке усилителя можно поправить и более значительную кривизну, или по крайней мере, сгладить её последствия. При этом кривыми могут быть и сами лампы. Но даже применяя корявые лампочки можно задвинуть их на разные рабочие характеристики. При этом, находясь в кривых режимах, лампы смогут в разумных пределах выдавать в нагрузку мощность неискаженного сигнала, вполне достаточную для комфортного восприятия звука. Разницу легко понять в сравнении, показанном ниже. Сделанный без ухищрений красивый и компактный китайский домкрат с надписью 12 тонн легко поднимет Кукурузер, но его не следует применять для Камаза. Ведь Камаз он поднимет всего один раз. А если такого жесткого тестирования не делать, то водитель Кукурузера будет доволен малыми жигулёвскими габаритами домкрата и надписью 12 тонн и никогда не узнает реальности. Это обыкновенный маркетинг, ой описка в тексте, - это обыкновенный обман.

Пример схемы второго уровня показан ниже. Разделение на уровни конечно же условное, выходные трансформаторы совершенно одинаковые. Количество обмоток фиксированное. А присопособить эти обмотки под катодные ОС или под сеточные - это дело вкуса. Главное выполнить безошибочную распайку, для чего есть обыкновенный метод "научного тыка". Правильно собранный и работоспособный усилитель достаточно чувствителен к трансформаторным обратным связям, поэтому любое их неправильное включение чревато резким ухудшением режима. А вариант правильного включения обмоток всего один. Вот его и нужно обнаружить при настройке усилителя с ОС. 

В целом можно заключить, что лампа 6П45С представляет собой отличный мотор, пригодный для построения динамичного и практически всеядного усилителя. Абсолютно реально выполнить сдваивание тетродов для увеличения мощности. Надо с большой осторожностью отнестись к авторам картинок, на которых вместо классического тетрода лампу 6П45С изображают в виде пентода. Это неправильное изображение. Отсюда следует исходить в оценке достоверности и результирующей авторитетности схемотехники и авторских рассуждалок. 

В завершении изложения смею уверить, что все описанные на сайте железки можно приобрести за рубли. Для того, чтобы купить усилитель, покупателю достаточно просто договориться а продавцом, предпочтительно на русском языке. Алгоритм выполнения обязательств по договорам поставки (купли-продажи) следующий. Заинтересованная сторона звонит мне по телефону в разумное время в Красноярском часовом поясе. Мы живо обсуждаем детали контракта. Затем покупатель зачисляет на мой телефонный номер платёж размером 1% от стоимости приобретения. Это служит признаком серьёзности намерения покупателя и позволяет мне, при необходимости, оперативно позвонить в ответ. После обсуждения по телефону я отправляю на электронную почту партнёра коммерческое предложение, с характеристиками товара, гарантийными обязательствами и сроками поставки. Далее, путём переписки сделка завершается. При достижении договорённости покупатель перечисляет оставшиеся 99% суммы на счёт поставщика. Пожалуйста помните. Предоплата за железки 100%. Никаких движений с моей стороны без предварительной оплаты нет. Советы бесплатные. Доставка железок почтой России или транспортной компанией за счёт покупателя. Возможен самовывоз по договорённости. В случае отказа покупателя от сделки возврат платежей не производится.

                          Евгений Бортник, Красноярск, Россия, ноябрь 2017 года