Шаг за шагом
Питание электронных ламп
Для питания усилительных ламп достаточно иметь два основных источника тока: источник низкого (1-12 в) напряжения для цепей накала и источник высокого (30-300 в) постоянного напряжения для анодных цепей.
Напряжение на экранные сетки, как правило, подают от источника анодного напряжения с помощью делителей или гасящих сопротивлений (рис. 73, лист 111). Так, например, если у нас имеется источник, который дает постоянное напряжение 100 в, поступающее на анод лампы, то от этого же источника можно получить и более низкое напряжение, например 70 в, которое необходимо подать на экранную сетку. Для этого достаточно подвести напряжение к экранной сетке через сопротивление Rэ определенной величины. Ток экранной сетки Iэ (как уже говорилось, экранный ток появляется из-за того, что часть летящих к аноду электронов попадает на экранную сетку), проходя по этому сопротивлению, будет создавать на нем падение напряжения — лист 111. Поэтому к экранной сетке будет подводиться лишь часть напряжения, которое дает источник. Остальная часть напряжения будет теряться («гаситься») на сопротивлении Rэ.
Совершенно очевидно, что, чем меньше должно быть напряжение на экранной сетке, тем большую часть общего напряжения нужно погасить, тем, следовательно, больше должно быть сопротивление Rэ. Необходимая величина Rэ определяется также и током Iэ, величину которого можно найти среди основных параметров ламп. При замене одного типа ламп другим сопротивление нужно подбирать заново: чем больше будет экранный ток ламп, тем меньше нужно будет взять Rэ, чтобы напряжение на экранной сетке не изменилось. Мощность, которую должно рассеивать сопротивление, легко подсчитать по обычной формуле. Совершенно ясно, что если под руками нет сопротивления нужной мощности, то можно поставить другое сопротивление, рассчитанное на большую мощность (например, вместо сопротивления на 0,25 вт можно ставить по 0,5 вт и более).
Цепь экранной сетки лампы можно рассматривать как своего рода делитель напряжения, в который входит сопротивление участка экранная сетка — катод (подобие внутреннего сопротивления лампы) и гасящее сопротивление Rэ. Чем больше величина Rэ, тем меньшая часть общего напряжения будет действовать на участке экранная сетка-катод.
Питание экранной сетки можно осуществлять и от делителя, составленного из обычных сопротивлений. Однако такой способ применяется сравнительно редко, так как приводит к дополнительным потерям энергии в сопротивлениях делителя. Еще раз напомним, что экранную сетку всегда необходимо соединять с катодом через конденсатор Сэ, иначе по сопротивлению Rэ будет проходить переменная составляющая экранного тока, и напряжение на экранной сетке будет меняться. Кроме того, если экранная сетка не соединена с катодом (для переменного тока), то она теряет всякий смысл как защита сеточной цепи от анодной.
В батарейной аппаратуре питание ламп осуществляется от двух отдельных батарей — накальной (обычно 1,5 в) и анодной (обычно 60-70 в). В аппаратуре с питанием от сети переменного тока, для того чтобы получить необходимые для лампы напряжения, приходится применять трансформатор (рис. 74, 75) и выпрямитель (рис. 76).
Источник
Даешь народное анодное! Малогабаритный БП для ламповой аппаратуры
Суть проблемы
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.
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
Монтаж навесной, конденсаторы крепятся в зажимах.
Все детали самые распространенные. Использованы трансформаторы ТП-132-3 и ТП-132-14, производителя не указываю, т.к. не могу быть уверен полностью в их происхождении, внешний вид виден на фото.
Трансформатор, питающий накал, ощутимо нагревается при менее чем половине нагрузки, трансформатор анодного питания чуть теплый, правда и куплен он в 2006 году. Конечно, вы можете использовать тороидальные или герметизированные трансформаторы. В любом случае необходим предохранитель, что продиктовано соблюдением мер противопожарной безопасности. Не пугайтесь только, это требование, просто должно быть выполнено по умолчанию, при использовании указанных трансформаторов запас более чем 50%. Диодный мост «D3SB60» выбран по способу крепления, и типу корпуса.
Стабилизатор «7806» на 6 Вольт. Добавлять лишние детали для получения 6,3 Вольта, смысла не имеет, оптимальное напряжение накала именно 6 Вольт. Еще ниже его делать уже нельзя, упадает усиление лампы, «поплывут» и все остальные параметры. Если напряжение накала 12 Вольт, соответственно используется стабилизатор «7812», даташит аналогичен «7806». Не забудьте увеличить рабочее напряжение C4 и С5! Трансформатор можно взять ТП-112-12. Диоды «1N4007» намного перекрывают требования надежности, просто они были под рукой. Современные технологии позволяют делать хорошие диоды, падение напряжения на них минимально, нагрева нет вообще. С1 и С2 взяты с существенным запасом т.к. от них зависит нагрузочная характеристика удвоителя. С3 также максимально возможной емкости (у меня С3 220 мкФ, резистор R1, 10 кОм). Если вы ограничены размерами модуля питания, то можно емкости пересчитать, исходя из потребностей. Сопротивление R1 лучше брать отечественное МЛТ на 1 Ватт, если резистор от неизвестного производителя, ставьте на 2 Ватта. Теперь несколько слов о монтаже. Монтаж довольно компактен, но температурный режим это позволяет.
Мост и стабилизатор установлены на КПТ-8, (я предпочитаю отечественную пасту и считаю ее вообще самой лучшей). Микросхема стабилизатора изолирована от шасси, это облегчает, последующую разводку «земли». Если вы твердо уверены, что помех не будет, можете не изолировать. Я изолирую всегда, если радиатор электрически связан с корпусом. Таким образом, отрицательные шины низкого и высокого напряжения в БП разделены.
Конденсаторы С4 и С5, должны быть подключены в непосредственной близости к выводам стабилизатора, иначе он может работать нестабильно или вообще не запустится.
Диод D3 (в цепи стабилизатора) выполняет защитную функцию и если исключено нештатное отключение нагрузки, его можно не ставить.
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.
Источник
Питание ламп низким напряжением
Тарас Холопцев, Киев
В связи с перебоями в снабжении электроэнергией появляется много проблем по обеспечению работоспособности радио и телеаппаратуры, компьютеров, освещения и т.д. Особенно доставляет много хлопот пропадание электроэнергии во время экстремальных ситуаций, например, когда врачи борятся за жизнь человека, или когда срочно необходимо произвести неотложные аварийные работы и т.д.
Один из наиболее доступных путей, обеспечивающих бесперебойное питание, это переход на те электроприборы, которые по техническим и эксплуатационным характеристикам могут работать от автономных источников электроэнергии, заряжаемых или поддерживаемых в заряженном состоянии во время нормального электроснабжения.
Основным и доступным средством являются аккумуляторные батареи, от которых непосредственно можно запитывать лампы накаливания напряжением 6, 12, 24 В, электронную аппаратуру автомобиля, радиоприемники, телевизоры, часы, компьютеры и многое другое. Аппаратуру, работающую от сети 220 В переменного тока можно за-питать посредством преобразователей (12-220/110 В), (24-220/110 В).
В настоящей статье предлагаются три схемы преобразователей, предназначенных для питания люминесцентных ламп мощностью 4-10 Вт от источника постоянного тока напряжением 12 В. Они отлично работают как с отечественными лампами ЛБ6-2, ЛБ4-2, ЛБ4-7, ЛБ6-7, ЛВ8-1, ЛЕЦ8, ЛБЕ10, ЛБ18-1, так и с зарубежными Philips TL6W/33, TL6W/54, TL4W/33, TL8W/33. TL8W/840 и т.п. Аналогичные схемы используются в портативных светильниках с батарейным питанием импортного производства и при своей простоте имеют высокие технические характеристики.
Описание принципа работы.
При подаче напряжения на схему (рис. 1) через резистор R1 пойдет ток, по величине ограниченный сопротивлением R1, и происходит процесс заряда конденсатора С1. По достижении напряжения около 0,6 В одновременно на базе транзистора VT1 и конденсаторе С1 транзистор лавинообразно войдет в режим насыщения за счет глубокой положительной обратной связи между базой и коллектором транзистора VT1 посредством базовой и индуктивно-связанной коллекторной обмоток трансформатора Т1. С этого момента в цепи коллектора происходит нарастание тока по линейному закону, описываемому формулой (dIк/dt)L = U. В это же время происходит уменьшение базового тока транзистора VT1 по причине перезаряда конденсатора С1. При достижении неравенства Iк > h21э Iб транзистор VT1 лавинообразно выйдет из насыщенного состояния. При этом индуктивность коллекторной обмотки трансформатора Т1, стремясь обеспечить ток в коллекторной цепи транзистора VT1 и взаимодействуя с высокоимпедан-сным состоянием элементов схемы, создаст всплеск напряжения, превышающий по величине напряжение питания в десятки раз, а на вторичной обмотке в К = Wл/Wк раз, где: Wл — количество витков выходной обмотки, Wк — количество витков коллекторной обмотки. Благодаря этим всплескам напряжения, достигающим по величине 1000 В, происходит поджиг лампы, в результате внутреннее сопротивление ее резко уменьшается и вместе с ним падение напряжения на ней, приближающееся к рабочему напряжению, на которое рассчитан применяемый тип лампы.
Puc.1
В процессе макетирования и отладки схемы были сняты осциллограммы коллекторного напряжения и представлены на рис.4 и 5. Амплитуда выбросов напряжения (рис.4) ограничена по цепи коллекторной обмотки током в пределах граничного напряжения применяемого транзистора VT1 и по цепи базовой обмотки током зенеровского пробоя перехода база-эмиттер VT1. На рис.5 видно резкое снижение величины импульсного напряжения на коллекторе транзистора VT1, так как вторичная обмотка трансформатора Т1 после пробоя газа в лампе HL1 оказалась нагружена на низкое внутреннее сопротивление, определяемое вольт-амперной характеристикой применяемого типа лампы. Трудно переоценить эту простую схему блокинг-генератора, которая автоматически адаптируется к изменяемым нагрузкам, и если не взирать на некоторые недостатки, ее можно назвать «чудом» импульсной техники.
Схема, представленная на рис.2 позволяет удачно сочетать в себе взаимосвязь элементов схемы с конструктивным ее исполнением. Отражатель лампы, выполненный из блестящего металла и подключенный к коллектору VT1, выполняет одновременно функции радиатора и проводника для лучшего по джига лампы, а также позволяет присоединить электроды лампы без дополнительного провода. Упрощено изготовление трансформатора Т1, так как к лампе подключены последовательно две обмотки — коллекторная и выходная, имеющая меньше витков на их количество, которое содержит коллекторная обмотка. Схема на рис.3 отличается от предыдущих размещением базовой обмотки, и в результате коллекторная, базовая, и выходная обмотки соединены последовательно и подключены к лампе. Это позволило упростить конструкцию и облегчить изготовление трансформатора Т1. Вместо шести выводов, как в схеме на рис. 1, всего три. Все три обмотки участвуют в создании выходного напряжения на лампе. Так же, как и в предыдущей схеме, конструкция отражателя для лампы HL1, радиатора для транзистора VT1, и проводника для подключения электрода лампы выполняет одна и та же деталь. Эта схема наиболее технологична и менее трудоемка.
Конструкция и детали
Радиоэлементы схемы, а именно трансформатор Т1, резисторы R1, R2, конденсатор С1, диод VD1 можно разместить на плате из фольги-рованного стеклотекстолита и при простоте схемы плату несложно выполнить путем механического снятия фольги при незатейливой конфигурации рисунка. Транзистор VT1 необходимо установить на подходящий по конструкции теплоотвод площадью > 20 см2 , форма и габариты которого будут определяться типом применяемой лампы и конструкцией корпуса. Как уже говорилось выше, удобнее всего сочетать в одной детали отражатель, радиатор, электрод для поджига, проводник для подключения лампы. Транзистор VT1 должен обладать достаточным быстродействием (t рас. 200 В, коэффициент усиления по току в схеме с общим эмиттером h 21э >20. Величины импульсных токов, при которых будет работать транзистор VT1 Iк = (0,8 — 1,5) А, и необхожи-мо, чтобы такие токи находились на возрастающем участке характеристики п21э(1к). Желательно применение транзисторов с возможно большим обратным напряжением база-эмиттер Uбэ>5В. Эти параметры необходимо учитывать и при ремонте импортных светильников. Удовлетворительные результаты были получены при использовании транзисторов КТ847А, КТ841А, КТ842А, из недорогих — КТ805АМ. В процессе макетирования схем было испытано несколько конструкций трансформаторов. Наилучшие результаты были получены при использовании броневых сердечников из ферритов марки М2000НМ, типоразмеров Б26, БЗО, 536 и Ш-образных сечением 7×7 из феррита 4000. При сборке трансформаторов необходимо обеспечить немагнитный зазор h = 0,025. 0,1 мм для предотвращения намагничивания магни-топровода. Больший зазор ведет к резкому уменьшению индуктивности трансформатора Т1, что ухудшит условия работы схемы.
На пластмассовом каркасе первой наматывают проводом ПЭВ 0,4 коллекторную обмотку, затем прокладывается слой изоляции и наматывается базовая обмотка проводом ПЭВ 0,2. Поверх базовой обмотки прокладывается слой лакоткани или фторопластовой ленты и наматывается вторичная обмотка проводом ПЭВТЛ-2 диаметром 0,15. 0,2 мм, виток к витку и с послойной прокладкой изоляции. Ориентировочно количество витков обмоток можно выбрать, руководствуясь таблицей 1.
| Источник ➤ Adblockdetector |