Транзисторные фильтры питания: Эффективный фильтр напряжения питания на полевом транзисторе

Эффективный фильтр напряжения питания на полевом транзисторе

Усилитель мой от рождения уже обладал весьма почётным уровнем подавления пульсаций напряжения питания (PSRR — англ. — Power Supply Rejection Ratio). Блок питания я снабдил емкостями щедро, да ещё заряжаются они «мягко» (простенький трюк, но не о нём сейчас). В общем, по всем прикидкам усилитель должен был получиться абсолютно тихим. Т.е. уровень «гудежа» 100Гц по идее ниже всех слышимых пределов. И в недорогих тестовых наушниках, да днём — так и было. Но тут послушал я его глубокой ночью, да в любимых Sennheiser HD580. Гудит. Ненавязчиво, почти незаметно. Слышно, естественно, только без сигнала и на выкрученной на полную громкости. Если бы делал для себя — наверное, так бы и оставил.

Из идеологических соображений я ни в какую не хотел применять петлевые ООС в аналоговой части, даже в стабилизаторах питания. Немножко попахивает high-end’ным экстремизмом, ну да вот так мне тогда «упёрлось», а к своим прихотям надо относиться уважительно! 😉 Посему возможность применить интегральные стабилизаторы была отринута на корню. Решил добавить «виртуальную батарею», по слухам придуманную ещё в прошлом столетии инженерами фирмы Technics. А по сути же — простой истоковый (или эмиттерный) повторитель в питании, на вход которого подано отфильтрованное это же самое напряжение питания. Ещё это чудо электронной мысли иногда называют «Электронный Дроссель«, «Усилитель или Умножитель Ёмкости», а так же «Устройство Защиты и Фильтрации», или «УЗФ», хотя защищать на практике надо его самого…

Кстати, в Сети гуляет немало вариантов, более (а чаще) менее грамотных. Для начала приведу базовую схему фильтра. Критиковать альтернативные варианты сейчас не буду. Если что вызвало удивление — пишите, пожалуйста, в комментариях. Может совместно создадим обучающую статью для только-только постигающих искусство схемотехники 😉

Конденсатор С2 должен быть с минимальными утечками. Ёмкость где-нибудь от 1мкФ до… сколько душа пожелает. Можно так же увеличить сопротивление резистора фильтра, мне 1МОм нравится из соображений уменьшения влияния всевозможных утечек. Стабилитрон, что защищает затвор транзистора от пробоя, должен быть на напряжение от 10 до 20 Вольт.

Для пробы впаял в одном, самом важном источнике. Использовал «логический» MOSFET (с низким пороговым напряжением Vgs), так что потеряли мы лишь пару вольт на таком стабилизаторе. Стало существенно тише. Одна беда — фильтрующий конденсатор заряжается до номинального напряжения очень медленно. Теперь вся схема «плывёт» по напряжениям несколько минут после включения. И тут пришло первое «озарение»: пульсации питания, которым я «кормлю» повторитель этой самой виртуальной земли — в моем случае сотня милливольт. Два встречно включенных кремниевых диодика, шунтирующие резистор фильтра, никак не повлияют на работу фильтра в установившемся режиме, и в тоже время обеспечат на порядок более быстрый заряд и разряд конденсатора фильтра.

Если же в каком-либо конкретном применении пульсации питающего напряжения на входе фильтра (V+) превышают пару сотен милливольт — всегда можно включить несколько диодов последовательно, или даже стабилитрон.

Как нарисовал — сразу же понял, что дополнительный скромный диод решил мне ещё одну задачку: где взять полевики «L»-типа для более высоковольтных источников (терять четыре-пять вольт — типичный Vgs обычных MOSFET — даже там было жалко). Ведь теперь Vds на полевом транзисторе никогда не превысит его собственного Vgs при заданных токах нагрузки плюс падение на диоде. Значит можно использовать низковольтные полевики, которых у меня оказалось в достатке, и для высоковольтного питания.

Те же два диода (или стабилитрон) кардинально решают ещё более серьёзную проблему, особенно остро стоящую в по-настоящему высоковольтных источниках, где народ применяет эти самые «виртуальные батареи» безо всякой защиты. Там при неудачном стечении обстоятельств на повторителе может рассеиваться мгновенная мощность в сотни ватт. Любой, даже непомерно большой (для требуемых рабочих режимов) транзистор разлетается в пыль. Диоды исключают подобные ситуации, эффективно ограничивая падение напряжения на повторителе. Правда, теперь не получится использовать тот же фильтр ещё и для задержки подачи анодного напряжения — ну да это меня мало беспокоило. Во-первых аппарат был не ламповый. Во-вторых то, как народ это дело обычно использует — подачу-то анодного при включении прибора такой фильтр задерживал, а вот снятие высокого напряжения при отключении питания он ни разу не ускорял. Так что задачку о правильном соотношении во времени подачи и снятия накального и анодного напряжений мы сейчас рассматривать не будем.

На этом мысль останавливаться не пожелала. Мне-то была нужна ещё схема автоматики, которая будет эффективно защищать нагрузку (дорогие аудиофильские наушники) от всевозможных перепадов напряжения, которые неизбежны при включении и выключении аппарата. Если задержку при включении сделать может и ребёнок, то как определить момент выключения без пристального мониторинга «сырого», несглаженного огромными емкостями фильтров, напряжения питания? Да вот же он, отличный монитор! Причём реагировать будет не только на On/Off, но и на любые достаточно резкие броски питания. Вместо диодов включаем эмиттерные переходы транзисторов. Коллекторы соединяем вместе и заводим на схему автоматики, с условием, что она не заберёт большого тока.

Итого, простой фильтр пульсаций удалось усовершенствовать:

1. Быстрый выход на рабочий режим (заряд и разряд фильтрующего конденсатора) при сохранении потенциально очень большой постоянной времени фильтра
2. Возможность использовать низковольтные полевые транзисторы для фильтрации любого напряжения
3. Полная защита полевого транзистора и от пробоя затвора, и от неожиданных перегрузок
4. Практически бесплатные детекторы резких скачков напряжения питания (в обе стороны) — в каждом стабилизированном источнике

Кстати, датчик бросков и включения-выключения питания оказался чересчур чувствительный — отлавливал броски от включения утюга в соседней комнате. Пришлось добавить пару диодов и резистор. Вот теперь автоматика стала отрабатывать идеально, быстро и без ложных тревог.

Если Вам, дорогой читатель, данный фильтр нужен для высокого напряжения — необходимо лишь выбрать конденсаторы на соответствующее напряжение (с запасом!) В остальном фильтр без изменений будет отлично работать и в высоковольтной цепи. Если тема интересна — есть ещё куда совершенствоваться. Так что если будет интерес — будет ещё статья, уже с прицелом на ламповую технику, фильтр с дополнительной защитой; а так же обсудим эффективные приёмы по уменьшению эрозии катода…

Литература: Г. С. Векслер, В. И. Штильман. Транзисторные сглаживающие фильтры, издание второе. М: «Энергия», 1979г.

Disclaimer: Скан книги был найден на просторах Сети в свободном доступе.
Копия предоставляется исключительно для ознакомления и личного пользования.

Кстати, наверняка даже такой пустяк можно запатентовать. Если есть кто из моих читателей грамотный в патентном деле — научите? 😉 А лучше просто поделитесь статьёй с друзьями-электронщиками. Мне будет приятно, и им, надеюсь — полезно.

Фильтр питания на полевом транзисторе для лампового усилителя

Фильтр на полевом транзисторе для лампового усилителя давно и заслуженно пользуется популярностью у радиолюбителей. Очень многие сделали его, но не все удовлетворены результатом. Поэтому надеюсь, что вам будет интересно узнать, что у меня получилось и какие при сборке могут возникнуть проблемы.

Содержание / Contents

Наиболее популярна схема на рисунке слева. Поскольку я чуть-чуть изменил её для своих целей, привожу так же мой вариант справа.
Я использовал полевые транзисторы от неисправных электронных балластов для галогеновых ламп в обычном корпусе ТО-220, цоколёвка стандартная, как у большинства полевых транзисторов. Удобно добавить цепь R5R6C2 для создания постоянного смещения, подаваемого на нити накала ламп.Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.
Обратите внимание, что для фильтрации напряжения 250 В и тока до 0,5 А взяты транзисторы с допустимым напряжением К-Э примерно 50 В и стабилитроны с рабочим током 0,03 А.
Сделать фильтр на полевых транзисторах с напряжением 600…800 В и током от 3 А, конечно, гораздо проще.

По моему скромному мнению, названия «электронный дроссель» или «умножитель ёмкости», принципиально неверны. Это калька с иноязычных терминов для «домохозяек». Разница принципиальна: дроссель и конденсатор НАКАПЛИВАЮТ энергию, отдают её быстро, а транзисторный фильтр этого не может. Поэтому настоящий дроссель был бы лучше, если бы не обладал рядом недостатков: большим весом и габаритами, высоким активным сопротивлением, большим полем рассеяния.

С точки зрения чистой аудиофилии, классический сглаживающий LC фильтр лучше, форма напряжения и тока после него должна получаться более гладкой.

Транзисторный фильтр позволяет плавно увеличивать напряжение на выходе. Название «УЗФ» – Узел Задержки тоже не совсем удачно. Задержка происходила бы с помощью реле срабатывающего от таймера, здесь – не задержка, а плавное нарастание напряжения.

При изготовлении усилителя для наушников и УНЧ для АС на лампах 6Н3П и 6П14П мне полностью побороть фон удалось только с помощью данного транзисторного фильтра.

На мой взгляд, удобно делать типовые модули, например, такие.

В качестве теплоотвода использованы радиаторы размерами примерно 45×45х5 мм от древних компьютерных плат.
Нетипичен монтаж деталей со стороны фольги и использование отрезков лужёного провода от выводов деталей для точек подключения. Это сделано для упрощения монтажа – плата держится на выводах полевого транзистора (и плотно прилегает к нему) достаточно прочно, транзистор с платой крепится одним винтом к теплоотводу. Сначала я предусмотрел вторую точку крепления платы к радиатору, затем от неё отказался. На фото достаточно хорошо виден монтаж.
В целях безопасности использованы изоляционные втулки и прокладки.

Весьма рекомендую, иначе на корпусе теплоотвода будет напряжение 300 Вольт.

Применённый транзистор 03N60S5 в корпусе ТО-220, при комнатной температуре окружающей среды может рассеивать до 2 Ватт. Суммарный ток однотактного стереоусилителя на 6Н3П и 6П14П примерно 0,1 А, при падении напряжении на фильтре порядка 20 В, тепловая мощность будет как раз 2 Ватта, поэтому даже небольшой теплоотвод легко справится со своей задачей.

Если использовать фильтр на каждый канал, каждый транзистор будет рассеивать всего 1 Ватт. Но это в установившемся, статическом режиме, а вот при включении питания падение напряжения на фильтре будет значительным, тепловая мощность тоже. Поэтому теплоотвод необходим, особенно пока не закончатся переходные процессы.

Первый вариант платы был под малогабаритные теплоотводы, он может быть использован при недостатке места (конденсатор на первом фото снят для наглядности).

Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.Есть немало споров: нужен или нет делитель R1R2 на входе фильтра и будет ли фильтр работать без него. Почему у одних фильтр без делителя работает нормально, а у других – нет. Оказалось, что всё зависит от утечки конденсатора С1.

Я испробовал около десятка конденсаторов 10 и 22 мкФ на напряжение 400 и 450 В при входном напряжении около 300 В.

Оказалось, что при оксидном (электролитическом) конденсаторе фильтр хорошо работает и без делителя. За счёт утечки в конденсаторе совместно с резистором R3 образуется делитель и падение напряжения на фильтре вполне достаточно (от 10 В и более). Мало того, в результате установки новых только что купленных конденсаторов, падение напряжения составило вместо 20 В (со старым выпаянным конденсатором) более 50 В. Нагрев резко увеличился, а выходное напряжение упало.

Потребовалась многочасовая формовка новых конденсаторов, и всё равно, утечка у конденсаторов 22 мкФ оказалась заметно выше, чем у 10 мкФ. Формовка, конечно, должна быть без подключённого усилителя.

Утечка плёночных конденсаторов будет многократно меньше, поэтому с ними делитель на входе необходим, иначе на выходе фильтра может быть «пила», как на входе. В любом случае надо контролировать падение напряжения на транзисторе фильтра, оно должно быть более 10 В.

Теперь посмотрим на осциллограммы напряжений на входе и выходе фильтра.

Размах от пика до пика 6 В. На входе фильтра – выпрямительный мост и ёмкость 120 мкФ, на выходе две ёмкости 120 мкФ, ток потребляемый усилителем 0,1 А.

Размах пульсаций на выходе примерно 6 мВ (соответствует синусоидальному сигналу примерно 2 мВ), форма пульсаций более гладкая, подавление пульсаций около 1000 раз! (масштаб на фото, конечно, разный).

Для подавления возможных помех на радиочастотах можно поставить дополнительный LC-фильтр. Для меня в этом не было необходимости – фон и помехи на слух отсутствовали. В усилителях более высокого класса дополнительный LC-фильтр (с небольшой малогабаритной индуктивностью) желателен.

Ввиду высоких напряжений и влияния утечек, промывка платы совершенно необходима. Между деталями и платой должен быть небольшой зазор.
После настройки платы желательно покрыть её со стороны фольги слоем лака «Plastik» или аналогичным.

Делитель R1R2 позволяет плавно регулировать напряжение на нагрузке и гасить, при необходимости, лишнее напряжение. В усилителе для наушников я погасил примерно 50 В. Это проще, чем менять силовой трансформатор.
Плавная подача напряжения полезна для ламп и сглаживает переходные процессы.

Надо отметить, что замыкания в нагрузке недопустимы – транзистор фильтра моментально выйдет из строя. На время предварительной настройки, если нет уверенности в монтаже усилителя и исправности элементов, фильтр даже можно заменить постоянным резистором, например, МЛТ-2. Для данного усилителя при токе потребления 0,1 А и падении напряжения на фильтре 20 В, годится резистор МЛТ-2 200 Ом.

Изготовление универсальных плат фильтров «впрок» я считаю простым и полезным. Платы не нуждаются в настройке. Требуется только отформовать конденсаторы, особенно если они новые и проверить входное и выходное напряжение, а при необходимости – подстроить последнее.

Просмотр напряжений на входе и выходе фильтра желателен. Во избежание выхода осциллографа из строя, напряжение надо подавать на его закрытый вход.

Заодно выяснилось, что разделительный конденсатор на входе С1-94 обладает утечкой, поэтому для наблюдения на пределе «10 мВ» пришлось включать его через дополнительную качественную (конечно, не «электролит») ёмкость с полипропиленовым диэлектриком.

Прилагаю файл с принципиальной схемой и рисунком печатной платы.
▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.

Приятного творчества!

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

Сергей (Chugunov)

РФ, Москва

О себе автор ничего не сообщил.

 

Транзисторные сглаживающие фильтры

⇐ ПредыдущаяСтр 20 из 36Следующая ⇒

Уменьшить массогабаритные показатели можно, используя транзисторные СФ, вместо громоздких LC-фильтров. Правда выигрыш транзисторных фильтров компенсируется меньшим КПД. Рассмотрим типичные схемы транзисторных фильтров.

На рисунке 26.4 представлена схема наиболее простого транзисторного фильтра.

 

Рис.26. 4 — Простейший транзисторный фильтр

На коллектор транзистора VT поступает напряжение с выпрямителя с большой амплитудой пульсаций. Цепь базы питается через интегрирующую цепь RC. Эта цепочка сглаживает пульсации на базе транзистора. В принципе, эту цепь можно представить, как RC-фильтр. Чем больше постоянная времени τ = RC, тем меньше пульсации напряжения на базе транзистора. Ну а поскольку транзистор включен по схеме эмиттерного повторителя, то на выходе напряжение будет повторять напряжение на базе, т. е. пульсации будут столь же малыми, как и на базе. Емкость конденсатора С может быть в несколько раз меньше (примерно в h_21э раз), чем в LC-фильтре, поскольку базовый ток намного меньше выходного тока фильтра, т. е. коллекторного тока транзистора. Основное достоинство схемы — простота. А вот недостатков… Во-первых, противоречивые требования к сопротивлению резистора R — для уменьшения пульсаций следует увеличивать сопротивление, для повышения КПД — уменьшать. Во-вторых, сильная зависимость параметров от температуры, тока нагрузки, коэффициента передачи тока базы транзистора (h_21э). Обычно резистор подбирают экспериментально.

Несколько иная схема, приведенная на рисунке 26.5. В такой схеме цепь базы транзистора запитывается от отдельного источника с напряжением, больше входного. Схема обладает меньшими пульсациями.

 

Рис.26.5 — Еще одна схема транзисторного СФ

Поскольку база питается от отдельного источника, сопротивление резистора можно увеличить и, следовательно, уменьшить пульсации выходного напряжения. Мощность, выделяемая на резисторе R мала, так как ток базы мал. Тем не менее, этой схеме присущи те же недостатки, что и предыдущей. Кроме того, в таком фильтре транзистор может войти в насыщение и все пульсации со входа фильтра без ограничений будут передаваться на выход. В этот режим транзистор войдет, когда напряжение на базе превысит напряжение на коллекторе.

Ниже приведена схеме транзисторного СФ, лишенная вышеуказанных недостатков.

Рис. 26.6 — Фильтр с делителем напряжения

Ток через делитель R1R2 выбирается большим в 5-10 раз, по сравнению с током, ответвляющимся в базу. Поэтому выходное напряжение фильтра определяется распределением входного напряжения на делителе. Недостатки фильтра — меньший КПД по сравнению с предыдущими схемами. К тому же, необходимо увеличивать емкость конденсатора С1 для получения приемлемых пульсаций.

В завершении практическая схема транзисторного сглаживающего фильтра, по КПД и пульсациям близкого к LC-фильтрам, но превосходящего их по массогабаритным показателям. Схема приведена на рисунке 26.7.

 

Рис. 26.7 — Транзисторный сглаживающий фильтр

На коллектор транзистора VT1 поступает входное напряжение с большими пульсациями, на базу через резистор R1 напряжение от отдельного источника, по значению больше входного. Конденсатор С1 заряжается до тех пор, пока напряжение на нем не станет больше входного на величину прямого напряжения на диоде VD1, т. е. U_пр.VD1.Кондер С1 начинает разряжаться через отпертый диод VD1, транзистор VT1 и нагрузку. Разряжаться конденсатор будет, пока входное напряжение вновь не станет увеличиваться. Диоды VD2, VD3 смещают уровень постоянной составляющей. Кроме того, диод VD2 выполняет функции ключа в пиковом детекторе VD2C2. Поскольку ток базы довольно мал и конденсатор разряжается только через цепь базы, то пульсации на нем будут меньше, чем на С1. Значит и на выходе пульсации будут незначительны. В качестве транзистора используется КТ827А. Можно заменить его на составной из КТ815 и КТ819. При входном напряжении 14-15 В с уровнем пульсаций 2,5-3 В и напряжении на базе 18-20 В при токе нагрузки 2 А выходное напряжение 12,5 В с уровнем пульсаций 40 мВ.

Стабилизатором напряжения (СТН) называют устройство, поддерживающее с определенной точностью неизменным напряжение на нагрузке. Другими словами, стабилизатор напряжения — это устройство, на выходе которого напряжение остается неизменным при воздействии дестабилизирующих факторов.

Стабилизаторы бывают параметрические (ПСН) и компенсационные (КСН). Параметрический стабилизатор наиболее простой. Его работа основана на свойствахполупроводникового диода, а точнее на одной из его разновидностей — стабилитрона. Типичная простейшая схема параметрического стабилизатора приведена на рисунке 26.8.

Рис. 26.8. — Параметрический стабилизатор напряжения

В стабилитронах используется явление электрического лавинного пробоя. При этом в широком диапазоне изменения тока через диод напряжение изменяется на нем очень незначительно. Входное напряжение через ограничительный резик R_бал подводится к параллельно включенным стабилитрону и сопротивлению нагрузки. Поскольку напряжение на стабилитроне меняется незначительно, то и на нагрузке оно будет иметь тот же характер. При увеличении входного напряжения практически все изменение U_вх передается на R_бал, что приводит к увеличению тока в нем. Увеличение этого тока происходит за счет увеличения тока стабилизации при почти неизменном токе нагрузки. Другими словами, все изменение входного напряжения поглощается в ограничительном (балластном) резисторе.

Часто стабилитрон работает в таком режиме, когда напряжение источника гуляет (т. е. нестабильно), а сопротивление нагрузки постоянно. Для нормального режима стабилизации сопротивление резистора R_огр должно иметь определенное значение. Если напряжение U_вх гуляет от U_min до U_max, то для расчета R_огр можно воспользоваться формулой:

R_огр = (U_вх.ср — U_ст)/(I_ср + I_н),

где U_вх.ср = 0.5(U_вх.min + U_вх.max) — среднее значение напряжения источника, I_ср. = 0.5(I_min + I_max) — средний ток стабилитрона, I_н = U_н/R_н — ток нагрузки. При изменении входного напряжения в ту или иную сторону будет изменяться ток стабилитрона, на напряжение на нем, следовательно и на нагрузке будет оставаться постоянным.

Когда все изменения напряжения источника гасятся в R_огр, то наибольшее изменение напряжения (U_{вх. max} — U_вх.min = ΔU_вх) должно соответствовать наибольшему возможному изменению тока, при котором еще сохраняется стабилизация (I_max — I_min = ΔI_ст). Отсюда следует, что стабилизация будет осуществляться только при соблюдении условия:

ΔU_вх ≦ ΔI_стR_огр

Бывает режим стабилизации, когда входное напряжение постоянно, а сопротивление нагрузки изменяется, т. е. гуляет от R_н.min до R_н.max. Для такого режима R_огр определяется по формуле:

R_огр = (U_вх — U_ст)/(I_ср + I_н.ср),

где I_н.ср = 0.5(I_н.min + I_н.max), причем I_н.min = U_ст/R_н.max, а I_н.max = U_ст/R_н.min.

Иногда необходимо получить такое напряжение, на которое стабилитрон не рассчитан. В этом случае применяют последовательное соединение стабилитронов. Тогда напряжение стабилизации будет соответствовать сумме напряжений стабилизаций последовательно включенных стабилитронов.

Помимо рассмотренной схемы применяют каскадное включение стабилитронов. Говоря проще, берут несколько вышерассмотренных схем и включают одну за другой. При этом напряжение стабилизации предыдущего стабилитрона должно быть больше, чем следующего. Такие схемы применяют для увеличения коэффициента стабилизации. Бывает еще и мостовая схема, называемая мостовой параметрический стабилизатор. Теоретически у такой схемы коэффициент стабилизации стремится к бесконечности (хотя в это верится с трудом).

К сожалению большой мощности с вышерассмотренной схемы не снять. Поэтому придумали ниже приведенную схемку, которая проще.

 

Рис. 26.9. — Параметрический стабилизатор напряжения с усилителем мощности

Как видим, ничего сложного. Просто нагрузку подключили через транзистор, включенный по схеме ОК, выполняющего роль усилителя мощности.

Такая схема при малых и средних токах нагрузки работает как стабилизатор, а при больших токах нагрузки — как транзисторный фильтр (если параллельно стабилитрону впаять конденсатор). Если параллельно стабилитрону впаять переменный (подстроечный) резистор, то выходное напряжение становиться регулируемым. Можно также впаять параллельно нагрузке конденсатор. Конденсаторов вообще можно впаять несколько штук, не повредит. Для уменьшения высокочастотной (ВЧ) составляющей выходного напряжения параллельно нагрузке подключают конденсатор емкостью 0,01…1 мкФ.

Тип транзистора в схеме на рисунке выбирается из учета мощности нагрузки. Например, для питания усилителя (особенно большой мощности), когда ток нагрузки велик, впаивают составной транзистор. Составной транзистор — это когда берут два (или больше) транзистора и коллектор или эмиттер одного подключают к базе другого, а оставшийся вывод первого транзистора соединяют с оставшимся выводом следующего. На рисунке ниже это намного понятнее:

 

Это составной транзистор

И это составной транзистор

У составного транзистора коэффициент передачи равен произведению коэффициентов передачи каждого транзистора. То есть берем два немощных транзистора с коэффициентом усиления, скажем, 100, делаем составной и получаем транзистор с коэффициентом передачи 10 000.

Итак, для больших токов используют составные транзисторы, ну а для питания парочки микросхем подойдет транзистор средней и малой мощности. Даже 315-е работают вполне удовлетворительно.



Транзисторный фильтр питания с высоким КПД для аудиоаппаратуры

При создании прибора для ремонта телевизоров мне потребовался регулируемый источник питания 30-300 Вольт с током до 300 мА. Собрал простейший мостовой выпрямитель ЛАТР — диодный мост — конденсатор 220 мкф 400 Вольт. При испытании на максимальном токе выяснилось, что пульсации достигают 10-12 Вольт. При больших напряжениях это было нормально, но при малых напряжениях на выходе это было очень много.

Попытки применить транзисторный фильтр из опубликованных в литературе и в интернете мне не понравились — большое падение напряжения на транзисторе фильтра, зависимость качества фильтрации от входного напряжения.

Поэтому был создан довольно сложный фильтр, который имеет широкий диапазон изменения входного напряжения с большим КПД и высокой степенью подавления пульсаций.

Содержание / Contents

Входное напряжение 20 — 240 Вольт.
Уровень пульсаций на выходе, не более 100 мВ (размах)
Ток нагрузки до 300 мА
КПД: 0,92 – 0,95Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.
Особенности схемного решения:
Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.
При таком схемном решении обеспечивается минимальное влияние выходного транзистора на опорное напряжение. (построено в программе Proteus)

Входное напряжение — фиолетовый цвет — точка A на схеме
Опорное напряжение – розовый цвет- точка B на схеме
Напряжение питания транзистор T1 – зеленый цвет — точка C на схеме
Выходное напряжение – оранжевый цвет — точка D на схеме

При таком построении схемы падение напряжения на транзисторе U k-e T2 очень мало:

Нижняя линия оси – нулевой уровень, цена деления 2в/дел.
При этом уровень пульсаций с частотой 100 Гц

Измерения проводились при закрытом входе, цена деления 100мв/дел.Вместо резистора R1 подключается переменный резистор 150 – 200 ком и при нагруженном фильтре добиваемся минимальных пульсаций и затем заменяем резистор постоянным. Как правило, величина резистора лежит в пределах 10 – 120 ком и зависит от применяемых транзисторов.
При измерениях в качестве нагрузки использовалась лампа накаливания 220 В, 60 Вт, а при малых напряжениях резистор 39 Ом 5 Вт.
Транзистор T2 установлен на радиаторе площадью 80 кв. см, при токе 300 мА нагревается до температуры 40-50 градусов.

Схема в Splan7
▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.

• Форум Датагора
• Журнал «Радио» №8, 1991 г, И. МЕДВЕДЕВ, г. Брянск
• Книга «Транзисторные сглаживающие фильтры», Векслер Г.С., Штильман Г.И.
• Статья «Электронный дроссель», Е. Карпов

Иван Внуковский, г. Днепропетровск

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

Иван Внуковский (if33)

Украина, г. Днепропетровск

Радиолюбитель, стаж более 40 лет. Работал на заводе инженером КБ, инженером по обслуживанию ЭВМ, механиком по ремонту бытовой техники. Сейчас на пенсии.

 

Транзисторные сглаживающие фильтры

Транзисторные сглаживающие фильтры

В настоящее время в радиоэлектронной аппаратуре широко применяют транзисторы и микросхемы, открывающие большие возможности для ее миниатюризации. Однако комплексная миниатюризация невозможна без существенного снижения габаритов и массы вторичных источников питания и, в частности, сглаживающих фильтров.
Уменьшить массогабаритные показатели сглаживающих фильтров можно, используя вместо громоздких фильтрующих дросселей и конденсаторов транзисторные фильтры. Преимущества транзисторных сглаживающих фильтров по сравнению с их LC-прототипами проявляются особенно при работе в условиях пониженной температуры окружающей среды, когда емкость фильтрующих конденсаторов уменьшается, а также при частоте питающей сети 50 Гц.
Однако, имея выигрыш перед LC-фильтрами по указанным показателям (в 2…9 раз), транзисторные сглаживающие фильтры уступают им в коэффициенте полезного действия (КПД). Если на дросселе индуктивно-емкостного фильтра падает напряжение 1…2 В, то в транзисторном фильтре на регулирующем транзисторе — до 3…5 В.
Рассмотрим несколько известных вариантов транзисторных сглаживающих фильтров.

Рис.1

На рис. 1 представлена схема наиболее простого транзисторного фильтра. Принцип его работы заключается в следующем. На коллектор транзистора VT1 поступает напряжение с большой амплитудой пульсации, а цепь базы питается через интегрирующую цепь R1C1, которая сглаживает пульсации напряжения на базе. Сопротивление резистора R1 выбирают из условия достаточности тока базы для обеспечения заданного тока в нагрузке. Чем больше постоянная времени T=R1C1, тем меньше пульсации напряжения на базе. Так как устройство представляет собой эмиттерный повторитель, то на выходе фильтра пульсации будут столь же малыми, как и на базе. Емкость конденсатора С1 может быть в несколько раз меньше, чем у конденсатора в LC-фильтре, так как базовый ток намного меньше выходного тока фильтра (коллекторного тока транзистора) — примерно в h31э раз.

Рис. 2

Преимущество этого фильтра — в простоте. К недостаткам следует отнести, во-первых, противоречивые требования к значению сопротивления резистора R1 (для уменьшения пульсации на выходе фильтра следует увеличивать сопротивление, а для повышения КПД фильтра-уменьшать), во-вторых, сильная зависимость параметров фильтра от температуры, времени, значения тока нагрузки, статического коэффициента передачи тока базы транзистора. В таких фильтрах обычно резистор R1 подбирают опытным путем.

На рис. 2 представлена схема фильтра, у которого пульсации выходного напряжения меньше, так как он позволяет увеличить сопротивление резистора R1. Такая возможность обусловлена тем, что цепь базы здесь питается от отдельного источника питания с напряжением Uб, большим, чем у основного источника (Uвх). Мощность, выделяющаяся на резисторе R1, незначительна, поскольку ток базы мал.
Однако, наряду с положительным эффектом уменьшения пульсации, этому фильтру присущи те же недостатки, что и выполненному по схеме на рис.1. Кроме того, в этом фильтре транзистор может войти в режим насыщения и тогда пульсации со входа будут без какого бы то ни было ограничения переданы на выход фильтра. Насыщение транзистора наступит тогда, когда по каким-либо причинам напряжение на базе превысит напряжение на коллекторе.

На рис. 3 представлена схема фильтра, позволяющего избежать зависимости выходных параметров от температуры, времени, нагрузки и коэффициента h31э транзистора. Ток через делитель R1R2 выбирают в 5…10 раз большим, чем ток, ответвляющийся в базу. Поэтому выходное напряжение фильтра будет определяться распределением входного напряжения на делителе.

Рис. 3

Недостатки фильтра: меньший КПД по сравнению с собранными по схемам на рис.1 и 2, необходимость увеличения емкости конденсатора С1 для получения того же уровня пульсации на выходе, что и у предыдущих фильтров. Для улучшения его фильтрующих свойств применяют N-звенные RC-фильтры в цепи базы транзистора.

На рис.4 показана схема устройства с двузвенным RC-фильтром. Здесь сумма значений сопротивления резисторов R1 и R2 равна сопротивлению резистора R1 в предыдущем устройстве, а сопротивление резистора R3 равно сопротивлению резистора R2 в фильтре по рис.3.

Рис. 4

Недостаток этого устройства — сравнительно невысокий КПД.
Из рассмотренных фильтров практическое применение получили устройства, выполненные по схемам на рис.3 и 4.
С учетом интересных качеств, заложенных в фильтре по схеме на рис.2, была проведена работа по усовершенствованию этого устройства. Ее результатом явились два варианта фильтра, по КПД и уровню пульсации близкого к LC-фильтрам, а по массогабаритным показателям значительно превосходящего их.

Рис. 5

Рис. 6

Схема одного из этих фильтров показана на рис.5, а на рис.6 — несколько упрощенные графики, иллюстрирующие его работу. На коллектор транзистора VT2 поступает от выпрямителя постоянное напряжение Uвх с большой амплитудой пульсации. На резистор R1 поступает напряжение Uб с дополнительного источника (на рис.6 оно показано не содержащим пульсации для облегчения понимания работы фильтра; реально оно может иметь пульсации). Всегда следует выбирать Uб>Uвх, что позволит увеличить сопротивление резистора R1, а значит, уменьшить емкость конденсатора С1.
Конденсатор С1 будет заряжаться от источника Uб через резистор R1. Пока напряжение на конденсаторе меньше входного (то есть напряжения на базе транзистора VT1), транзистор закрыт. Как только напряжение на конденсаторе превысит входное на величину UэбVT1 транзистор VT1 откроется и конденсатор С1 начнет разряжаться (момент t1 на рис.6). Разрядка продолжается до тех пор, пока входное напряжение не начнет увеличиваться. В момент t2 транзистор VT1 закроется и конденсатор С1 снова начнет заряжаться. Далее этот процесс будет периодически повторяться.

Рис. 7

Размах пульсации на конденсаторе определяется постоянной времени T=R1C1. Номинал резистора выбирают, исходя из тех же соображений, что и в рассмотренных ранее фильтрах по схеме на рис.1 и 2. Необходимую емкость конденсатора рассчитывают из условия, что постоянная времени T больше в 10…20 раз периода колебаний входного напряжения Uвх. Вообще же, чем больше емкость конденсатора, тем меньше размах пульсации.
Напряжение с конденсатора С1 поступает на базу транзистора VT2 через диоды VD1, VD2. Так как транзистор VT2 включен по схеме эмиттерного повторителя, то выходное напряжение фильтра по форме будет повторять напряжение на конденсаторе С1, то есть пульсации на выходе фильтра будут намного меньше входных.
Выходное напряжение жестко связано с минимальным значением входного напряжения и не зависит от температуры, времени, сопротивления нагрузки и статического коэффициента передачи тока основного транзистора фильтра. Минимальное напряжение между коллектором и эмиттером транзистора VT2 определяется числом диодов, включенных между конденсатором и базой этого транзистора и служащих для смещения уровня постоянной составляющей выходного напряжения.
На рис.7 изображена схема второго варианта фильтра. Условия работоспособности для него те же, что и для первого (см. рис.5). Зарядка конденсатора С1 продолжается до тех пор, пока напряжение на нем не превысит входное на величину UпрVD1 (момент t1 на рис.8). С этого момента конденсатор С1 разряжается через открывшийся диод VD1, транзистор VT1 и нагрузку, а также через источник напряжения Uвх. Разрядка будет продолжаться до тех пор, когда входное напряжение Uвх начнет вновь увеличиваться (момент t2). Этот процесс будет повторяться периодически.
Диоды VD2, VD3 служат для смещения уровня постоянной составляющей, как и в предыдущем фильтре. Кроме этого, диод VD2 выполняет функцию ключа в пиковом детекторе VD2C2. Так как ток базы довольно мал и конденсатор С2 разряжается только через цепь базы, то пульсации на нем будут меньше, чем на конденсаторе С1. Следовательно, на выходе фильтра пульсации будут незначительны.

Рис. 8

Наличие конденсатора С2 и диода VD2 изменяет характер кривой зарядки конденсатора С1 (рис.8). Пока напряжение на конденсаторе С1 меньше, чем на С2, и диод VD2 закрыт, наклон кривой Uс1 определяется постоянной времени зарядки T1=R1C1. Когда же напряжение UC1 превысит напряжение Uc2 настолько, что откроется диод VD2 (момент t3), то конденсаторы окажутся включенными параллельно. Скорость их зарядки уменьшится и будет определяться постоянной времени зарядки T2=R1 (C1+C2). После того, как напряжение на конденсаторе С1 достигнет своего максимального значения и начнет уменьшаться, диод VD2 закрывается и конденсатор С2 медленно разряжается через цепь базы транзистора VT1.
Параметры этого фильтра так же, как и предыдущего (см. рис.5), практически не зависят от дестабилизирующих факторов.
Сглаживающий фильтр, собранный по схеме на рис.7, при минимальном значении входного напряжения Uвх min=14 В с размахом пульсации dUвх=2,5 В и Uб=18 В обеспечи

Ликбез КО. Лекция №4 Сглаживающие фильтры питания.

Сглаживающие фильтры питания.

  Сглаживающие фильтры питания предназначены для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения. Принцип работы простой – во время действия полуволны напряжения происходит заряд реактивных элементов (конденсатора, дросселя) от источника – диодного выпрямителя, и их разряд на нагрузку во время отсутствия, либо малого по амплитуде напряжения.

Основные схемы сглаживающих фильтров питания.

Простейшим методом сглаживания пульсаций является применение фильтра в виде конденсатора достаточно большой ёмкости, шунтирующего нагрузку (сопротивление нагрузки). Конденсатор хорошо сглаживает пульсации, если его емкость такова, что выполняется условие:

1 / (ωС) << Rн

Во время действия синусоидального сигнала, когда напряжение на диоде выпрямителя прямое, через диод проходит ток, заряжающий конденсатор до напряжения, близкого к максимальному. Когда напряжение на выходе диодного выпрямителя оказывается меньше напряжения заряда конденсатора, конденсатор разряжается через нагрузку
Rн и создает на ней напряжение, которое постепенно снижается по мере разряда конденсатора через нагрузку. В каждый следующий полупериод конденсатор подзаряжается и его напряжение снова возрастает.

Чем больше емкость
С и сопротивление нагрузки
Rн, тем медленнее разряжается конденсатор, тем меньше пульсации и тем ближе среднее значение выходного напряжения
Uср к максимальному значению синусоиды
Umax. Если нагрузку вообще отключить, то в режиме холостого хода на конденсаторе получится постоянное напряжение равное
Umax, без всяких пульсаций.

Работа простейшего сглаживающего фильтра на конденсаторе в цепи однополупериодного выпрямителя поясняется рисунком и эпюрами:

Красным цветом показано напряжение на выходе выпрямителя без сглаживающего конденсатора, а синим – при его наличии.

Если пульсации должны быть малыми, или сопротивление нагрузки
Rн мало, то необходима чрезмерно большая емкость конденсатора, т.е. сглаживание пульсаций одним конденсатором практически осуществить нельзя. Приходится использовать более сложный сглаживающий фильтр.

Работа сглаживающего Г-образного фильтра на конденсаторе и дросселе в цепи двухполупериодного мостового выпрямителя поясняется рисунком и эпюрами:

Как и в примере с однополупериодным выпрямителем, красным цветом показано напряжение на выходе выпрямителя без сглаживающих элементов (конденсатора и дросселя), а синим – при их наличии.

Логично следует, что чем больше ёмкости и индуктивности фильтров, и чем больше в нём реактивных элементов (сложнее фильтр), тем меньше коэффициент пульсаций такого выпрямителя.

В качестве сглаживающих конденсаторов используются электролитические конденсаторы. Чем больше ёмкость, тем лучше. Кроме того, для надёжности, конденсаторы должны быть рассчитаны на напряжение в полтора-два раза превышающее выходное напряжение диодного моста.

Определение выходного напряжения выпрямителя и выбор сглаживающего фильтра для блока вторичного питания

К описанному в статье, следует добавить важную информацию, используемую для конструирования источников (блоков) питания постоянного тока:

1. Любой p-n переход, любого полупроводникового прибора, в том числе диода имеет характеристику – падение напряжения на переходе. Это напряжение обычно указывают в справочниках. Для германиевых диодов оно может быть от 0,3 вольт до 0,5 вольт, а для кремниевых диодов – от 0,6 вольт до 1,5 вольт.

Это значит, что если мы возьмём трансформатор с выходным напряжением 6,3 вольта, выпрямим его однофазным двухполярным мостовым выпрямителем (диодным мостом) у которого на каждом диоде по справочнику падает по 1 вольту (Uпр.= 1 В), то на выходе выпрямителя мы получим всего лишь 4,3 вольта. Напряжение в 2 вольта «потеряется» на 2-х диодах по пути прохождения тока. Начинающие радиолюбители обычно этого не учитывают, потому и недоумевают, почему на выходе маленькое напряжение.

2. Переменный электрический ток измеряется приборами, которые, как правило, показывают его среднее значение, а не максимальное. Максимальное значение переменного напряжения это – значение электрического напряжения соответствующее его максимальному значению синусоиды.

Среднее значение напряжения на выходе однополупериодного выпрямителя соответствует значению:

Uср = Umax / π = 0,318 * Umax

Среднее значение напряжения на выходе двухполупериодного выпрямителя соответствует значению:

Uср = 2 Umax / π = 0,636 * Umax

Значение среднего напряжения — 0,636 за счёт особенностей конструкции измерительных приборов округляется и принимается равной 0,7.

3. Исходя из изложенного выше, можно сделать вывод, который справедлив в том случае, когда нагрузка на блок питания маленькая. Обратите внимание на рисунки ниже.

Выходное напряжение выпрямителей с фильтром питания:

а) с большой нагрузкой :

 б) с маленькой нагрузкой :

Эти рисунки поясняют, что при малой нагрузке выходное напряжение выпрямителя с фильтром питания равно максимальной амплитуде синусоиды поступающей на выпрямитель, за вычетом падения напряжения на диодах.

Пример определения выходного напряжения, и подбора сглаживающего конденсатора для источника вторичного питания

Рассмотрим случай со средним переменным напряжением на выходе трансформатора, измеренным мультиметром равным
6,3 вольта, и нагрузкой (сопротивлением нагрузки) равной
200 Ом.

Выходное напряжение c мостового выпрямителя будет определено следующим образом:

— максимальное напряжение на выходе трансформатора:

Umax = Uизм / 0,7 = 6,3в / 0,7 = 9 вольт

— максимальное выходное напряжение на выходе выпрямителя:

Uвых. = Umax – UVD1 – UVD2 = 9 – 1 – 1 = 7 вольт

— емкость сглаживающего конденсатора выбираем из условия:

1 / (2*π*f*С) << Rн , откуда
1 / (2*π*f *Rн) << С

— подставим данные:

1/(2*3,14*50*200) = 1,59*10-5 (Фарад) = 15,9 мкФ

— учитывая условие, при котором емкость конденсатора должна быть намного больше полученному по приведенному условию,
выбираем конденсатор ёмкостью более чем в пять раз больше расчётного значения — 100 мкФ*16 вольт.

Схема, состоящая из трансформатора, выпрямителя и сглаживающего фильтра является источником нестабилизированного питания. От таких источников можно питать любые устройства, потребляющие слабый ток, не критичные к наличию пульсаций и нестабильности питающего напряжения. Для максимального подавления пульсаций и стабилизации питающего напряжения применяют Стабилизаторы напряжения.

 

Немного о блоках питания усилителей (часть I) | РадиоГазета

Казалось бы что может быть проще, подключить усилитель к блоку питания, и можно наслаждаться любимой музыкой?

Однако, если вспомнить, что усилитель по сути модулирует по закону входного сигнала напряжение источника питания, то станет ясно, что к вопросам проектирования и монтажа блока питания стоит подходить очень ответственно.

Иначе ошибки и просчёты допущенные при этом могут испортить (в плане звука) любой, даже самый качественный и дорогой усилитель.

Стабилизатор или фильтр?

Удивительно, но чаще всего для питания усилителей мощности используются простые схемы с трансформатором, выпрямителем и сглаживающим конденсатором. Хотя в большинстве электронных устройств сегодня используются стабилизированные блоки питания. Причина этого заключается в том, что дешевле и проще спроектировать усилитель,  который бы имел высокий коэффициент подавления пульсаций по цепям питания, чем сделать относительно мощный стабилизатор. Сегодня уровень подавления пульсаций типового усилителя составляет порядка  60дБ для частоты 100Hz , что практически соответствует параметрам стабилизатора напряжения. Использование в усилительных каскадах источников постоянного тока,  дифференциальных каскадов, раздельных фильтров в цепях питания каскадов и других схемотехнических приёмов позволяет достичь и ещё больших значений.

Питание выходных каскадов чаще всего делается нестабилизированным. Благодаря наличию в них 100% отрицательной обратной связи, единичному коэффициенту усиления, наличию ОООС, предотвращается проникновение на выход фона и пульсаций питающего напряжения.

Выходной каскад усилителя по сути является регулятором напряжения (питания), пока не войдет в режим клиппирования (ограничения). Тогда пульсации питающего напряжения (частотой 100 Гц) модулируют выходной сигнал, что звучит просто ужасно:

Если для усилителей с однополярным питанием происходит модуляция только верхней полуволны сигнала, то у усилителей с двухполярным питанием модулируются обе полуволны сигнала. Большинству усилителей свойственен этот эффект при больших сигналах (мощностях), но он никак не отражается в технических характеристиках. В хорошо спроектированном усилителе эффекта клиппирования не должно происходить.

Чтобы проверить свой усилитель (точнее блок питания своего усилителя), вы можете провести эксперимент. Подайте на вход усилителя сигнал частотой чуть выше слышимой вами. В моём случае достаточно 15 кГц :(. Повышайте амплитуду входного сигнала, пока усилитель не войдёт в клиппинг. В этом случае вы услышите в динамиках гул (100Гц). По его уровню можно оценить качество блока питания усилителя.

Предупреждение! Обязательно перед этим экспериментом отключите твиттер вышей акустической системы иначе он может выйти из строя.

Стабилизированный источник питания позволяет избежать этого эффекта и приводит к снижению искажений при длительных перегрузках. Однако, с учётом нестабильности напряжения сети, потери мощности на самом стабилизаторе составляют примерно 20%.

Другой способ ослабить эффект клиппирования это питание каскадов через отдельные RC-фильтры, что тоже несколько снижает мощность.

В серийной технике такое редко применяется, так как помимо снижения мощности, увеличивается ещё и стоимость изделия. Кроме того, применение стабилизатора в усилителях класса АВ может приводить к возбуждению усилителя из-за резонанса петель обратной связи усилителя и стабилизатора.

Потери мощности можно существенно сократить, если использовать современные импульсные блоки питания. Тем не менее, здесь всплывают другие проблемы: низкая надёжность (количество элементов в таком блоке питания существенно больше), высокая стоимость (при единичном и мелко-серийном производстве), высокий уровень ВЧ-помех.

Типовая схема блока питания для усилителя с выходной мощностью 50Вт представлена на рисунке:

Выходное напряжение за счёт сглаживающих конденсаторов больше выходного напряжения трансформатора примерно в  1,4 раза.

Пиковая мощность

Несмотря на указанные недостатки, при питании усилителя от нестабилизированного источника можно получить некоторый бонус — кратковременную (пиковую) мощность выше, чем мощность блока питания, за счёт большой ёмкости фильтрующих конденсаторов. Опыт показывает, что требуется минимум 2000мкФ на каждые 10Вт выходной мощности. За счёт этого эффекта можно сэкономить на трансформаторе питания — можно использовать менее мощный и, соответственно, дешёвый трансформатор. Имейте ввиду, что измерения на стационарном сигнале этого эффекта не выявят, он проявляется только при кратковременных пиках, то есть при прослушивании музыки.

Стабилизированный блок питания такого эффекта не даёт.

Параллельный или последовательный стабилизатор ?

Бытует мнение, что параллельные стабилизаторы лучше в аудиоустройствах, так как контур тока замыкается в локальной петле нагрузка-стабилизатор (исключается источник питания), как показано на рисунке:

Тот же эффект дает установка разделительного конденсатора на выходе. Но в этом случае ограничивает нижняя частота усиливаемого сигнала.

Автор использует стабилитроны для питания операционных усилителей. При этом можно организовать индикацию напряжения питания практически без дополнительных затрат (светодиодам не нужны гасящие резисторы):

Защитные резисторы

Каждому радиолюбителю наверняка знаком запах горелого резистора. Это запах горящего лака, эпоксидной смолы и… денег. Между тем, дешёвый резистор может спасти ваш усилитель!

Автор при первом включении усилителя в цепях питания вместо предохранителей устанавливает низкоомные (47-100 Ом) резисторы, которые в несколько раз дешевле предохранителей. Это не раз спасало дорогие элементы усилителя от ошибок в монтаже, неправильно выставленного тока покоя (регулятор поставили на максимум вместо минимума), перепутанной полярности питания и так далее.

На фото показан усилитель, где монтажник перепутал транзисторы  TIP3055  с TIP2955.

Транзисторы в итоге не пострадали. Все закончилось хорошо, но не для резисторов, и комнату проветривать пришлось.

Главное — падение напряжения

При проектировании печатных плат блоков питания и не только не надо забывать, что медь не является сверхпроводником. Особенно это важно для «земляных» (общих) проводников. Если они тонкие и образуют замкнутые контуры или длинные цепи, то в из-за протекающего тока на них получается падение напряжения и потенциал в разных точках оказывается разным.

Для минимизации разности потенциалов принято общий провод (землю) разводить в виде звезды — когда к каждому потребителю идёт свой проводник. Не стоит термин «звезда» понимать буквально. На фото показан пример такой правильной разводки общего провода :

В ламповых усилителях сопротивление анодной нагрузки каскадов довольно высокое, порядка 4кОм и выше, а токи не очень велики, поэтому сопротивление проводников не играет существенной роли. В транзисторных усилителях сопротивления каскадов существенно ниже (нагрузка вообще имеет сопротивление 4Ом), а токи гораздо выше, чем в ламповых усилителях. Поэтому влияние проводников тут может быть весьма существенным.

Сопротивление дорожки на печатной плате в шесть раз выше, чем сопротивление отрезка медного провода такой же длинны. Диаметр взят 0,71мм, это типичный провод, который используется при монтаже ламповых усилителей.

0.036 Ом в отличие от 0.0064 Ом! Учитывая, что токи в выходных каскадах транзисторных усилителей могут в тысячу раз превышать ток в ламповом усилителе, получаем, что падение напряжения на проводниках может быть в 6000! раз больше. Возможно, это одна из причин, почему транзисторные усилители звучат хуже ламповых. Это также объясняет, почему собранные на печатных платах ламповые усилители часто звучат хуже прототипа, собранного навесным монтажом.

Не стоит забывать закон Ома! Для снижения сопротивления печатных проводников можно использовать разные приёмы. Например, покрыть дорожку толстым слоем олова или припаять вдоль дорожки лужёную толстую проволоку. Варианты показаны на фото:

Импульсы заряда

Для предотвращения проникновения фона сети в усилитель нужно принять меры от проникновения импульсов заряда фильтрующих конденсаторов в усилитель. Для этого дорожки от выпрямителя должны идти непосредственно на конденсаторы фильтра. По ним циркулируют мощные импульсы зарядного тока, поэтому ничего другого к ним подключать нельзя. цепи питания усилителя должны подключаться к выводам конденсаторов фильтра.

Правильное подключение (монтаж) блока питания для усилителя с однополярным питанием показан на рисунке:

Увеличение по клику

На рисунке показан вариант печатной платы:

Увеличение по клику

Автору до сих пор попадаются усилители, у которых высокий уровень фона вызван неправильной разводкой земли и подключением дорожек от разных «потребителей» к выходам выпрямителя.

Пульсации

Большинство нестабилизированных источников питания имеют после выпрямителя только один сглаживающий конденсатор (или несколько включенных параллельно). Для улучшения качества питания можно использовать простой трюк: разбить одну ёмкость на две, а между ними включить резистор небольшого номинала 0,2-1 Ом. При этом даже две ёмкости меньшего номинала могут оказаться дешевле одной большой.

Это дает более плавные пульсации выходного напряжения с меньшим уровнем гармоник:

При больших токах падение напряжения на резисторе может стать существенным. Для его ограничения до 0,7В параллельно резистору можно включить мощный диод. В этом случае, правда, на пиках сигнала, когда диод будет открываться, пульсации выходного напряжения опять станут «жесткими».

Продолжение следует…

Статья подготовлена по материалам журнала «Практическая электроника каждый день»

Автор: Джек Розман

Вольный перевод: Главного редактора «РадиоГазеты»

Похожие статьи:

Активный фильтр верхних частот на транзисторе

»Примечания по электронике

Легко реализовать простую схему фильтра верхних частот, используя всего один транзистор и несколько других компонентов.

---

Типы транзисторных цепей включают:
Типы транзисторных цепей
Общий эмиттер
Эмиттер-повторитель
Общая база
Пара Дарлингтона
Пара Шиклай
Текущее зеркало
Длиннохвостая пара
Источник постоянного тока
Множитель емкости
Двухтранзисторный усилитель
Фильтр высоких частот

См. Также:
Конструкция транзисторной схемы

---

Хотя операционные усилители могут составлять основу активного фильтра верхних частот, один транзистор также может обеспечивать ту же функцию с очень приемлемыми характеристиками.

Иногда удобнее использовать один транзистор, чем операционный усилитель. В подобных обстоятельствах приведенная ниже простая конструкция может стать отличным решением для активного фильтра верхних частот.

Одна транзисторная активная схема фильтра высоких частот

Схема транзисторного фильтра верхних частот, приведенная ниже, обеспечивает двухполюсный фильтр с единичным усилением. Этот фильтр, использующий всего один транзистор, удобно размещать в более крупной схеме, поскольку он содержит мало компонентов и не занимает слишком много места.

Схема активного транзистора верхних частот довольно проста, в ней всего четыре резистора, два конденсатора и один транзистор. Условия работы транзистора устанавливаются обычным образом. R2 и R3 используются для установки точки смещения для базы транзистора. Резистор Re является резистором эмиттера и устанавливает ток для транзистора.

Компоненты фильтра включены в отрицательную обратную связь от выхода схемы к входу.Компоненты, которые формируют активную сеть фильтров, состоят из C1, C2, R1 и комбинации R2 и R3, включенных параллельно, при условии, что входное сопротивление цепи эмиттерного повторителя очень велико и может быть проигнорировано.

Один транзисторный фильтр верхних частот

Уравнения для расчета значений в однотранзисторном фильтре верхних частот приведены ниже:

C1 = 2 C2

R1 = R2 R3R2 + R3

Для того, чтобы нагрузка на компоненты фильтра была минимальной и отсчеты не компенсировались влиянием нагрузки самого транзистора:

Re (β + 1) >> R2 R3R2 + R3

fo = 24 π R1 C2

Где:
B = коэффициент усиления прямого тока транзистора
fo = частота среза фильтра верхних частот
π = греческая буква пи и равна 3.14159

Уравнения для определения значений компонентов обеспечивают отклик Баттерворта, то есть максимальную равномерность полосы пропускания за счет максимально быстрого достижения максимального спада. Это было выбрано, потому что эта форма фильтра подходит для большинства приложений, и математика работает легко

При проектировании схемы может потребоваться небольшая итерация для оптимизации значения, чтобы можно было использовать доступные компоненты, а значения импеданса и т. Д. Могли находиться в допустимых пределах.

Простая двухполюсная схема активного фильтра высоких частот позволяет включать простую схему в области, где может быть неудобно использовать другой подход. Простые расчеты и немногочисленные компоненты делают его идеальным для использования.

Эту схему с одним транзисторным фильтром верхних частот можно использовать, когда необходимо, чтобы схема подавляла низкочастотный гул, но сохраняла высокочастотный звук и т. Д. .

Другие схемы и схемотехника:
Основы операционных усилителей
Схемы операционных усилителей
Цепи питания
Конструкция транзистора
Транзистор Дарлингтона
Транзисторные схемы
Схемы на полевых транзисторах
Условные обозначения схем

Вернуться в меню «Конструкция схемы».. .

.

Power Transistor Images, Stock Photos & Vectors

В настоящее время вы используете более старую версию браузера, и ваши возможности могут быть неоптимальными. Пожалуйста, подумайте об обновлении. Учить больше. ImagesImages homeCurated collectionsPhotosVectorsOffset ImagesCategoriesAbstractAnimals / WildlifeThe ArtsBackgrounds / TexturesBeauty / FashionBuildings / LandmarksBusiness / FinanceCelebritiesEditorialEducationFood и DrinkHealthcare / MedicalHolidaysIllustrations / Clip-ArtIndustrialInteriorsMiscellaneousNatureObjectsParks / OutdoorPeopleReligionScienceSigns / SymbolsSports / RecreationTechnologyTransportationVectorsVintageAll categoriesFootageFootage homeCurated collectionsShutterstock SelectShutterstock ElementsCategoriesAnimals / WildlifeBuildings / LandmarksBackgrounds / TexturesBusiness / FinanceEducationFood и DrinkHealth CareHolidaysObjectsIndustrialArtNaturePeopleReligionScienceTechnologySigns / SymbolsSports / RecreationTransportationEditorialAll categoriesEditorialEditorial главнаяРазвлеченияНовостиРоялтиСпортМузыкаМузыка домойПремиумBeatИнструментыShutterstock EditorМобильные приложенияПлагиныИзменение размера изображенияКонвертер файловСоздатель коллажейЦветовые схемыБлогГлавная страница блогаДизайнВидеоКонтроллерНовости

---

PremiumBeat blogEnterprisePric ing

Войти

Зарегистрироваться

Меню

ФильтрыВсе изображения

• Все изображения
• Фото
• Векторы
• Иллюстрации
• Редакционные
• Видеоряд
• Музыка

---

• Поиск по изображению

силовой транзистор

Сортировать по

Самое актуальное

Свежее содержание

Тип изображения

Все изображения

Фото

Векторы

Иллюстрации

Ориентация

Все ориентации

По горизонтали

По вертикали

Цветные люди

С людьми

Без людей

.Оценочные платы силовых транзисторов RF

КАТЕГОРИИ

Инструменты оценки

Свернуть меню

• Инструменты оценки продукта
  (596)

  • Платы Aerospace IC Eval
    (12)

  • Оценочные платы усилителя и компаратора
    (13)

  • Платы аудио IC Eval
    (18)

  • Автомобильные платы IC Eval
    (117)

  • Оценочные платы преобразователей данных
    (1)

  • Оценочные платы ИС GNSS
    (5)

  • Инструменты тестирования MCU и MPU
    (204)

    • SPC5 Automotive MCU Eval Tools
      (47)

    • STM32 MCU & MPU Eval Tools
      (144)

      • Сторонние инструменты оценки STM32
        (19)

      • Комплекты STM32 Discovery
        (39)

      • Платы STM32 Eval
        (27)

      • Нуклео платы STM32
        (59)

    • Инструменты тестирования STM8 MCU
      (13)

      • Платы STM8 MCU Eval
        (10)

      • Нуклео платы STM8
        (3)

  • Оценочные платы для датчиков движения MEMS
    (87)

  • Датчики приближения и оценочные платы ИС для ИС
    (16)

  • Оценочные платы силовых ВЧ-транзисторов
    (27)

  • Платы Secure MCU Eval
    (2)

  • ST25 Инструменты NFC / RFID Eval
    (34)

    • Оценочные платы ST25 NFC / RFID
      (25)

    • Антенны ST25 NFC / RFID
      (9)

  • Платы расширения STM32 Nucleo
    (60)

• Инструменты оценки решения
  (711)

  • Доски оценки строительных решений
    (10)

  • Оценочные платы решений для коммуникации и подключения
    (89)

  • Оценочные платы для компьютеров и периферийных устройств
    (8)

  • Доски оценки цифровых потребительских решений
    (23)

  • Оценочные платы для решений Energy и Smartgrid
    (26)

  • Доски оценки решений для здравоохранения и благополучия
    (11)

  • Оценочные платы для бытовых приборов и электроинструментов
    (16)

  • Доски для светодиодов и общего освещения
    (97)

  • Оценочные платы для решения управления двигателем
    (117)

    • Трехфазные двигатели (PMSM, BLDC, ACIM)
      (62)

    • Матовые двигатели
      (26)

    • Шаговые двигатели
      (32)

  • Таблицы оценки решений для управления процессами и автоматизации
    (36)

  • Оценочные платы для блоков питания и преобразователей
    (239)

  • Платы для оценки сенсорных решений
    (22)

  • Доски для транспортных решений
    (17)

.