Ламповый усилитель. Дроссели электронные

Оставлен Evgenij Bortnik Чт, 03/22/2018 - 15:17
Аватар пользователя Evgenij Bortnik

Электронный дроссель. Такое название в последнее время приходится часто встречать в схемах блоков питания. Что это такое? Почему электронная транзисторная схема может служить заменой железному дросселю с медной обмоткой, показанному на картинке рис.1? Познакомимся поближе с особенностями работы "электронного дросселя" и с часто встречающимися ошибками при его сборке и применении. В блоках питания ламповых усилителей, радиолюбители довольно широко используют стабилизаторы напряжения, выполненные на полевом транзисторе. Такие стабилизаторы называют ещё "электронный дроссель", "усилитель ёмкости" и даже "виртуальная батарея". Будем называть его "электронный дроссель", хотя по сути - это обычный стабилизатор с плавающим опорным напряжением, изменяющимся в зависимости от величины входного. Устройство похоже на активный фильтр пульсаций с функцией задержки подачи напряжения и ничего общего с обычным дросселем (накопителем энергии) и принципом его работы оно не имеет. "Электронный дроссель" можно собирать и на биполярных транзисторах, такие схемы известны ещё с 60-х годов, но на полевых схема имеет гораздо лучшую эффективность. Поэтому здесь показан "электронный дроссель" на мощных полевых транзисторах. Рассмотрим обычную схему, гуляющую по сети, см. рисунок 2.

У некоторых радиолюбителей эта схема работает, у некоторых нет, почему? Эта схема имеет свои недостатки, которые сейчас рассмотрим. Входное напряжение здесь подаётся на С1 через резистор R1 большого сопротивления. Ток стока транзистора практически нулевой и при качественном конденсаторе С1 (с очень маленькой утечкой) он зарядится до уровня напряжения входа, транзистор уйдёт в насыщение и пользы от такого "дросселя" будет мало. Если конденсатор С1 будет не очень качественный (иметь утечку больше тока заряда R1), то напряжение на затворе транзистора будет меньше входного и схема может работать. Для нормальной работы схемы, напряжение на затворе должно быть меньше входного, минимум на величину пульсаций при номинальном токе нагрузки. Это ещё не учитывается нестабильность напряжения сети. То есть входное напряжение сначала должно подаваться на делитель напряжения. Этот делитель и определяет разность между входным и выходным напряжением "электронного дросселя". Сделать такой делитель можно, добавив всего одно сопротивление (R3).

На второй схеме ЭД (рис.3), входное напряжение на конденсатор С1 подаётся с делителя (R1, R3). Коэффициент такого делителя рассчитывают таким образом, что бы разница между входным и выходным напряжением, для обеспечения нормальной работы ЭД, была 20 - 30 вольт. Сопротивление резистора R1 можно уменьшить, что бы компенсировать ток утечки у конденсатора С1, если он попадётся не очень качественный. Для увеличения времени заряда конденсатора (увеличение времени задержки нарастания выходного напряжения), его ёмкость можно увеличить. Время заряда конденсатора определяется величиной R1 и ёмкостью конденсатора, т.е. постоянная времени заряда. Так, как постоянная времени R1, C1 очень большая (десятки секунд), то: 1) Обеспечивается плавное нарастание выходного напряжения. 2) Быстрые изменения и колебания сети не проходят на выход схемы. 3) Очень качественная фильтрация напряжения, так как на затворе транзистора практически отсутствуют пульсации и в виду наличия у полевого транзистора огромнейшего входного сопротивления и весьма большой крутизны характеристики, на выходе имеем пульсации почти такие же как и на RC-фильтре в цепи затвора.

Рассмотрим назначение элементов схемы. Резистор R2 подобен "антизвоновому" резистору в цепи сетки лампы выходного каскада, и необходим для предотвращения самовозбуждения транзистора. Его величина выбирается в пределах 1 – 10 кОм. Наличие его обязательно. При монтаже, его лучше припаять непосредственно к выводу транзистора (и стабилитрон VD2 тоже). Стабилитрон VD2 предназначен для защиты транзистора от переходных процессов и статики. Напряжение его стабилизации выбирается в пределах 14 - 18 вольт. В нормальном режиме работы он заперт. Его можно не ставить, если он уже встроен в транзистор (есть транзисторы со встроенным стабилитроном). Если у транзистора отсутствует встроенный диод между истоком и стоком, то его необходимо поставить. Он защищает транзистор от обратного напряжения, и если (например, при выключении питания) входные конденсаторы разрядились (на схеме не показаны), а выходные ещё нет и напряжение на них больше напряжения входного, то открывается этот диод и конденсаторы на выходе, подключаются через диод к входным и к делителю R1, R3. Диод VD1 необходим для быстрой разрядки конденсатора С1. Рассмотрим некоторые особенности монтажа подобных схем. Транзистор желательно применять в изолированном корпусе. Если корпус транзистора не изолирован, то на радиатор он крепится через изолирующую прокладку (например слюда), а корпус радиатора заземляется. Антизвоновый резистор и защитный стабилитрон лучше распаять непосредственно на выводах транзистора. Наличие в схеме "электронного дросселя" не отменяет необходимость в установке конденсаторов после него, которые играют роль источника энергии для быстрых импульсов тока потребления нагрузкой и уменьшают выходное сопротивление источника питания."Электронный дроссель", в отличии от обычного дросселя, не является накопителем энергии, и соответственно не применим (как замена обычному дросселю) в схемах выпрямителей с L-фильтром там, где дроссель отдаёт накопленную энергию. Хотя бытуют различные мнения у противников "транзисторизации" ламповых схем, вплоть до замены индикаторов на светодиодах - неоновыми лампочками (хотя попадаются неонки с очень большим уровнем шума), скажу однозначно - применение в блоке питания лампового усилителя "электронного дросселя", нисколько не ухудшает его звучание, а в некоторых случаях гораздо его улучшает, позволяя при этом сэкономить габариты и вес любительских конструкций. Автор Николай Петрушов.

В качестве заключения можно сказать буквально несколько слов и привести ссылку на публикацию Евгения Карпова, в белорусском «Радиолюбителе». Здесь на сайте эти материалы тоже есть. Тенденция применения разнообразной полупроводниковой электроники в ламповой схемотехнике совершенно правильная. Конкретно об электронном дросселе нужно сказать, что его применение не даёт выигрыша в габаритах, по причине использования охлаждающего радиатора. А по массе выигрыш заметен. В отношении качества фильтрации пульсаций есть сведения, что при существенной динамике нагрузочного режима электронный дроссель в сравнении с медным не эффективен. Его преимущества очевидны при построении схем со стабильным электропотреблением в режимах, близких к А. По материалам сети публикацию подготовил

               Евгений Бортник, Красноярск, Россия, март 2018