1. Передмова
2. тороїдальний трансформатор
3. Підбір напруг для вторинних обмоток
4. Розрахунок кількості витків і намотування
5. Схема випрямлячів і стабілізаторів напруги
6. конструкція
7. висновок

Виготовлення хорошого джерела живлення для підсилювача потужності (УНЧ) або іншого електронного пристрою - це дуже відповідальне завдання. Від того, яким буде джерело живлення залежить якість і стабільність роботи всього пристрою.

У цій публікації розповім про виготовленні не складно трансформаторного блоку живлення для мого саморобного підсилювача потужності низької частоти "Phoenix P-400".

Такий, що не складний блок живлення можна використовувати для харчування різних схем підсилювачів потужності низької частоти.

зміст:

1. Передмова
2. тороїдальний трансформатор
3. Підбір напруг для вторинних обмоток
4. Розрахунок кількості витків і намотування
5. Схема випрямлячів і стабілізаторів напруги
6. конструкція
7. висновок

Передмова

Для майбутнього блоку живлення (БП) до підсилювача у мене вже був в наявності тороидальний сердечник з намотаною первинною обмоткою на ~ 220В, тому завдання вибору "імпульсний БП або на основі мережевого трансформатора" не стояла.

У імпульсних джерел живлення невеликі габарити і вага, велика потужність на виході і високий ККД. Джерело живлення на основі мережевого трансформатора - має велику вагу, простий у виготовленні і налагодженні, а також не доводиться мати справу з небезпечними напруженнями при налагодженні схеми, що особливо важливо для таких початківців як я.

тороїдальний трансформатор

Тороїдальні трансформатори, в порівнянні з трансформаторами на броньових сердечниках з Ш-образних пластин, мають кілька переваг:

• менший обсяг і вага;
• більш високий ККД;
• краще охолодження для обмоток.

Мені залишалося тільки розрахувати напрузі і кількості витків для вторинних обмоток з подальшою їх намотуванням.

Первинна обмотка вже містила приблизно 800 витків проводом ПЕЛШО 0,8 мм, вона була залита парафіном і заізольована шаром тонкої стрічки з фторопласту.

Вимірявши приблизні розміри заліза трансформатора можна виконати розрахунок його габаритної потужності, таким чином можна прикинути чи підходить сердечник для отримання потрібної потужності чи ні.

Мал. 1. Розміри залізного сердечника для тороїдального трансформатора.

• Габаритна потужність (Вт) = Площа вікна (см2) * Площа перетину (см2)
• Площа вікна = 3,14 * (d / 2) 2
• Площа перетину = h * ((Dd) / 2)

Для прикладу, виконаємо розрахунок трансформатора з розмірами заліза: D = 14см, d = 5 см, h = 5 см.

• Площа вікна = 3,14 * (5 см / 2) * (5 см / 2) = 19,625 см2
• Площа перетину = 5 см * ((14см-5 см) / 2) = 22,5 см2
• Габаритна потужність = 19,625 * 22,5 = 441 Вт.

Якщо вам потрібно розрахувати тороїдальний трансформатор, то ось невелика добірка зі статей: завантажити (1Мб).

Габаритна потужність використовуваного мною трансформатора виявилася явно меншою ніж я очікував - десь 250 Ватт.

Підбір напруг для вторинних обмоток

Знаючи необхідну напругу на виході випрямляча після електролітичних конденсаторів, можна приблизно розрахувати необхідну напругу на виході вторинної обмотки трансформатора.

Числове значення постійної напруги після діодного моста і згладжують конденсаторів зросте приблизно в 1,3..1,4 рази, в порівнянні зі змінним напругою, що подається на вхід такого випрямляча.

У моєму випадку, для харчування УМЗЧ потрібно двуполярное постійна напруга - по 35 Вольт на кожному плечі. Відповідно, на кожній вторинної обмотці повинно бути присутнім змінну напругу: 35 Вольт / 1,4 = ~ 25 Вольт.

За таким же принципом я виконав приблизний розрахунок значень напруги для інших вторинних обмоток трансформатора.

Розрахунок кількості витків і намотування

Для харчування інших електронних блоків підсилювача було вирішено намотати кілька окремих вторинних обмоток. Для намотування котушок мідним емальованим дротом був виготовлений дерев'яний човник. Також його можна виготовити з склотекстоліти або пластмаси.

Мал. 2. Човник для намотування тороїдального трансформатора.

Намотування виконувалася мідним емальованим дротом, який був в наявності:

• для 4х обмоток харчування УМЗЧ - провід діаметром 1,5 мм;
• для інших обмоток - 0,6 мм.

Число витків для вторинних обмоток я підбирав експериментальним способом, оскільки мені не було відомо точну кількість витків первинної обмотки.
Суть методу:

1. Виконуємо намотування 20 витків будь-якого проводу;
2. Підключаємо до мережі ~ 220В первинну обмотку трансформатора і вимірюємо напруга на намотаних 20-ти витках;
3. Ділимо потрібне напруження на отримане з 20-ти витків - дізнаємося скільки разів по 20 витків потрібно для намотування.

Наприклад: нам потрібно 25В, а з 20-ти витків вийшло 5В, 25В / 5В = 5 - потрібно 5 раз намотати по 20 витків, тобто 100 витків.

Розрахунок довжини необхідного проводу був виконаний так: намотав 20 витків дроту, зробив на ньому мітку маркером, відмотав і виміряв його довжину. Розділив потрібну кількість витків на 20, отримане значення помножив на довжину 20-ти витків дроту - отримав приблизно необхідну довжину проводу для намотування. Додавши 1-2 метра запасу до загальної довжини можна намотувати провід на човник і сміливо відрізати.

Наприклад: потрібно 100 витків дроту, довжина 20-ти намотаних витків вийшла 1,3 метра, дізнаємося скільки разів по 1,3 метра потрібно намотати для отримання 100 витків - 100/20 = 5, дізнаємося загальну довжину проводу (5 шматків по 1, 3м) - 1,3 * 5 = 6,5 м. Додаємо для запасу 1,5 і отримуємо довжину - 8 м.

Для кожної наступної обмотки вимір варто повторити, оскільки з кожною новою обмоткою необхідна на один виток довжина проводу буде збільшуватися.

Для намотування кожної пари обмоток по 25 Вольт на човник були паралельно покладені відразу два дроти (для 2х обмоток). Після намотування, кінець першої обмотки з'єднаний з початком другої - вийшли дві вторинні обмотки для двополярного випрямляча з з'єднанням посередині.

Після намотування кожної з пар вторинних обмоток для харчування схем УМЗЧ, вони були заізольовані тонкої фторопластовою стрічкою.

Таким чином були намотані 6 вторинних обмоток: чотири для харчування УМЗЧ і ще дві для блоків живлення решти електроніки.

Схема випрямлячів і стабілізаторів напруги

Нижче приведена принципова схема блоку живлення для мого саморобного підсилювача потужності.

Мал. 2. Принципова схема джерела живлення для саморобного підсилювача потужності НЧ.

Для харчування схем підсилювачів потужності НЧ використовуються два двополярного випрямляча - А1.1 А1.2. Решта електронні блоки підсилювача будуть харчуватися від стабілізаторів напруги А2.1 і А2.2.

Резистори R1 і R2 потрібні для розрядки електролітичних конденсаторів, в момент коли лінії живлення відключені від схем підсилювачів потужності.

У моєму УМЗЧ 4 канали посилення, їх можна включати і вимикати попарно за допомогою вимикачів, які комутують лінії живлення хустку УМЗЧ за допомогою електромагнітних реле.

Резистори R1 і R2 можна виключити зі схеми якщо блок живлення буде постійно підключений до платам УМЗЧ, в такому випадку електролітичні ємності будуть розряджатися через схему УМЗЧ.

Діоди КД213 розраховані на максимальний прямий струм 10А, в моєму випадку цього досить. Діодний міст D5 розрахований на струм не менше 2-3А, зібрав його з 4х діодів. С5 і С6 - ємності, кожна з яких складається з двох конденсаторів по 10 000 мкФ на 63В.

Мал. 3. Принципові схеми стабілізаторів постійної напруги на мікросхемах L7805, L7812, LM317.

Розшифровка назв на схемі:

• STAB - стабілізатор напруги без регулювання, струм не більше 1А;
• STAB + REG - стабілізатор напруги з регулюванням, струм не більше 1А;
• STAB + POW - регульований стабілізатор напруги, струм приблизно 2-3А.

При використанні мікросхем LM317, 7805 і 7812 вихідна напруга стабілізатора можна розрахувати за спрощеною формулою:

U вих = Vxx * (1 + R2 / R1)

Vxx для мікросхем має наступні значення:

• LM317 - 1,25;
• 7805 - 5;
• 7812 - 12.

Приклад розрахунку для LM317: R1 = 240R, R2 = 1200R, U вих = 1,25 * (1 + 1200/240) = 7,5V.

конструкція

Ось як планувалося використовувати напруги від блоку живлення:

Мікросхеми і транзистори стабілізаторів напруги були закріплені на невеликих радіаторах, які я витягнув з неробочих комп'ютерних блоків живлення. Корпуси кріпилися до радіаторів через ізолюючі прокладки.

Друкована плата була виготовлена ​​з двох частин, кожна з яких містить Двуполярность випрямляч для схеми УМЗЧ і потрібний набір стабілізаторів напруги.

Мал. 4. Одна половинка плати джерела живлення.

Мал. 5. Інша половинка плати джерела живлення.

Мал. 6. Готові компоненти блоку харчування для саморобного підсилювача потужності.

Пізніше, при налагодженні я прийшов до висновку що набагато зручніше було б виготовити стабілізатори напруги на окремих платах. Проте, варіант "все на одній платі" теж не поганий і по своєму зручний.

Також випрямляч для УМЗЧ (схема на малюнку 2) можна зібрати навісним монтажем, а схеми стабілізаторів (рисунок 3) в потрібній кількості - на окремих друкованих платах.

З'єднання електронних компонентів випрямляча показано на малюнку 7.

Мал. 7. Схема з'єднань для збірки двополярного випрямляча -36В + 36В з використанням навісного монтажу.

З'єднання потрібно виконувати використовуючи товсті ізольовані мідні провідники.

Діодний міст з конденсаторами на 1000pF можна розмістити на радіаторі окремо. Монтаж потужних діодів КД213 (таблетки) на один загальний радіатор потрібно виконувати через ізоляційні термо-прокладки (терморезина або слюда), оскільки один з висновків діода має контакт з його металевою підкладкою!

Для схеми фільтрації (електролітичні конденсатори по 10000мкФ, резистори й керамічні конденсатори 0,1-0,33мкФ) можна на швидку руку зібрати невелику панель - друковану плату (рисунок 8).

Мал. 8. Приклад панелі з прорізами з склотекстоліти для монтажу згладжуючих фільтрів випрямляча.

Для виготовлення такої панелі знадобиться прямокутний шматочок склотекстоліти. За допомогою саморобного різака (рисунок 9), виготовленого з пиляльного полотна по металу, прорізаємо мідну фольгу вздовж по всій довжині, потім одну з вийшов частин розрізаємо перпендикулярно навпіл.

Мал. 9. Саморобний різак з пиляльного полотна, виготовлений на точильному верстаті.

Після цього намічаємо і свердлимо отвори для деталей і кріплення, зачищаємо тоненькою наждачним папером мідну поверхню і лудимо її за допомогою флюсу і припою. Упаюємо деталі і підключаємо до схеми.

висновок

Ось такий, не складний блок живлення був виготовлений для майбутнього саморобного підсилювача потужності звукової частоти. Залишиться доповнити його схемою плавного включення (Soft start) і режиму очікування.

UPD: Юрій Глушнев надіслав друковану плату для складання двох стабілізаторів з напругою + 22В і + 12В. На ній зібрані дві схеми STAB + POW (рис. 3) на мікросхемах LM317, 7812 і транзисторах TIP42.

Мал. 10. Друкована плата стабілізаторів напруги на + 22В і + 12В.

Завантажити - (63 КБ).

Ще одна друкована плата, розроблена під схему регульованого стабілізатора напруги STAB + REG на основі LM317:

Мал. 11. Друкована плата для регульованого стабілізатора напруги на основі мікросхеми LM317.

Завантажити - (7 КБ).

Початок циклу статей: Підсилювач потужності ЗЧ своїми руками (Phoenix-P400)