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.
Выключатель нагрузки РИЦ-ВН предназначен для оперативного дистанционного секционирования воздушных линий и селективного определения устойчивых и неустойчивых аварийных процессов, включая все виды замыканий на землю, поэтому создан пункт учета и секционирования АНТРАКС куда можно обратиться за специализированной работой
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.
Материалы.
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.
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.
↑ Тестирование ИБП
Распаковал. Припаял на выход винтовые клеммы (почему-то они были только на входе 220 В), чтобы было удобнее подключать нагрузку. Для начала проверим что блок выдает на холостом ходу.
Напряжение 6.3 В соответствует заявленному. Все правильно.
Анодное напряжение 245 В — тоже неплохо.
Будем считать, что китаец не соврал. Тем более, что под нагрузкой всё может измениться как в большую, так и в меньшую стороны.
↑ Нагрузка лампами и первый провал
Блок питания у нас для лампового усилителя, вот лампами его для проверки и загрузим. На анодную цепь подключил лампу накаливания на 40 Вт, на накальный выход подключил накал лампы 6П45С, чего мелочиться. Включаю, и тут меня ждал облом!
Блок работал в старт-стопном режиме. На секунду подавал нагрузку и тут же отключался схемой защиты. Великовата нагрузка оказалась.
Заснял эту неприятность на видео.
Написал китайцу, что мол, не работает твой блок питания, что делать будем? Но китаец оказался тертым калачом и в электронике сведущим. Он мне написал, что у ламп сопротивление холодной нити накала гораздо меньше, чем в номинальном режиме, поэтому у меня так блок и работает. Сказал, что претензии принимать не будет. Ну и ладно, я и сам об этом догадывался.
↑ Нагрузка резисторами
Что ж, проверим блок на работоспособность с резисторами в качестве нагрузки.
На цепь накала нагрузил цепочку из резисторов 0.82 Ома, общим сопротивлением 1.6 Ом. К анодной цепи подключил 2 резистора общим сопротивлением 2.2 кОм. Включил. Запуск прошел без проблем. Напряжение на выходе сразу появилось. Анодная цепь выдает 117мА, напряжение на ней немного возросло, по сравнению с режимом холостого хода.
Цепь накала отдает ток 3.8 А. Напряжение при этом немного снизилось до 6.2 В.
↑ Нагрев ИБП
Блок питания практически не греется. Радиатор чуть теплее пальца после 30 минут работы. Чего не скажешь про нагрузочные резисторы. У меня под ними начал дымиться стол.
↑ Характер пульсаций
Смотрел осциллографом выходные напряжения. По цепи 6в ВЧ помехи в виде коротких импульсов, амплитудой порядка 200мВ. По цепи 250 В тоже самое. Теже 200 мВ. Частота следования этих импульсов порядка 250 кГц. Далеко за пределами звукового диапазона. Нам мешать не должны.
Пытался бороться с этими пульсациями. Увеличил конденсаторы на входе и на выходе. Поставил их более породистые. Ничего существенного не изменилось.
В ходе этих экспериментов пришлось сделать вырезы в радиаторе, чтобы вместились более объемные конденсаторы. Внешний вид блока немного изменился. Параметры практически нет. Так что можно было и не заморачиваться с этой модификацией.
↑ Предварительный вывод и поиск применения
Будем считать, что блок питания работоспособен.
Осталось придумать, что на нём собрать. И тут встал вопрос, какие лампы к нему можно подключить, чтобы он не уходил в защиту при холодных нитях накала. Стал подключать к нему разные лампы и проверять стартует или нет.
Блок уверенно стартует, когда к нему подключены лампы, потребляющие в номинале по справочнику ток накала не более 1.8-1.9 А.
Например пару ламп 6П6С и лампу 6Н8С к нему подключить можно: 0.45А+0.45А+0.35А=1.25А в сумме. А лампу 6П45С, которая в номинале в разогретом состоянии тянет 2.5А подключить нельзя. Блок уходит в перегрузку. Хотя, как я уже проверял, резистивную нагрузку в 3.8А тянет не напрягаясь.
↑ Проверка практикой. Простой однотактный усилитель на лампах 6Н9С и 6BD5
Подумав немного, я решил сделать на этом блоке питания простой однотактный усилитель на лампах 6Н9С и 6BD5. 6BD5 — это точная копия знаменитой 6L6G (наш аналог 6П3С). Выбор ламп объясняется их наличием у меня.
↑ Схема усилителя
Схема усилителя никаких особенностей не имеет. Трудно что-то придумать в схемотехнике однотактного лампового усилителя. Выходная лампа включена тетродом. Выходной каскад охвачен локальной ООС для снижения выходного сопротивления. Эта схема с легкой руки Олега Чернышева уже давно получила название «Покемон».
↑ Выходные трансформаторы
Железо взято от компьютерных бесперебойников «Ippon». Размер Ш25×45. Первичная обмотка содержит 904+1130+1130 витков проводом 0.18. 8+10+10 слоев по 113 витков на слой. Всего 3163 витка. Активное сопротивление обмотки получилось порядка 360 Ом. Именно послужило причиной включения выходного каскада в тетродном режиме. Такой режим менее чувствителен к высокому активному сопротивлению обмотки трансформатора.
Между секциями первичной расположено 2 секции вторичной обмотки по 94 витка проводом 0.6. 2 слоя по 47 витков. Вторичные обмотки соединены параллельно. Все обмотки мотаются виток к витку, межслойная прокладка из чековой ленты в один слой.
Межобмоточная изоляция — 2 слоя этой же чековой ленты. После намотки катушки сварены в парафине, чтобы закрепить витки и улучшить изоляцию. Ra данного трансформатора для нагрузки 4 Ома составляет примерно 5 кОм.
↑ Сборка и детали усилителя
Усилитель собран навесным монтажом. Деталей немного и разрабатывать печатную плату под него мне было, честно говоря, лень. Детали тоже самые обычные.
Резисторы R4, R9, R10 мощностью не менее 1 Вт. Остальные 0.25 Вт.
Конденсаторы С2 С4 электролитические на 35 Вольт. Конденсаторы С1 и С3 пленочные на 400 Вольт.
Ламповые панели, трансформаторы крепятся на железной пластине толщиной 0.8 мм. Это обрезок от боковой крышки старого системного блока.
Из деревянных брусков шириной 60 и толщиной 18 мм склеивается коробочка внешним размером 200×210 мм, на которую и крепятся верхняя и нижняя железные крышки.