Стабилизированное питание УМЗЧ

[Yauhen]

Предлагаю к обсуждению тему «Стабилизированное питание УМЗЧ: плюсы и минусы, варианты реализации». Особо приветствуется мнение профессионалов-разработчиков, но с уважением выслушаю любые мнения.

[Olegyurich]

Имеется ввиду, что при одинаковых конденсаторах параллельное включение даст меньшую индуктивность.

Да, это у меня ошибочка вышла. Работать и думать одновременно - сложно
По поводу нелинейности: мы с Вами под нелинейностью понимаем разные вещи. Вы говорите о нелинености стабилизатора как такового(для универсальной нагрузки), я имею в виду нелинейности стабилизатора как составной части усилителя. Я 10-15 постами выше приводил по этомй поводу свои соображения и структурную схемку рисовал. Добавить мне особо нечего.

[Slava!!!]

По поводу нелинейности: мы с Вами под нелинейностью понимаем разные вещи.

Давайте наведем порядок в терминологии.
Предлагаю далее называть обсуждаемое явление пульсациями на выходе стабилизатора. Очевидно, питаемому усилителю без разницы, являются ли они недодавленными пульсациями выпрямителя или следствием изменения потребляемого усилителем тока.

ИМХО в данном случае интересен уровень пульсаций на различных частотах. Иначе говоря - их спектр.

[Harroth]

Народ, а не знает ли кто, есть ли интегральные стабилизаторы на напряжение больше чем 30-35 вольт (ну, например, на 50) на ток до 4 ампер?

[AudioKiller]

Offтопик:

Olegyurich, Ну да, а блок питания без стабилизатора, подключенный тем же концом на то же место - это не часть усилителя (типа транзисторов в нем нет). Если подходить с Вашей точки зрения, то выходным сигналом усилителя являются гармоники, которые он создает в питающей сети.

Мне кажется, пора подвести итог.

1. Речь идет о высококачественном звуковоспроизведении. Создателям "бумбоксов" просьба не беспокоиться.
2. Все узлы разрабатываются качественно. Пионерские кружки "Умелые руки" не катят. Иначе не стОит и затевать все.
3. Стабилизаторы переменного тока на 220 В нужны, только если у вас серьезные проблемы с сетью (для справки - весь расчет источников питания строится на том, что на первичную обмотку транса подается стабильное и чисто синусное без гармоник напряжение).
4. Одна из фич стабилизатора - неизменное напряжение питания, что позволяет получать от микросхем типа TDA1557 максимум выходной мощности, но речь не об этом.
5. В простых случаях и без стабилизатора можно получить хорошие результаты, но если нужно получить нечто сногсшибательное - без стабилизатора не обойтись.
6. Стабилизатор не освобождает от необходимости делать хороший фильтр. И от установки фильтрующих конденсаторов в достаточном количестве прямо на плате усилителя.
7. Договоримся называть пульсациями изменения напряжения питания независимо от их природы. Стабилизатор снижает пульсации на один-два порядка. Это во-первых, позволяет получить максимальную амплитуду выходного сигнала. Во-вторых уменьшается проникновение пульсаций на выход усилителя. Если учесть, что пульсации, вызванные усиливаемым сигналом проникают на выход в виде искажений, то кроме снижения фона 50 (100) Гц, снижаются искажения. В-третьих, снижается вероятность клиппинга на пиках громкости (не забывайте о РМРО - не "китайском", а настоящем). Что-то еще забыл...
8. КПД и рассеиваемая можность стабилизированного блока - гораздо хуже, чем нестабилизированного, но за все нужно платить.
9. Даже простой стабилизатор улучшит работу, но для хорошего результата, нужна хорошая схема. Она не будет сложнее высококачественного усилителя, но и не простая. А что вы хотели от высококачественного звуковоспроизведения - два транзистора, и готово?
10. Почему в промышленных конструкциях блоки питания не стабилизированные? А потому, что и так все работает! А стабилизатор можно допоставить в Hi-End, приписав в ценнике пару нулей - это ведь круто! и всякой лапши навешав на уши...

[ADDED=AudioKiller]1111697125[/ADDED]
Harroth, Наврядли. Это 1 - нестандартно, 2 - слишком большая мощность. Можно на базе какой-нить микросхемы сделать.

[WEST]

А смысл огород городить? Стабилизатор может и улучшает звук, но не столь значительно, как хотелось бы, а порой и вообще незаметно. Для большинства усилителей его и вовсе не надо. На мой взгляд, использовать стабилизатор целесообразно в двух случаях:
1. Усилитель интегральный и вам охота получить от него всю приведенную в даташите мощность.
2. Усилитель работает с импульсным источником питания, тогда дополнительный линейный стабилизатор поможет отфильтровать ВЧ помехи, но при этом он будет работать на большую емкость и иметь высокое выходное сопротивление на ВЧ- в общем, не стабилизатор, а активный фильтр. Организовать высокое выходное сопротивление на ВЧ несравненно проще, чем обеспечивать коэффициент подавления помех 60 дБ на частотах в порядка МГц.
В остальных случаях стоит оставить усил в покое и потратить деньги на лучшую акустику - разница в звуке от такой замены несравненно больше. Думаю, не стоит объяснять, что та же система с усилом на LM3886 как ни старайся, но на S90 весьма поганенько звучит, вне зависимости от того, есть стабилизатор или его нет, а на 100АС-063 намногооо лучше даже без стаба.

[Harroth]

AudioKiller: а можно как-нибудь по-подробнее про микросхему?

Слышал, что лм-ки висящие на разных обмотках можно соединять последовательно, но если мне надо двуполярное 50 В, то поидее нужен транс на 4*25В плюс силовая обвязка для каждой микросхемы, а это уже слишком громоздко.

Господа эксперты, поделитесь кто-нибудь пожалуйста знаниями или литературой как расчитать схемку типа стабилитрон+операционник+силовой транзистор...

[Olegyurich]

Если подходить с Вашей точки зрения, то выходным сигналом усилителя являются гармоники, которые он создает в питающей сети.

Ну давайте еще помехи по сети от усилителя со стабом и без рассмотрим . А вообще как БП влияет на усилитель, так и наоборот. На самом деле, можно легко проверить предмет спора смоделировать в Микрокапе БП с пульсациями, с нестабильностями, и посмотреть, как это влияет на работу какого-нибудь усилителя.
[OFF]Я ничего не пытаюсь Вам доказать - если Вам кажется, что со стабилизатором будет лучше - делайте со стабилизатором.

[Эзотехник]

можно легко проверить предмет спора смоделировать в Микрокапе БП с пульсациями, с нестабильностями, и посмотреть, как это влияет на работу какого-нибудь усилителя.

А кто сделает точную модель трансформатора ? В 7-м микрокапе она имеет всего 4 электрических параметра - мощность, индуктивности первички и вторички, коэффициент связи. Многочисленные нелинейности не учитываются.

[Olegyurich]

Можно смоделировать без трансформатора - взять источник постоянного напряжения, источник пилы - пульсации, и какой нибудь медленно меняющийся сигнал, имитирующий изменения напряжения в сети, можно также взять какой нибудь источник, имитирующий изменение напряжения питания в зависимости от потребляемого тока - например такой же источник, как ток с которого подается сигнал на усилитель. Я понимаю, что такая модель далекаот реальной, но многие процессы на ней увидеть можно - кстати вместо последнего можно просто сделать сопротивление главного источника ненулевым - мы отследим как просадка питания скажется на работе усилителя.

[AudioKiller]

Olegyurich,

как БП влияет на усилитель, так и наоборот.

Это в тему "влияние нагрузки на блоки питания", пожалуйста.

смоделировать в Микрокапе БП с пульсациями, с нестабильностями, и посмотреть, как это влияет на работу какого-нибудь усилителя

Если "какого-нибудь", то все и так понятно, если говорить о высококачественном, где должны быть учтены все мелочи - программные модели слишком грубы для этого. Тот, кто занимался такими вещами хорошо это знает.

Я ничего не пытаюсь Вам доказать - если Вам кажется, что со стабилизатором будет лучше - делайте со стабилизатором

Мне ничего доказывать не нужно. За 20 лет профессиональной работы сталкивался со многим. Вы ведь множество людей в заблуждение вводите...

Немного звукотехник,
Смотря что Вам нужно. Если в общих чертах, подойдет та модель, которая заложена в программу. Если нужны "тонкие" вещи, то любая модель будет так же отличаться от реальности, как секс от разговора о нем в форуме (посмотрите в моем предыдущем посте - это очень упрощенная формула, она не учитывает кучу вещей).
На самом деле стабилизатор нужен или чтобы выжать максимум из микросхемы, или сделать действительно настоящий Hi-End.

[Fenyx]

Я понимаю, что такая модель далекаот реальной, но многие процессы на ней увидеть можно - кстати вместо последнего можно просто сделать сопротивление главного источника ненулевым - мы отследим как просадка питания скажется на работе усилителя.

Ну я делал так, когда проектировал (чтобы рассчеты проверить - все как то спокойнее когда несколькими способами один результат получается - потом не переделывать): вместо транса - источник переменного напряжения, последовательно с сопротивлением (как у транса). Диодный мостик, фильтр. Все это на микруху работает. Нагрузка чисто активная (для прикидки пойдет, позже экв схему динамика подставлял). Ну и что, пульсации и просадку на пиках хорошо промоделировать можно, а вот нелинейности не меняются: толи не может он их рассчитать, толи и правда нету разницы.

[Yauhen]

Apos:
Насчёт нагрузки - почти «в точку». Не бандпасс, а ФИ, но гудел он на одной частоте – 40Гц, да ещё на уровне –1дБ от максимальной мощности: испытания всё-таки.
Насчёт использования аккумуляторов. Что-то в этом есть. Надо пробовать.
Что до авторитетного мнения уважаемого Линкса, то я привык не воспринимать просто так, без проверки, никакие заявления никаких авторитетов. Это моя слабость.
Думаю, нельзя делать глобальные заключения типа «стабилизаторы не катят», «тупиковый путь». К чести автора, он предварил последнее аббревиатурой «ИМХО».

Olegyurich (на #65):
Эх, залужу…» (на #61):
Чтобы спорить предметно, нужны цифры. Хорошо систематизированной информации у меня на данный момент нет. Но если хотите аргументы «навсикдку» - пожалуйста.
1. Вопрос. Каковы ЗНАЧЕНИЯ АМПЛИТУД пульсаций с частотами в десятки и сотни килогерц на выходе выпрямителя (стабилизатора) при работе усилителя и блока питания в штатном режиме, без перегрузок того и другого? Пока их нет, непонятно, о чём мы говорим.
2. Вопрос. Почему делается вывод, что без стабилизатора пульсации будут меньше влиять на звук?
3. «…нужно куда-то девать тепло, высаживаемое на нем». Тепло, выделяемое на транзисторах грамотно рассчитанного стабилизированного БП, очень невелико. Лучше не верьте мне, а возьмите и проверьте.
4. Насчёт «большого запаса по току». Не нужен большой, если система спроектирована грамотно. ИМХО, достаточно 25-30%. Дальше должна срабатывать защита.
Первые два вопроса уже были заданы ранее. Вразумительных ответов не последовало.

[лысый]

Yauhen,

Чтобы спорить предметно, нужны цифры...
Первые два вопроса уже были заданы ранее. Вразумительных ответов не последовало

1. Стоит задаться конкретными цифрами по пульсациям в питании на указанных частотах, как выяснится, что для их достижения нужен фильтр, возможно хороший фильтр, но не стабилизатор.
2. Стоит задаться конкретными цифрами в параметрах усилителя, как выяснится, что они достижимы и без стабилизатора.

Правда, задаваться цифрами практически невозможно, если нужен усилитель, который "ещё лучше".

[Fenyx]

лысый, не передергивай, есть что сказать - говори конкретно, а не "стоит задаться". Оно конечно того стоит. А вот чего и скока вешать в граммах - это и надо определить!

[Olegyurich]

Тепло, выделяемое на транзисторах грамотно рассчитанного стабилизированного БП, очень невелико.

Вы имеете в виду аналоговый стабилизатор или импульсный? КПД аналогового стабилизатора имеет предел, каким бы хорошим он не был, в зависимости от того, какие колебания входного напряжения он должен стабилизировать.

[Yauhen]

лысый,
1. Приведите, пожалуйста, формулу для расчёта Кпульсаций на частоте 100000 Гц.
2. См. аргументы в посте #78 (Fenyx), #80, #84 (Audiokiller).

Я помню реплику про лбы, отполированные граблями. Что касаемо меня, делаю усилители и акустику в основном ради получения удовольствия от процесса и результата – а зачем ещё нужно хобби?

На одной из соседних веток кто-то сказал, мол, народ, делайте акустику с душой, тогда она действительно будет звучать. Может, для начинающих это покажется смешным, но весь мой опыт подтверждает правоту этого высказывания.
Независимо от того, что именно Вы делаете, творИте с душой, и воздастся Вам.

[ADDED=Yauhen]1111844283[/ADDED]
Olegyurich,
Импульсные на этой ветке мы не обсуждаем.
Дело в том, что стабилизатор питания УМЗЧ ведь не всё время работает на пределе. Пик-фактор музыкального сигнала принято считать равным 3 или около того. Т.е., без искажений усилитель может работать на среднем уровне в 1/10 от максимальной мощности, потребляя по полной программе лишь в форте-фортиссимо.
А Вы часто слушаете музыку с уровнем 110 дБ (87+20+3)? Что это за фонограммы? И как долго можно такое выдержать?

[лысый]

Fenyx, да ничего я не передёргиваю. Просто действительно, если у меня там вместо слов "конкретные цифры" подставлять конкретные цифры, то получится клочок техзадания. И я очень сильно сомневаюсь, что это нельзя будет сделать без стаба.
Yauhen,

1. Приведите, пожалуйста, формулу для расчёта Кпульсаций на частоте 100000 Гц.

Ничего себе заявочки. Могу дать только совет. Из анализа схемы вашего уся определите, какие пульсации в питании на этой частоте допустимы в вашем случае. И сделайте фильтр, который с учётом нюансов потребления вашим усем даст нужный результат.

2. См. аргументы в посте #78 (Fenyx), #80, #84 (Audiokiller).

Видел. Аргументов там не густо.

Что касаемо меня, делаю усилители и акустику в основном ради получения удовольствия от процесса и результата – а зачем ещё нужно хобби?

Нижайший поклон. Но по жизни часто удовольствие от процесса очень плохо совмещается с достижением результата.

[Olegyurich]

To Yauhen: хорошо, допустим усилитель мощностью 100 Вт, АБ - слушаем на 10 Вт средней громкости , пики до 100 Вт нечасто при нагрузке 4Ом. Приблизительно прикинем: питание вых.каскада не менее +-30В, на практике больше. Ток при этом - 7.5 А. Допустим на конденсаторе при ХХ - 45В, при 7.5 А - 35В. При мощности 10 Вт ток порядка 2.5 А, при этом на конденсаторе, допустим 40 В. Получаем, что при вых.мощности 10 Вт на стабе рассеивается 12.5 Вт - прриблизительно. Для 100 Вт - 17.5 Вт, так что при большей мощности КПД даже может быть выше при определенных условиях.
P.S. Я слушаю на средней громкости 1-2 Вт, не более. Но раз мы уже говорим о стабильном питании высококачественного усилителя, оно должно быть таким во всем диапазоне его мощностей, не так ли?

[ADDED=Olegyurich]1111848363[/ADDED]
ИМХО с душой - значит подходить к делу ответственно и делать аккуратно. Так что чем больше души, тем лучше. Правда душа должна подкрепляться мозгом, иначе ...

[Yauhen]

по жизни часто удовольствие от процесса очень плохо совмещается с достижением результата.

Тогда мне Вас искренне жаль. Существует и другая реальность.

Olegyurich,
Здесь такие расчёты не годятся. Нужно обсчитывать динамическую модель измемения нагрузки регулирующего транзистора за полупериод. Реально при питании усилителя от стабилизатора +-30В и СРЕДНЕМ за ПОЛУПЕРИОД токе 5А регулирующий транзистор лишь обозначает нагрев. Я пробовал. А Вы?

Ну, о наличии мозга – это, скорее, медицинское… Тут уж слово врачам.
Об ответственности (перед кем?) тоже, имея бездну времени, можно долго и бесплодно дискутировать.
К тому же, Вы совершенно меня не поняли. Речь шла не о малой надёжности, а о реальных условиях эксплуатации. Само собой, БП должен обеспечивать функционирование питаемого устройства и в граничных условиях.

[лысый]

Yauhen, на твою жалость нужен посыл. Но ладно, инет и так дело удалённое.