Мощный блок питания для УМЗЧ

[Gennadiy-P]

Сама идея стабилизации питания для усилителя путём изменения скважности транзисторов в первичке импульсника считаю в корне не правильной. Тут некоторые надеются что на первой полу волне сработает обратная связь и подтянет напряжение до нужных параметров. Так я вас огорчу, второй полу волны не будет, а вся энергия нужна была на первой полуволне. Поэтому как бы вы не строили свой питатель запас по току должен быть всегда и готов на выдачу сей момент.Самые лучшие питатели считают двукратным запасом тока. Сами посчитайте, если для динамика в 4 Ома по постоянке, на низких частотах его сопротивление составляет чуть больше Ома.

Ну-ка, ну-ка, поподробней. Кто это вторую полуволну упразднил и когда? А что такое полуволна? И что это за звуки с одной полуволной?

Насчет кто-то надеется... Не кто-то, а я. Но полуволна не звуковая, а такт работы преобразователя. И не надежда это, а факт. Но если стабилизация должна производиться не изменением скважности насыщения сердечника, то чем? За счет кондеров? Кондеры предназначаются сглаживать "провалы" напряжения между полуволнами выпрямленного напряжения, но если их использовать и для "токовой подпитки" выходного каскада, то прошу учесть, что конденсаторы это не аккумуляторы и сами по себе ток не генерируют. При малейшей нагрузке на них будет происходить падение накопленной энергии, и чем больше нагрузка, тем больше падение. Можно увеличить емкости до беспредела, уменьшив тем самым падение, но и заряжать (восстанавливать потерю) придется большим током, а это нагрузка на БП. И все же питать надо не за счет кондеров, а за счет БП. Провалы по питанию не самая большая беда в усилке, но дополнительный источник искажений - это факт.

Переубеждать не собираюсь, если не устраивает мой вариант. Что ж, мотайте НЧ железо, ставьте большие банки электролитов, не забывая о керамике, т.к. електролиты на ВЧ бесполезны. Лишь бы понравилось. Особенно если габариты и вес не имеют значение.

[FOLKSDOICH]

Заскочил тут, гляжу Гена опять выступает. Тема по третьему, наверно, кругу пошла, а вывод всё тот-же: строить надо хороший импульсник и покупать гантели для разминки.

[Gennadiy-P]

Всем ПРИВЕТ!

Не выступаю я. Просто хотелось вывести ребят из заблуждения, но они упрямо не хотят понимать. Наверное основываются на своем опыте работы с импульсниками, и судя по всему плачевном.

[NemoCut32]

А кстати ни кто и не против использования больших кандёров, хотите ставьте. Но давайте посчитаем надо ли: напряжение питания хорошего усилителя ± 60-100 В.
Rн = 4 Ома.
Пиковая синусоидальная мощность равна
(60/sqrt(2))^2/4 = 60*60/8 = 450 Вт
(100/sqrt(2))^2/4 = 100*100/8 = 1250 Вт
Далее необходимо посчитать разность энергии конденсаторов при 10% снижении напряжения (будем считать, что и ИБП и обычный синусоидальный подпитывает энергией конденсатор только на пике периода питания - иначе там диоды запираются)
dE = E0 - E1 = (CU0^2/2)-(CU1^2/2) = (C/2)*(U0^2-U1^2) = (C/2)*(U0^2)*(1-0.91^2) = (C/2)*(U0^2)*0.174;
Эта энергия отдаётся за период t - время между периодами подпитки конденсатором от БП: это время составляет 1/50*2=0.0010С для обычного БП и при частоте 100кГц 1/100000 = 0.000001С для ИБП.
Т.е. умножаем мощность на время и получаем энергию за период:
БП: 450*0.001=4.5Дж, 1250*0.001=12.5Дж
ИБП = 450*0.000001=0.0045Дж, 1250*0.000001=0.0125Дж
Разница в 1000 раз, соответственно и ёмкость конденсатора должна быть больше в 1000 раз в классическом БП по сравнению с импульсным. Ну давайте наконец посчитаем ёмкости:
C=E*2/(U0^2)*0.174
БП: C1=4.5*2/60*60*0.174 = 0.014Ф или 15000мкФx63В
C2=12.5*2/100*100*0.174 = 0.014Ф или 15000мкФx150В
ИБП:
C1=0.0045*2/60*60*0.174 = 0.000014Ф или 15мкФx63В
C2=0.0125*2/100*100*0.174 = 0.000014Ф или 15мкФx150В
Ситуации с питанием в обоих случаях примерно одинаковы - у БП при провале частично идёт подпитка от обмотки (1/100 полупериода), а у ИБП прямоугольный импульс зарядки. Но теперь представим, что мы используем стабилизацию: для ИБП это пара пустяков, несколько деталей в схеме ШИМ и обратная связь, правда это не меняет дела с конденсатором, но ипоставить кандёр в 100 раз больший не проблема 1000мкФ x 100В, а вот для БП это увеличение нестабилизированного напряжения в 1.5-2 раза, мощные транзисторы на радиаторах, снижение КПД и т.д. Можно оно конечно поставить импульсный ключевой стабилизатор... - но только по большой обкурке: что за маразм тащить и ставить офигенный транс, а потом маленький ключевой стабилизатор - это измена принципам.
Всё что посчитано выше это для одного канала качественного бытового усилителя 100 - 200Вт номинальной мощности на канал, а если их 4, а если мощность и требования к качеству выше. Батарея кандёров превращается в подобие мааааленькой такой тумбочки или столика, трансформатор в сварочник,... вообщем золушка в бабу-ягу.
Вот и решайте и считайте, всё это не выходит за рамки школьного курса физики (я такие вещи считал в классе 6-ом, когда делал усилки, об ИБП естесно тогда ни сном ни духом). Кстати и для ИБП сетевой кандёр считается подобным образом и он должен быть не меньше 1000-2000 мкФ для хорошего усилителя - лучше импортный, и запас по импульсной мощности ИБП должен быть раз так в 10 больше номинала.
Поэтому меня интересует данная тема - хороший ИБП для усилителя, и по возможности простой и надёжный. Пока что я такой схемы здесь не увидел: всё не плохо, но как быть если мощность выше в несколько раз - а для высококачественного усилителя запас по мощности очень важен. Уже была мысль сделать ИБП на микроконтроллере.

[FOLKSDOICH]

А в Радио №12 2005г видел киловатник? Для усилка уже можно приспособить.

[AlexK77]

Mr. NemoCut32!
Большое спасибо за выкладки!
Хорошо получается, вот только ...
Основным источником энергии, отвечающим за перегрузочные способности ИБП является индуктивный элемент, запасающий энергию, и то, сколько Он накопил, и как эффективно её переправил посредством коммутирующих элементов кандёрам и определяет качество переходных процессов данного изделия.
Боооольшие цифры 450 и 1250Вт)))
но в импульсе чтобы избежать завала на низах надо
сооружать именно сварочный агрегат.
Неужели букашкой на ладони(пусть и высокочастотной)
Вы планируете качануть с полным звук.давлением динамик с магнитной системой Кг на пяток?
Ведь речь идёт не о балансе энергии, а именно о запасе и 10 кратный запас это даже не оптимум.
Полноценные низа и современный динамический диапазон в 102Дб -без этого никак...

[Gennadiy-P]

Алекс, ну до чего же ты упрям! Пойми, что избежать провалов на низах невозможно используя обычный нестабилизированный низкочастотный источник тока. Ты можешь себе на помощь призвать даже не сварочник, а электроподстанцию, но ничего не получится. А почему? Примерно по тому. Как указал NemoCut32, а если еще точнее, то потому что НЧ транс передает энергию в форме синуса. Синус это аналоговый сигнал и у него нет постоянного значения тока и напряжения. После диодного выпрямителя, за счет заряда конденсаторов фильтра это напряжение как-бы "стабилизируется" на определенном уровне. Скажем при отсутствии нагрузочного тока на кондерах будет амплитудное значение (максимум), кстати поэтому и возникает разница между напряжением на обмотке и напряжением после моста на кондерах. А рабочим считается действующее напряжение, которое и показывает прибор при измерениях переменного напряжения (это примерно 0,7 от амплитудного). При увеличении нагрузки выпрямленное напряжение, получаемое на конденсаторах фильтра, будет стремиться от амплитудного к его действующему значению. Это закон. И чем больше нагрузка, тем глубже и быстрее провал до действующего значения. Но он неминуем. Конденсаторы фильтра могут только сгладить паузы между соседними импульсами выпрямленного напряжения, но удержать значение напряжения на уровне амплитудного не в состоянии. Еще раз подчеркну - это синус. Единственный выход в данной ситуации мотать "с запасом" и ставить стабилизаторы (иначе провалов не избежать). Есть еще одна природа провалов по питанию. Неправильный расчет железа и обмоток. Это тоже беда НЧ трансов, которая сопровождается теми же провалами, но гораздо в больших масштабах.

Теперь о букашке на ладони. Всем известно, что габаритная мощность сердечника обратно-пропорциональна рабочей частоте (не линейно конечно, но все же). Поэтому букашка по габаритам на самом деле сварочник по мощности. При чем у нее отсутствует такой недостаток НЧ транса, как работа на синусе, потому что преобразователь питает сердечник прямоугольником, на выходе тоже прямоугольник, пусть слегка искаженный, но все же прямоугольник. Прямоугольник сгладить легче, тем более что и паузы гораздо короче, поэтому и емкости кондеров фильтра меньше. Действительно основным источником тока для нагрузки служит вторичная обмотка, а не кондеры. Но генерация тока происходит прямоугольными импульсами с плоскими вершинами, где значение напряжения постоянно, т.е. апмлитудное = действующему, а значит и проваливаться некуда. Да и при провале обратная связь по напряжению увеличит плотность идукции в сердечнике, чтобы напряжение в нагрузке не проваливалось. Вот в общем то и вся разница. НЧ сварочник с его вечными провалами из-за природы синусоидального напряжения и ИБП с постоянной коррекцией выходного напряжения (стабилизацией). Да, еще отличаются габаритами и качеством питания нагрузки.

[nvsuriko]

Теперь о букашке на ладони. Всем известно, что габаритная мощность сердечника обратно-пропорциональна рабочей частоте (не линейно конечно, но все же). Поэтому букашка по габаритам на самом деле сварочник по мощности.

Сердечник ТВС-90 на 30 кГц в прямоходовом преобразователе может передать(в теории,если уместить обмотки,конечно)около 2кВт,когда подсчитывал,сам удивился.

[AlexK77]

Господа
Мне очень жаль заметить Вам что Вы рассм ситуации линейные
А где динамика, где пост времени ваших преобразователей
где время реакции на возлействие?
неужели Вы не понимаете, что то что варит комп
(а там баланс- где то убыло а где то прибыло)
для моментных накачек неприменимо.
Теперь о теорияхххх
Не случайно я приводил чуть раньше такой параметр как Угол Отсечки
(берите конспекты или учите исходную теорию электроники заново)
В идеале чем больше стремится к нулю зн УО тем ближе к идеалу наш
банальный выпрямитель
(забудьте сейчас о стабилизаторах).А чем опр УО?
Господа, да той самой ступенькой в 0,7В у кремния
(свои эксперименты я начал с первым Panasonicom, когда с мусорки вытащил германиевые
Д 23??(уже не помню маркировку)
со ступенькой поменьше (а кто знает,сколько? ).
Так вот уча эл науки ещё 25 лет назад обратил внимание на особенности Д Шоттки
(а тогда это была теория)
потому что создать барьер Шоттки с высоким обр U не представлялось возможным.
А ступенька у Шоттки =0.15В.
Поэтому, Gennadiy-P,большое спасибо за столь обширный экскурс
Невижу смысла спорить,т.к. необходимо отойти от обще принятых на сайте "линейных" рассуждений
Да можно взять и 2кВт в статических режимах с "букашки"(но не намотать).
А вот в динамике(и в динамике), тут ребята, вы кроме хрюкания ничего не услышите,(может,я такой балованный)
Есть такие науки про обр связи ТАУ там всякие- а самая гадкая -
это оптимизация переходных процессов.
И если киловатник я завтра сооружу (а чего, нужен зарядник на авто)
То с воспр фирменного DVD у него будут проблемы.
С ув...

[Gennadiy-P]

AlexK77, очень жаль, что ты так и не понял, что я хотел сказать.
Слишком легко и просто ты высказался о компах, они несут, как раз импульсный характер нагрузки и не малый. Одни только двигатели приводов, чего стоят. И это при высокой чуствительности к "чистоте" питания. При малейших импульсных провалах питания обычно наблюдается "зависание" компа. Вот почему используются ИБП.
Постоянная времени стабилизации, говоришь. А как ты думаешь какая она? При 100КГц работы, я думаю около 20мкС. Хватит для УНЧ?
Да, действительно, 25 лет назад даже в теории не было ни малейшего представления об импульсных блоках питания, равно как и не существовало элементной базы для этих целей. Может вернуться на несколько лет позднее? Скажем в 90-ые и почитать литературку соответствующую. Прошу не путать ИБП с прямой стабилизацией напряжения и "поделки" наших с вами соотечественников.
Далее по теме, что-то я не совсем понял, при чем тут падение напряжения на закрытом переходе (УО). Тем более что оно изменяется при разных значениях тока через переход. Да и в обычном мосте этот параметр ни в п...ду, ни в Красную армию, как говорится. И 0,7, как я указывал выше, не вольт, а отношение амплитудного значения к действующему. Которое, в нестабилизированном БП и является главной причиной "провалов" по питанию.
Вот маленький пример "на пальцах". Мотаем транс на 40В переменного тока, подключаем мост с фильтрами. Сколько получим постоянки?... Правильно, 56В. Далее нагружаем БП номинальной нагрузкой. Сколько будет на кондерах фильтров?... Правильно, 40В. А 16В падения - это и будет диапазон между амплитудным (пиковым значением синуса) и действующим (рабочим) напряжением. И что не ставьте, хоть диоды Шоттки, хоть банки бешенных емкостей - это падение будет всегда!!! А хрюканье - это продукт ограничения сигнала по амплитуде (перегруз, вызванный ранним уменьшением питающего напряжения) или возбуждение усилителя.
Или обратный вариант, надо получить 40В постоянки. Для этого придется намотать около 30В переменки, но при работе около номинальной нагрузки, ограничение сигнала будет наступать при 25В (пиковое значение) на динамиках, т.к. питание провалится с амплитудного 40В до действующего 30В минус падение на ключах выходного каскада.
Ничего не поделать, это природа синуса. Поэтому все измерительные приборы при измерении переменных значений показывают действующий параметр, а не амплитудный. А чтобы избавиться от падения такого характера, нужно либо ставить стабилизаторы во вторичке и мотать с запасом, либо обойтись стабилизацией в первичной цепи. Что я и предлагаю, т.к. второй вариант, по моему, и экономичней, и проще реализуемый, да и компактней, чего скрывать.