БП ДЛЯ УСТРОЙСТВ НА РАДИОЛАМПАХ

БП ДЛЯ УСТРОЙСТВ НА РАДИОЛАМПАХ

Одна из самых сложных и важных частей любой ламповой конструкции — это источник питания. И лучше (удобнее) всего сделать его на отдельной плате. На ней будут расположены модули: система отложенного старта, включения усилителя, выпрямитель напряжения накалов, охлаждения и стабилизатор анодного напряжения.

Схема блока питания для ламповых устройств

Схема блока питания для ламповых устройств

Номиналы радиоэлементов, а также полное и оригинальное описание статьи — смотрите в PDF файле. Для питания накалов радиоламп используем напряжение 6,3 V постоянного и переменного тока. Лампы высокой мощности подогреваются переменным напряжением, в то время как лампы предусилителя — постоянным, с отдельного блока питания. Вот пример усилителя звука к наушникам, для которого и проектировалась эта схема:

Схема УНЧ на радиолампах для наушников

Схема УНЧ на радиолампах для наушников

Анодное напряжение выпрямляется и сглаживается с помощью CRC фильтра и электронного фильтра, построенного на транзисторе T1. Коммутация сетевого напряжения переменного тока 230 В выполнена с помощью простой системы, состоящей из небольшого, 2-ваттного трансформатора на 12 В, реле, и нескольких RC элементов, которые и включают основной источник питания — главный трансформатор Tr2. Как видно по схеме, выключателем W2, который находится на передней панели корпуса усилителя, включаем питание катушки реле Pk1, которое, в свою очередь, включает в сеть основной трансформатор питания — TR2.

Второй модуль — это выпрямитель напряжения накаливания, которым питаются лампы предусилителя. Одновременно выпрямленное напряжение используется для питания охлаждающего вентилятора.

Третий модуль построен на полевом транзисторе T2 и реле Pk2. Это блок задержки включения напряжения питания ламп усилителя. Это позволяет произвести включение напряжения на анодах только тогда, когда лампы достаточно нагрелись, что положительно влияет на их долговечность.

Принцип задержки очень прост: через резистор R106 больших значений (600-800k) заряжается конденсатор C110. По мере заряда транзистор T2 начинает открываться и реле Pk2 срабатывает, подключая напряжение с вторичной обмотки трансформатора Tr2, которое после стабилизации питает аноды ламп.

Диод Dg гасит импульс самоиндукции появляющийся на катушке реле. Светодиоды DL1 и DL2 сигнализируют о работе системы, светодиод DL1 гаснет после включения реле.

Конечно задержка включения анодного питания может быть реализована самым простым из возможных способов — с помощью ручного включения дополнительным переключателем, расположенным в анодной высоковольтной цепи трансформатора TR2, но так удобнее и не надо постоянно помнить об этом.

Так как ламповый усилитель производит много тепла – накал ламп, резисторы в катодах большой мощности, блок питания — всё это греется не слабо. И в довольно тесном корпусе циркуляция воздуха оставляет желать лучшего, несмотря на множество вентиляционных отверстий, то внутрь корпуса вставили вентилятор компьютерный, который значительно улучшил ситуацию. Чтобы вентилятор не шумел слишком громко, он питается пониженным напряжением около 8 В, что снижает шум и (к сожалению) эффективность охлаждения.

Постоянное напряжение 6,3 V используется для питания ламп накаливания предусилителя, что уменьшает проникновение помех от нити накала к катоду. Хотя можно спокойно радиолампы питать напряжением переменного тока, но если уж есть в наличии постоянное напряжение 6,3 V, то стоит его использовать.

Как мы помним, синусоидальное напряжение после выпрямления поднимается заметно. Примерно до 7.2 V постоянного напряжения. Это напряжение слишком высокое для ламп накаливания, так что снизим его с помощью диода.

Если наоборот нехватка вольтажа — используем в выпрямителе диоды Шоттки, которые имеют меньшее падение напряжения в направлении проводимости (0,3-0,4 В), чем у выпрямительных кремниевых диодов (0,6-0,7 V).

Напряжение +/-6.3 V, используемые для накалов ламп предусилителя, симметрировано относительно массы с помощью резисторов R109, R110. Резисторы расположены непосредственно возле ламп.

Выходные мощные радиолампы подогреваются напряжением переменного тока 6,3 V, которые соединены на массу через резисторы R111, R112. Это приводит к тому, что искажения, произведенные протекающими токами в нити накала компенсируют друг друга. Эти резисторы также находятся на печатной плате возле ламп.

Сетевой трансформатор тороидальный, с экраном, который уменьшает поле рассеяния вокруг трансформатора, и замотан пластиковой лентой, что придает жесткость катушке и уменьшает дребезжание. Экран имеет вывод, который присоединился к массе. Силовой трансформатор TR2 имеет мощность 100VA, а вторичные обмотки 6,3 V/4 A и 150 V/0,5 A.

В общем на базе этой схемы можно собрать универсальный отдельный БП, от которого питать практически любую конструкцию на радиолампах. И в первую очередь, конечно же, усилитель звука.

Даешь народное анодное! Малогабаритный БП для ламповой аппаратуры

Перспектива намотки компактного трансформатора для лампового устройства, способна охладить пыл самого старательного радиолюбителя, и причин тому несколько.
К трансформаторам питания ламповых устройств предъявляется ряд требований, соблюсти которые непросто. Необходима обмотка с хорошей электрической прочностью, способная отдавать относительно малый ток при высоком напряжении и обмотка для питания накала. Ток, потребляемый нитью накала, обычно находится в пределах 300-600 мА. Для начала необходимо обзавестись сердечником с малой габаритной мощностью, и эта первая проблема, может стать и последней. Но допустим, что сердечник найден, есть и тонкий провод с хорошей изоляцией. Все равно, намотать трансформатор будет очень непросто. С проводом малого сечения надо обращаться деликатно, не допускать перегибов, а тем более повреждения изоляции и обрывов. Выбрать более толстый провод не позволит окно «железа».

↑ Выходы из положения

Я не буду рассматривать широко известные методы, поскольку все они хорошо описаны в «сети». Ограничусь простым перечислением с указанием основных «подводных камней».

Обратное включение трансформатора, так называемый «перевертыш».
«Повышающий» трансформатор работает неэффективно, потери велики.
Вторичная обмотка, ставшая теперь первичной, потребляет существенный ток, нагружая первый трансформатор, на котором и так «висит» накал. Тем не менее, решение распространенное и вполне приемлемое.

Умножитель.
Для получения низкого уровня пульсаций, необходимы конденсаторы значительной емкости, как следствие увеличение «жилой площади» БП.
Появление «нехарактерных» загрязнений питающего напряжения, за счет увеличения количества переходных процессов, на звуке отражается не самым лучшим образом.
И, наверное, главный недостаток, низкая нагрузочная способность источника питания.
При этом точно рассчитать, на сколько уменьшится под нагрузкой напряжение, и возрастут помехи, весьма затруднительно. Я никогда не участвую в спорах на тему: «Какой Закон Ома самый правильный», а по сему напомню, что даром бывает только сыр в мышеловке. Иными словами, во сколько раз умножите напряжение, во столько и проиграете в токе, плюс потери, куда без них.

Дальнейшее изложение будет происходить на примере построения блока питания для гибридного (ОУ + электронная лампа) Овердрайва для гитары. Принцип можно использовать и для любых других устройств, он общий. В итоге, у меня получился напольный ламповый гитарный предусилитель. Сначала я воспринимал его просто как макет, и хотел разобрать, но он мне так понравился, что я оставил его «в живых». Для наглядности, его БП и будем рассматривать.

↑ Как это было

Мне хотелось иметь напольный девайс, без внешних блоков питания с максимумом стандартных недефицитных и недорогих деталей, с низким уровнем собственных помех (с детства не люблю устройства фонящие первой гармоникой сети). О самом преампе, позднее будет рассказано в разделе «Звук для музыкантов», если кому интересно, можно будет в этот раздел заглянуть.

↑ Из 36 «переменки» — 136 «постоянки», это реально!

Читатель воскликнет: «Только что хаял умножители, про Закон Ома толковал, и на тебе!»
Но обо всем по порядку. Иной раз недостатками можно пользоваться, каждый это знает из жизненного опыта. Вот отталкиваясь от этого постулата, я и начал конструировать свой блок питания. Мое изложение было бы не полным, без описания портрета моего главного героя, точнее антигероя, современного малогабаритного — трансформатора.

Небольшое путешествие в прошлое. Конечно, самыми лучшими из доступных, были трансформаторы серии «ТАН», военной приемки. Были еще трансформаторы мощностью около 15 Ватт от индикаторных цепей станков с напряжениями обмоток 6,3 и 120В. Питали они лампы накаливания и неоновые лампочки. Качество тоже было нехилым, надежная стяжка, пропитка бакелитовым лаком. А может их, и делали специально для преампов? Шутка. К великому сожалению, они ушли в историю вместе с советским прошлым. На этом с лирикой заканчиваю и приступаю к физике.

Все началось с появления в далеком уже ХХ веке, трансформаторов серии «Т» с заложенными «просадками» напряжения. Тогда они ласково назывались «трансформаторы с уменьшенным расходом меди и стали». Чуете, куда ветер дует? Сейчас об уменьшенном расходе меди стало писать неполиткорректно, вот и создается впечатление, что падение напряжения под нагрузкой, это вещь само собой разумеющаяся, как восход Солнца. Где восходит Солнце, мы знаем, там же предположительно и делают трансформаторы, перегревающиеся при заявленной номинальной нагрузке. Для защиты от очень вероятного возгорания и придумана вся «муть» со встроенными предохранителями. Наличие этой, «защиты» позиционируется как достоинство когда вам «втирают» про трансформаторы с «уникальными» характеристиками. Но если мы рассматриваем трансформатор с позиции качества и надежности блока питания, то падение напряжения в его обмотках должно быть минимальным, а холостой ход стремиться к нулю. Все остальное — лукавство. Естественно, что при соблюдении этих требований, трансформатор не может сильно нагреваться, и термопредохранитель ему нужен как в бане лыжи.

Вы спросите, почему я так долго «источаю яд» по поводу трансформаторов? А вот почему. Трансформатор это основа блока питания. От него зависит качество и безопасность устройства в целом. Поэтому подходить к оценке параметров трансформатора, надо вполне осознано, это экономит нервы деньги и бережет здоровье.

Я провел финансово и душевно затратную лабораторную работу по теме «электричество». Не стану утомлять читателя всеми подробностями, скажу только, что несколько «пациентов» ваще нагревались до неприличия на холостом ходу. При подключении номинальной нагрузки, напряжения «радостно проседали» до заявленного уровня. Правда, в виду появления зловещей вони, по настоятельной просьбе жены, испытания были свернуты и один трансформатор «получил прописку» в мусорном ведре.

Читайте также  Устройство погружного вибрационного насоса

↑ Голливудский хепиенд

Данная схема построена по принципу разделенного питания для накальной и анодной цепей. Такое решение имеет ряд преимуществ, ранее оно реализовывалось соответственно на трансформаторах серий «ТН» и «ТА».

Первое. Разделение «обязанностей», обеспечивает хороший запас, поскольку не надо закладывать в мощность потери как в «перевертыше», где без двух трансформаторов тоже не обойтись, однако используются они неэффективно.
Второе. Нелишне помнить, что трансформатор с малым количеством меди и стали, при номинальной нагрузке излучает помехи по интенсивности отличающиеся, от трансформатора, в котором медь и сталь не экономили. Поэтому запас по току не помешает.
Третье. Можно, не трогая анодное питание, изменить напряжение накала с 6 на 12 Вольт. Во втором случае, если устройство гибридное, мы можем питать операционный усилитель и накал от одной цепи.
Четвертое. В отличие от умножителя, удвоитель обладает более хорошей нагрузочной характеристикой меньшими пульсациями и другим их спектром. Я умышленно не стал строить утроитель, учетверитель и т.п. С увеличением количества звеньев, растет внутреннее сопротивление источника питания, и потери. Все это ставит под сомнение целесообразность построения умножителей. Может форумчане, используя мои наработки, построят блок с другими характеристиками, это будет интересно! Мне нужно было 120 Вольт при токе 2 мА, и отсутствие фона, блок питания с этой задачей справился.

↑ Элементная база

Не советую питать индикаторный светодиод стабилизированным напряжением, лучше сделайте отдельный вывод, как это указано на схеме. Светодиод возьмите экономичный, это особенно важно, если от низковольтного канала питается еще и ОУ. Токоограничивающий резистор R2 светодиода, рассчитывайте после измерения напряжения с подключенной основной нагрузкой. В качестве фенечки у меня переключатель Standby, можете его упразднить, хотя ради сбережения «здоровья» лампы я бы его оставил.

ЛАМПОВЫЙ СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ БП

Всем любителям лампового и горячего привет! Показываю недавно законченную конструкцию, которая является источником питания ламповых устройств, да и само оно собрано на радиолампах. Блок питания имеет стабилизированное выходное напряжение 110 — 350 В / 200 мА и изготовлен на дешевых и легко доступных лампах 2x PL504 и EF80. В качестве эталонного источника используется UL1550 (33 В стабилитрон), но она гораздо более стабильна, чем классические стабилизирующие диоды, и работает правильно при токах 2-6 мА. Это позволило значительно снизить потери на резисторе, ограничивающем ток стабилизатора.

Схема блока питания на радиолампах

ЛАМПОВЫЙ СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ БП

В первых версиях конструкции лампа 5Ц3С должна была выполнять роль выпрямителя, но падение напряжения на ней было слишком сильным и возникла проблема, как отвести больше 20 Вт тепла снаружи. В настоящее время используется классический диодный выпрямительный мост, который помимо более высокого напряжения (и меньших потерь мощности) позволил увеличить емкость фильтра, то есть последовательно-параллельное подключение 4 конденсаторов 220 мкФ / 250 В, что получает в итоге батарею с общей емкостью 220 мкФ / 500 В. Напряжение на них составляет 450 В, также использовалось разрядное сопротивление 220 кОм / 2 Вт.

ЛАМПОВЫЙ СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ БП

Для такой простой конструкции выходное напряжение удивительно стабильно. Его пульсации при потреблении усилителем на 6П3С 300 В / 80 мА составляют около 50 мВ.

Здесь несколько необычное напряжение накала лампы PL504 27 В, взято оно от дополнительного трансформатора 2×12 В и добавлением 1,5 Ом понижающего резистора.

Источник питания также имеет стабилизированные напряжения переменного тока на выходе 320 В / 170 мА, 6,3 В / 3 А, 5 В / 3 А и 12,6 В / 1,5 А, предназначенные для ламп предусилителя и других чувствительных цепей.

После неудачных поисков подходящего по номиналу вольтметра, использовался обычных аналоговый вольтметр с диапазоном до 40 В, плюс 2 резистора в качестве делителя напряжения 1:10 и новая калиброванная шкала до 400 В.

ЛАМПОВЫЙ СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ БП

Многие посмотрят косо на фанерный корпус, но сейчас под рукой нет инструментов, которые позволили бы обрабатывать металл. Зато по соображениям безопасности решил поставить вентилятор. Хотя блок питания не нагревался слишком сильно в течение часа работы, во время 3-х часового тестирования лампового УНЧ пришлось снять верхнюю часть корпуса из-за нагрева.

ЛАМПОВЫЙ СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ БП

В дополнение к вольтметру и амперметр также может быть полезным. На данный момент практически нет контроля над выходным током. Если выдерживают временные короткие замыкания лампы, то при более длительных перегрузках они могут быть повреждены, превышая допустимую мощность. Для PL504 это 16 Вт, то есть здесь, при условии равномерного распределения тока между лампами, максимальная мощность, рассеиваемая на регулирующем каскаде может составлять 32 Вт. При выходном напряжении 120 В и максимальном токе рассеяния мощность будет около 28 Вт, может быть немного меньше из-за просадки напряжения на нагруженном трансформаторе. Запас поэтому минимален. Стоит соединить лампы так, чтобы мощность, выделяемая на них, была достаточно равномерной.

Конечно выпрямление и фильтрация напряжений накаливания в принципе не нужны, это делается только для чувствительных предусилителей, где перекрестные помехи катода-накала могут вызвать гул.

Блок питания был реально необходим уже много раз при работе различных устройств на радиолампах или тестировании компонентов.

Блок питания для наладки ламповых конструкций.

Основная цель, которая была поставлена — сделать источник питания для макетирования и отработки ламповых конструкций.

Основные минимальные требования для пректируемого блока питания, это:

— иметь по возможности компактный размер;
— анодное стабилизированное напряжение +300 Вольт 0.2А, с задержкой анодного напряжения на 10-15 сек.;
— анодное +350 Вольт 1А (не стаб.), для экспериментов с фильтрами и стабилизаторами;
— два раздельных накала (переменка)

6.3Вольт 3А для общих случаев;
— один стабилизированный накал постоянным током =6.3 Вольт 1А;
— доп. выход

220 Вольт 1А, гальванически развязанный с сетью, для экспериментов с первичными цепями импульсных БП;
— защита от перегрузки 0,2А (от кратковременного КЗ или ограничение тока в случае заряда мощных конденсаторов);
— формирование стабилизированного напряжения отрицательного смещения и его регулировка независимо по 2-м каналам.

В наличии имелся неисправный ИБП (бесперебойник), поэтому блок питания было решено собрать в его корпусе.

Принципиальная схема

Конструкция выполнена по классической схеме, анодный выпрямитель к тому же имеет ещё и отводы

220 V, гальванически развязанного от сети (разьем X5), и выход непосредственно с конденсатора фильтра без стабилизации (+350V, разьем X4). Цепи отрицательного смещения выполнены по схеме вольтодобавки. Особенности узлов будут освещены ниже.

highslide.js

Рисунок 1.
Принципиальная схема лабораторного источника питания.

Стабилизатор анодного напряжения

Выполняет две задачи: сглаживает пульсации и обеспечивает плавную подачу высокого напряжения, предотвращая аварийные режимы при включении. Стабилизатор имеет защиту от перегрузки по току.
Немного подробнее о работе защиты: при указанном номинале R9 в 3 Ома, при токе более 180 мА, падение на нем составит 0.5 Вольт и возникший ток базы через R10 начнет отпирать транзистор Q2, который, в свою очередь, соединит собой исток и затвор Q1 и будет его принудительно закрывать. Напряжение на выходе фильтра начнет соответственно понижаться со скоростью разряда выходного конденсатора C12, конденсатора опорной цепочки C5 и стекания его заряда через резистор R5. Сам силовой транзистор Q1 полностью не закрывается, а переходит в режим стабилизации тока на уровне 0.2 А. Если превышение будет долгим, транзистор может выйти из строя от перегрева из-за чрезмерной рассеиваемой на нём мощности (70 Вт), поэтому допускать длительно короткое замыкание и работу в режиме ограничения тока — крайне нежелательно. Защита призвана сгладить именно кратковременные переходные процессы, коммутацию, искрение.

Рисунок 2.
Принципиальная схема анодного фильтра.

Конденсатор C5 должен иметь как можно меньшую утечку, лучше всего применить высококачественный пленочный конденсатор (и ни в коем случае не бумажный! типа КБГ, МБГО и т.п.). На печатной плате предусмотрена возможность установки разных типоразмеров конденсаторов на выбор. Емкость конденсатора C5 в сочетании с сопротивлением R4 задает время нарастания напряжения на выходе:

и при указанных номиналах С5=1µF и R4=4,7 МОм составляет около 10-15 секунд. Эту особенность можно использовать для организации задержки подачи анодного напряжения мощных радиоламп.
Следует помнить, что чем больше сопротивление R4 — тем выше требования к утечке и качеству самого конденсатора!
Стабилитроны ZD3-ZD7 набраны из нескольких последовательно включенных стабилитронов так, чтобы в сумме было получено нужное выходное напряжение. В случае требуемого выходного напряжения 300 Вольт суммарное напряжения на стабилитронах должно составлять 305 Вольт, для этого потребуется 4 стабилитрона на 68 Вольт и один на 33 Вольт, включенные последовательно. Ток через стабилитроны ZD3-ZD7 задается сопротивлением R4 и крайне мал. Можно вообще отказаться от них (не устанавливать), в таком случае стабилизатор перейдет в режим "электронного дросселя" и будет просто сглаживать пульсации, но напряжение на выходе будет зависеть от нагрузки (в довольно больших пределах). Фактически, в таком режиме напряжение на выходе схемы будет примерно соответствовать минимальному пику пульсаций напряжения на входе. Это предпочтительнее в сильноточном (более 300 мА) режиме, потому что нагрев транзистора Q1 будет заметно меньшим; иначе, возможно, придется позаботиться о более эффективном радиаторе для Q1. В любом случае, лучше всего отрегулировать защиту по максимально допустимому для конкретного стабилизатора тепловому режиму и выходному току, соответственно пересчитав номинал R9.

Стабилизатор накала

Выполнен на линейном интегральном стабилизаторе. На выходе выпрямителя в идеале имеем всего около 7.7 вольт, поэтому были выбраны выпрямительные диоды 1N5821 с минимальным прямым падением на номинальном токе (0.50V-3A) и применен стабилизатор типа LT1084IT-ADJ (можно ставить и 1083 и 1085, так-же LM1084IT-ADJ, 1085, 1086), с минимальной разницей между входом и выходом порядка 1 Вольт на токе 1А. Нужное выходное напряжение задается делителем R8, R7, R6 и RP1 в цепи ADJ микросхемы LT1084. Подстроечный резистор RP1 позволяет более точно задать требуемое напряжение на выходе.

Читайте также  ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО ЛЯГУШКА

Рисунок 3.
Принципиальная схема стабилизатора накала.

Емкость C6 набрана из двенадцати конденсаторов 1000µF x 10V. Если позволяет высота — можно набрать C6 из более высоких 2200µF x 10V, что уменьшит пульсации и увеличит максимальный допустимый выходной ток накального стабилизатора до 2 Ампер (LM1086 здесь тогда не подойдёт).
В любом случае, если есть возможность домотать несколько витков на накальный трансформатор, имеет смысл увеличить переменное напряжение на входе с 6.3 до 7,5. 7,7 Вольт, что даст запас по нагрузочной способности.

Блок отрицательного смещения

Рисунок 4.
Принципиальная схема блока отрицательного смещения.

У применяемого в БП трансформатора, нет "лишней" обмотки для напряжения смещения отрицательной полярности, поэтому пришлось использовать метод "вольтодобавки" на однополупериодном выпрямителе VD4 C3, обеспечив развязку конденсатором C1. Полученное напряжение стабилизируется стабилизатором на R2, C4, ZD1-ZD2. Ток, потребляемый узлами исследуемого аппарата от подобного источника смещения, обычно очень мал, поэтому ток для стабилизатора задан около 3 мА — чтобы исключить ненужный нагрев и стабилитронов ZD1, ZD2 и гасящего резистора R2.
C выхода стабилизатора, напряжение подается на потенциометры RP2 и RP3, которыми задается нужное напряжение смещения в исследуемых схемах.
Ток, текущий через потенциометры, составляет около 2,8 мА и его тоже нужно учитывать в расчете балластного сопротивления R2 и требуемого тока через стабилитроны.
Так, как такой выпрямитель может оказывать влияние на выходное напряжение анодного выпрямителя без подключенной нагрузки, в схему был установлен нагрузочный резистор R load,составленный из пяти последовательно соединённых резисторов 4,7 кОм 2 вт.

Конечно, лучше будет использовать отдельную обмотку для напряжения смещения, а можно поставить дополнительный маломощный трансформатор, даже вольт на 24-36, и сделать выпрямитель с удвоением.

Рисунок 5.
Принципиальная схема блока регуляторов отрицательного смещения.

Печатная плата

Так как будущий корпус весьма компактен, пришлось принять меры для того, чтобы "вписать" все узлы в существующий конструктив и при этом обеспечить нужный режим охлаждения. Для этого, например, как было сказано выше, емкость C5 представляет собой 12 включенных параллельно конденсаторов 1000µF x 10V (D=10mm, h=12mm), чтобы получился "плоский" конденсатор на 12.000µF x 10V. В качестве радиаторов для Q1 и IC1 использованы отрезки уголка 40х20х2мм длиной 58мм. Площадь рассеяния радиаторов составляет примерно 50кв.см, что позволяет рассеять на них по 10W тепла, что для IC1 более чем достаточно, а для Q1 потребуется уточнить при эксплуатации. Для придания необходимой жесткости, плата по длинной стороне усиливается дюралевым уголком 10х10х1мм, являющимся также и верхней частью каркаса корпуса.

highslide.js

Рисунок 6.
Монтажный чертеж.

highslide.js

Рисунок 7.
Вид на плату со стороны деталей.

highslide.js

Рисунок 8.
Вид на плату со стороны пайки.

Конструкция

Корпусом будущей конструкции послужил добротный металлический корпус отслужившего своё блока бесперебойного питания APS BackUPS BK500, одна из первых модификаций, без светодиодов на передней панели, ориентировочно 2003 года выпуска (впоследствии в "квадратик" в верхней части передней панели был врезан стрелочный индикатор, на фото его нет).

highslide.js

Рисунок 9.
Вид получившегося шасси без каркаса.

Внутренности полностью удалены; так как печатная плата представляла собой часть конструкции, то с помощью двух уголков восстановлена рама и жесткость корпуса. Вместо аккумулятора прекрасно встал анодный трансформатор ТА262-127/220-50 (он же используется как трансформатор гальванической развязки). Накальный трансформатор ТН44-127/220-50 размещен на штатном месте, все элементы выпрямителей и стабилизаторы смонтированы на образовавшемся "шасси" из уголков.

highslide.js

Рисунок 10.
Вид на заднюю панель с клеммами нагрузок.

Шесть пар выходных винтовых клемм:

220V, =350, =300Vстаб,

6.3V/3A и =6.35V/1A смонтированы на стеклотекстолитовой планке, установленной вместо счетверенного гнезда выходных клемм UPS типа IEC320.

Два резистора регулировки напряжения смещения установлены слева вверху, клеммы подключения цепи отрицательного смещения — ниже, между предохранителем и сетевым разъемом. Оригинальный механический предохранитель на 4.5А сохранен.

Плата стабилизаторов

Плата стабилизаторов выполнена в виде единого модуля — части конструктива рамы корпуса. Два радиатора заполняют свободные щели вокруг силового анодного трансформатора. Балластное сопротивление R4 (четыре резистора 47кОм на 1 W каждый, включенные параллельно-последовательно) пока ещё не смонтированы. Отверстия в плате необходимы для отвода тепла от них. Все подключения к плате выполняются через клеммные колодки.

highslide.js

Рисунок 11.
Плата стабилизаторов в сборе.

highslide.js

Рисунок 12.
Устройство в сборе со снятым кожухом.

Общие замечания о конструкции и технологии

Общий вид собранного устройства. Монтаж, как видно, выполнен очень компактно, свободного места осталось совсем немного.

Провода уложены в жгуты с разделением на три категории:

— жгуты с силовыми проводами первичной цепи,
— жгуты с высоковольтными проводами вторичных цепей,
— жгуты с низковольтными проводами цепей накалов.

Все цепи выполнены проводом, сечением 0.5 или 0.75 кв.мм, кроме цепей накала, где применены жилы сечением около 2.2 кв.мм.
Печатная плата покрыта лаком. Покрытие платы лаком желательно, так как в плате имеется высокое напряжение, кроме того, в электронном фильтре есть высокоомные участки, где утечки по монтажу через влагу или загрязнения недопустимы, так как неизбежно приведут к нарушению нормального режима работы всего электронного фильтра. В крайнем случае, плату можно покрыть тонким слоем нейтральной канифоли, хотя это не лучший выбор, так как канифоль гигроскопична.

highslide.js

Рисунок 13.
Общий вид собранного устройства.

Блок питания для ламповых, усилителя мощности и винил корректора

Блок питания для ламповых, усилителя мощности и винил корректора

Еще при «эскизном проектировании» — на уровне идеи, было принято решение вынести источники питания в отдельный корпус. Вообще говоря, изрядный смысл в таком «вольте» есть, особенно для подверженного всяким наводкам и фону, винил-корректору — удаление на некоторое расстояние источника мощных электромагнитных полей — трансформаторов. С другой стороны, источник питания в однотактном каскаде, находится в цепи сигнала и желательно минимизировать все соединения, словом — компромисс, как и всегда, как и везде. К преимуществам решения, можно также отнести, существенно более простую конструкцию усилителей, их компоновку. Меньший вес каждого блока — усилитель, не смотря на скромную мощность, получился очень тяжелым, с блоком питания, перемещать его в одиночку было бы затруднительно.

В блоках питания современных ламповых усилителей, часто применяют двухполупериодную схему со средней точкой обмотки трансформатора, выпрямители на кенотронах и фильтры с дросселями. Кроме ретро вида, такая схема построения оправдывается несколькими достоинствами, которые, тем не менее, экономнее и проще реализовать их на современной элементной базе. К преимуществам, можно причислить некоторые, свойственные вакуумным приборам особенности из за чего в выпрямителе не возникает помеха при переключении диодов в выпрямительном мосте. При применении классического диодного моста, от такой помехи, можно избавиться шунтированием каждого диода небольшим конденсатором емкостью около 100 нФ, на соответствующее напряжение и применением «быстрых» диодов.

Автоматическая задержка подачи анодного напряжения — по мере прогрева катода кенотрона. Дело в том, что ресурс приемно-усилительных ламп существенно увеличивается при подаче анодного напряжения, когда катод лампы уже прогрет. Обычно это занимает несколько десятков секунд. Здесь, предлагается, пожертвовав ресурсом кенотрона, продлить жизнь усилительных ламп, однако в наши дни и кенотроны имеют изрядную ценность, кроме того, задержку подачи высокого напряжения, довольно просто организовать простой схемой таймера с исполнительным элементом в виде электромагнитного реле, на современной элементной базе.

Здесь, стоит сказать, что для работы каскада на вакуумном триоде, требуется три напряжения — отрицательное напряжение смещения (иногда, при «автоматическом» смещении, получается падением напряжения на специальном резисторе), питание нити подогрева катода или самого «прямонакального» катода — напряжение «накала» и наконец — «анодное» напряжение. При применении в блоке питания стабилизации напряжения, недопустимо стабилизировать одно или только несколько напряжений. Требуется стабилизация всех, иначе, при изменении напряжения сети, режим радиолампы может выйти за допустимые пределы.

Описываемый блок питания, построен на полупроводниках, содержит в одном корпусе два независимых блока питания — для лампового усилителя мощности и лампового-же винил-корректора. Каждый из них, состоит из относительно сильноточного источника напряжения для питания накалов ламп и слаботочного, но высоковольтного для «анодного» напряжения. Все источники стабилизированы, задержка подачи анодного напряжения осуществляется вручную — переключением тумблеров. В блоке питания, есть возможность применять «ждущий» режим — подачу пониженного напряжения накала и анодного. Такой режим, позволяет не выключать полностью усилители при длительных перерывах в прослушивании, экономя ресурс радиоламп и электричество — как и любые приборы с нитью или спиралью накаливания, при подаче напряжения накала, происходит бросок тока из-за низкого сопротивления холодной спирали, он существенно снижает ресурс приборов — чаще всего, они выходят из строя именно в этот момент. Снимать же полностью анодное напряжение на относительно длительное время, оставляя разогретым только катод нельзя — в последнем наступают необратимые изменения, именуемые «отравлением катода». Алгоритм включения блока, обратный — снимаются анодные напряжения, через пять-десять секунд можно выключать напряжения накала.

Итак. Что понадобилось для работы.

Инструменты, оборудование.

Прежде всего, обычный набор инструмента для радиомонтажа, не повредят несколько более мощные, чем обычно кусачки. Паяльник, а лучше два — небольшой, для мелочей — 25. 40Вт и покрупнее — 60. 100Вт с принадлежностями. Мультиметр. Для работы с фанерными элементами корпуса, применялась небольшая циркулярная пила, плоскошлифовальная машинка. Для декоративного покрытия — кисти, посуда. Понадобилась электрическая дрель со сверлами, нечто, для сверления маленьких (0,8. 1.5мм) отверстий на печатных платах. Специальный инструмент для рисования и изготовления печатных плат — рейсфедеры, специальная линейка, игла для корректирования дорожек, посуда для травления, небольшой удобный керн. Перманентный маркер, ножницы. Строительный или специальный, для радиомонтажа, фен для работы с термотрубками. Выдавливатель герметика. Для изготовления простейшей передней панели, понадобился доступ к компьютеру с принтером. Мелкий слесарный инструмент, «пистолет» для термоклея.

Читайте также  Устройство аппарата плазменной резки

Кроме радиоэлементов и установочных деталей, понадобилась фанера 15мм для корпуса, фанера тонкая, 6мм для передней панели. ЛКМ, шлифовальная шкурка, ветошь хлопчатобумажная. Фольгированный стеклотекстолит для печатных плат, проволока медная луженная и провод монтажный различного сечения для монтажа. Термотрубка. Припой безсвинцовый, флюс, спирто-бензиновая смесь, химикаты для травления. Стяжки капроновые различной длины, герметик акриловый. Площадки капроновые для крепления стяжек. Радиаторы алюминиевые игольчатые, уголки перфорированные крепежные. Термопаста, прокладки слюдяные. Крепеж разный. Термоклей. Скотч малярный, бумага с липким слоем для печати на принтере.

Прежде всего, определился с общей концепцией. Высоковольтные источники — повышающие трансформаторы- выпрямительные мосты на быстродействующих диодах с шунтированием каждого керамическим конденсатором — стабилизаторы на высоковольтных полевых транзисторах. Высоковольтные электролитические емкости обычные, ширпотреб.

Выпрямитель-стабилизатор анодного напряжения, использовались в обоих усилителях, только настроенные на разные напряжения. Здесь, количеством и рабочим напряжением стабилитронов, устанавливают выходное напряжение стабилизатора. Транзистор Т1 – практически любой высоковольтный соответствующей структуры, диоды шунтировать пленочными или керамическими емкостями на 100…150нФ, 630В

Стабилизаторы напряжения накала ламп винил-корректора — на 7806, с добавочным кремниевым диодом в цепи общего провода (дает на входе стабилизатора прирост напряжения

0,3 вольта). Выпрямитель — мост из диодов Шоттки, также шунтированных конденсаторами (не обязательно). Лампы усилителя мощности (6Э5П) по накалу, потребляют ток значительно больший, чем 6Н9, чтобы его снизить, применено последовательное соединение нитей накала двух ламп и задействованы интегральные стабилизаторы 7812 с диодами в цепи общего провода.

Подобраны радиаторы достаточной площади и подходящие трансформаторы. Для питания нитей накала ламп усилителя мощности, нашелся стандартный ТН, для анодного напряжения ТА. Габаритная мощность оказалась с изрядным запасом, что неплохо — трансформаторы не гудят, не греются. Наличие большого количества обмоток, позволило подобрать нужное напряжение на входе стабилизатора, чтобы не перегревать регулирующий транзистор. Также, оказалось возможным ввести режим ожидания — со сниженным напряжением накала и анодным, для экономии ресурса ламп.

Трансформатор питания винил корректора — комбинированный ТАН, в нем есть как высоковольтные обмотки, для анодного напряжения, так и низковольтные сильноточные для накала. Большое количество обмоток, также позволило организовать ждущий режим.

В соответствии с размерами радиаторов, разработаны печатные платы для мелких элементов выпрямителей и стабилизаторов. Элементы, требующие охлаждения — микросхемы стабилизаторов и полевые транзисторы, в корпусах ТО-220, смонтированы навыворот и прижаты металлическим фланцем через слюдяную прокладку к радиатору. На стороне платы «к радиатору» отсутствуют токопроводящие дорожки — весь монтаж выполнен на противоположной стороне платы, «печатным» способом сформованы опорные площадки для выводов мелких элементов. Таким образом, монтаж напоминает объемный, риск замыкания на радиатор охлаждения не велик.

Аналогичным образом был смонтирован стабилизатор усилителя мощности на Г-807.

Всего радиатора два, на каждом, закреплена монтажная плата с полным набором напряжений для одного устройства — возможно, решение не слишком удачное в смысле компоновки блока питания в целом, позволило однако, удобно работать при макетировании и настройке устройств, когда блоки питания не были собраны в едином корпусе.

Конструкция корпуса своеобразная — радиаторы вынесены в заднюю открытую часть блока, при этом, платы с высоковольтными элементами несколько утоплены, случайно коснуться их рукой практически невозможно, тем более учитывая расположение блока питания в нише стеллажа.

Корпус блока собран на саморезах, стенки из толстой 15мм фанеры. В передней части блока, винтами к нижней панели закреплены трансформаторы. Центр тяжести, получился смещен к передней панели, но это удобно — при любых манипуляциях с органами управления, отдельно стоящий блок не нужно придерживать.

Вокруг трансформаторов, этакими ведьмиными кругами установлены специальные площадки для крепления к ним нейлоновых стяжек. Учитывая большое количество проводов и жгутов из них, количество площадок не излишнее — практика показала, что практически все они оказались задействованы.

Соединение блока питания с усилителями выполнено толстым многожильным кабелем. Большое количество жил, позволило формовать необходимые группы в зависимости от пропускаемого тока и назначения кабеля.

В процессе монтажа, такого рода, непременно нужно применять, хотя бы технологическую маркировку, это очень облегчает жизнь.

Блок питания без крышки и передней панели. Усилители были собраны некоторое время назад и работали с открытыми макетами своих блоков питания. В том виде было очень удобно делать настройку — подбирать напряжения, контролировать работу и прочее. Сейчас же, только проверка работоспособности и устранение возможных ошибок монтажа.

Передняя панель блока была выпилена из тонкой фанеры, после лакирования, на нее наклеиваются вычерченные в Автокаде и распечатанные на принтере блоки с поясняющими надписями. Для защиты надписей, наклейки также покрыты слоем лака. В соответствующих местах, высверлены отверстия для установки тумблеров, неоновых лампочек индикации и колодки предохранителя. Параллельно колодке, также установлена неоновая лампочка, индицирующая перегорание предохранителя.

Практика длительного использования блока, показала, что блок надежен, обладает всеми заданными электрическими параметрами. К недостаткам, следует отнести некоторую сложность коммутации режимов — тумблерами. Если предполагается делать аналогичное устройство, для использования «в чужих руках», лучше применить специальное устройство, реализующее нужные алгоритмы автоматически при помощи электромагнитных реле. Кроме того, столкнулся с необходимостью раздельных блоков питания — для каждого устройства свой, правда, это был «нештатный режим» — при переездах.

БП ДЛЯ УСТРОЙСТВ НА РАДИОЛАМПАХ

Войти

Авторизуясь в LiveJournal с помощью стороннего сервиса вы принимаете условия Пользовательского соглашения LiveJournal

«Лабораторный» БП с ламповым стабилизатором – 1

Давно собирался построить себе «лабораторный» блок питания для «экспериментов» с ламповыми УКВ конструкциями. Но, как обычно, всё откладывалось «до лучших времён», поскольку под рукой был изготовленный несколько лет тому «медный» БП. Но тут «медный» БП начал обретать «постоянное место обитания» — я наконец-то решил потихоньку сделать корпус для своих «медных» блоков.

01.jpg

Работа пока идёт очень медленно, можно сказать, она только в начале, но БП стало очень не хватать. Поэтому пришлось сделать «нормальный» лабораторный БП.
"Техзадание" было простым: он должен выдавать регулируемое анодное напряжение примерно 180 … 250 В при токе примерно 100 мА и иметь пару накальных обмоток на 6,3 В переменки при токе 2 … 3 А.
Порылся в «закромах», нашел подходящий тор от какого-то старого прибора, разобрался с выводами, снял с него наружную крепёжную обойму и слегка переделал под свои нужды.
Схему, не мудрствуя, взял почти 1:1 от своего «медного» БП, только подобрал ограничительные резисторы, что бы немного увеличить диапазон регулировки напряжения. Практически все остальные детали так же нашлись в «закромах», прикупил только клеммы, тумблер и электролиты в фильтр. В первом приближении схема выглядит вот так (это не окончательный вариант, наверняка, что-то придётся подкорректировать):

02.jpg

Как видите, ничего необычного – самый что ни на есть «классический» ламповый стабилизатор.
Из 3-х вторичных обмоток набрал в сумме 300 В по переменке. Выпрямитель – мост из 4-х диодов КД226Е. Резистор R1 ограничивает бросок тока при включении. Далее – обычный CLC фильтр. Дроссель – унифицированный «Д-31». Проходные лампы – 2 х 6С19П, включенные параллельно. На пентоде 6Ж4П собран усилитель, а источник опорного напряжения – на стабилитроне СГ-2П (или СГ-15П). С помощью резистора R10 регулируется выходное напряжение.
С указанными на схеме номиналами, стабилизатор позволяет получить на выходе анодное напряжение в пределах +180 … 290 В при токе нагрузки до 100 … 120 мА.
Одна накальная обмотка питает все лампы самого стабилизатора. К ней же подключён и индикатор включения на светодиоде HL1. Две другие накальные обмотки выведены напрямую на клеммы, установленные на шасси.
Все номиналы и типы деталей в изготовленном БП полностью соответствуют указанным на схеме.

Шасси. В качестве шасси использовал литой корпус из алюминиевого сплава типа «B011» фирмы Gainta. Его размеры: 222 x 146 x 55 мм.

03.jpg 04.jpg

Чертёж шасси разработал в программе «Sprint Layout 5», распечатал на самоклейке, наклеил на корпус и все отверстия просверлил и прорезал прямо сквозь бумагу. Остатки бумаги снял удалителем этикеток в аэрозоле.
Пара фотографий «в процессе»:
05.jpg 06.jpg

07.jpg 08.jpg

Изготовил остальные «механические» детали. Скоба – из сварочного электрода диаметром 4,0 мм. На концах нарезана резьба М4, на скобу осажена термоусадочная трубка. Прижим для тора сделал из стеклотекстолита толщиной 2, 5 мм :

09.jpg 10.jpg

Подобрал всю необходимую фурнитуру, тщательно её очистил, залудил и промыл в спирте. Сделал платки для колодки и индикатора включения. После этого установил фурнитуру на шасси.

11.jpg 12.jpg

13.jpg 14.jpg

Ну а далее — самое приятное – монтаж. J Монтаж навесной, выполнен на выводах ламповых панелек и на монтажных колодках. Пара фотографий «в процессе»:

15.jpg 16.jpg

Законченный монтаж в подвале шасси выглядит так:

17.jpg 18.jpg

А вот так сейчас выглядит БП в целом:

19.jpg 20.jpg

21.jpg 22.jpg

В общем и целом устройство готово и им уже можно пользоваться.

Следующим этапом будет изготовление передней панели и подключение цифрового вольтметра. Но об этом в другой раз.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: