Источник фантомного питания 48В.

[real64]

Для работы конденсаторных микрофонов требуется источник фантомного питания, как правило 48 В. В моем стареньком, но хорошем звуковом интерфейсе E-mu 0204 такового нет. Соответственно либо покупать (неспортивно) - либо делать самому. Начинал со сборки типовых схем, коих в интернете вагон и маленькая тележка. Но как то ни одна не прижилась. Либо не нравилась в плане надежности, либо качественные показатели, либо собрана на экзотических микросхемах. Поэтому пришлось что-то прикидывать самому. От импульсных отказался сразу, так как не хотелось бороться со специфическими помехами.
Одним из вариантов была вот такая схема с умножителем на три на входе, последовательно-параллельным, стабилизатором на LM317 c доп. транзисторами, защищающими микросхему от высокого напряжения и стабилизирущими выходной ток , на вход которой подавалось переменное напряжение с какого-то
18 В трансформаторного адаптера в формфакторе сетевой вилки

Все было хорошо (почти) . Только трансформатор немного гудел. Так как таких у меня больше не было. Утроитель заменил на умножитель на 4. Стало возможным использовать 12 В трансформаторные адаптеры, коих сейчас от старых роутеров осталось немерянно.
Упомянутое почти это образование земляных петель (или может быть чего-то еще, подверженного помехам от ЭМИ) на участке трансформатор-сетевой провод-выпрямитель. Пусть уровень этих помех и не очень большой, но хотелось от них избавится. Так же хотелось выкинуть этот 12 В адаптер и запитаться от 12 В постоянного тока.

Что опять импульсный преобразователь? Не совсем. Требуемая мощность небольшая - соответственно можно применить модифицированного Ройера с синусом на выходе.

Собрал по этой схеме. В трансформаторе применил чашечный сердечник Ч26 из феррита 2000 НМ. Соответственно умножитель со входа слился.
Устраивает полностью. Подключаю два конденсаторных микрофона.
Резисторы 6,8 кОм и разделительные конденсаторы не показаны. Думаю, если кому понадобится - прикрутит сам. А может быть это уже никому не нужно?
Теперь прикинул еще вариант параллельного стабилизатора на выход Роййера, попроще, с использованием TL431. Пока сам не собирал.

[minimalman]

Offтопик:
Я бы сделал простенький генератор синуса 40кГц на 072+ЭП, нагрузил на трансформатор с 2 обмотками, стабилизацию оптическую (или даже гальваническую можно, помех там немного). Помех должго быть меньше за счёт отсутствия импульсного напряжения на транзисторах (кстати, можно увидеть напряжения и токи на обмотках тра-ра?). Вых. фильтр - LC+ARC. Ещё имхо ||й стаб на выходе источника напряжения - плохая идея, особенно с учётом микроамперной нагрузки.

[IVX]

разве 48в нагрузка микроамперы, если 6.8К да два резистора, да если ещё 2 канала? На днях тоже думал про такой БП с 5В юсби. Не нашёл ничего готового, видимо, если придется, сделаю на отдельном PWM чипе и мосфет к нему, оба в сот-23.
На счёт боязни SMPS в малошумящих дивайсах, вот вам пример: TPS65130 делает из юзби питания +/-7В для АЦП с ДД 128дб(А)ю Понятно, что SMPS помещён в самый дальний угол РСВ в 28мм до чипа АЦП, да ещё и отгорожен от АЦП забором из солид-полимер конденсаторов, чтоб получить столь низкий шум.

[real64]

Я бы сделал простенький генератор синуса 40кГц на 072+ЭП, нагрузил на трансформатор с 2 обмотками

Подобное я делал на LM1875 (частоту снижал до звуковой) - не понравилось. Микросхема грелась, несмотря на приличный радиатор.

можно увидеть напряжения и токи на обмотках тра-ра?

При случае разберу, подключу осциллограф и сфотографирую.

||й стаб на выходе источника напряжения - плохая идея, особенно с учётом микроамперной нагрузки.

Нагрузка там с десяток мА. На ветку стабилизатора я оставил 10-15 мА. Кому-то жалко потратить лишний ватт? Мне -нет.

---------- Сообщение добавлено 08:53 ---------- Предыдущее сообщение было 08:40 ----------

Не нашёл ничего готового, видимо, если придется, сделаю на отдельном PWM чипе и мосфет к нему, оба в сот-23.
На счёт боязни SMPS в малошумящих дивайсах, вот вам пример: TPS65130 делает из юзби питания

Я тоже не нашел ничего готового. А подобные микросхемы (кстати приобрести подобную здесь и сейчас и незадорого - достаточно нетривиальная задача) позволяют сделать гальваническую развязку? В моих условиях - обязательное требование.

[IVX]

увы, это только два буста с 5в до +15-16в и инверсный -15-16в, не более того. Для развязки потребуется транс, который по идее, есть в любом 5в USB чарджере, желательно приличном, чтобы по EMC реально сертифицирован(эппл, самсунг, хуавей, сяоми итп). Был у меня лет 10 назад проект с требованиями бесшумности и за 3коп, самому смешно, но получилось использовать условно бесплатный tl494 как LLC контроллер, в резонансном SMPS +.-15в 100мА. Ща поищу.


---------- Сообщение добавлено 15:04 ---------- Предыдущее сообщение было 14:29 ----------

Как видите, здесь есть выключатель, для питания от батареи с нулевым потреблением, есть защита от перетока, есть заданный диапазон вольт(UVL=9V/OVL=16V) для работы SMPS.
Транс ETD-20 PC40 с гэпом .3-.5мм, не помню уже, по индуктивностям видно. Всё ультра копеечное, результат по шуму = космос, кпд не очень велик, вроде .9, поскольку частота вроде 250к/100к мах/min и 494 переключается слишком медленно, даже после усиления мосфетами.
За то никаких помех и можно получить 10-50пф первичка/вторичка.

[shura1959]

Устраивает полностью. П

А какой выходной ток обеспечивает преобразователь?

[real64]

Для развязки потребуется транс, который по идее, есть в любом 5в USB чарджере

Но к сожалению этот трансформатор отнесен от устройства на длину питающего шнура - из за этого собственно в основном я и отказался от вилки - адаптера

образование земляных петель (или может быть чего-то еще, подверженного помехам от ЭМИ) на участке трансформатор-сетевой провод-выпрямитель. Пусть уровень этих помех и не очень большой

Был у меня лет 10 назад проект с требованиями бесшумности и за 3коп, самому смешно, но получилось использовать условно бесплатный tl494 как LLC контроллер, в резонансном SMPS

Конечно же это лучше примененного мной Ройера, но сложнее, я бы в силу своей лени, для фантомного питания, в единственном экземпляре не смог бы себя заставить сделать что-то подобное.

[IVX]

ну, я удалять схему не буду, многим неленивым она понравится, поскольку степень оптимизации тут уровня "ложка" ;)

[real64]

А какой выходной ток обеспечивает преобразователь?

20-25 мА с обмотки подключенной к стабилизатору фантомного напряжения при напряжении на выходе около 60 В и 20-25 мА с обмотки, предназначавшейся для подключения двуполярного выпрямителя +,- 15 (планировал встроить сюда же микрофонный усилитель) - пока эту обмотку нагрузил соотв. резистором.

---------- Сообщение добавлено 10:33 ---------- Предыдущее сообщение было 10:32 ----------

ну, я удалять схему не буду,

Ни в коем случае !!!

[shura1959]

real64, Спасибо. А от аккумулятора 12В не пробовали запитывать, куча проблем снимается (помехи сети, земляные петли, и пр.)?

[Igor EV]

real64, спасибо!

Выскажу свои соображения, появившиеся в результате многих экспериментов.
Поскольку микрофонный усилитель представляет собой по сути инструментальный усилитель, рассмотрим схему:

К XLR-разъему подключим два резистора (R6, R7) и измерим уровень шумов с включенным и выключенным фантомным питанием. Если источник фантомного питания не слишком плохой, а резисторы R6 и R7 имеют небольшой разброс, уровень фона и шумов не будет зависеть от того, включено фантомное питание или нет.
Теперь закоротим один из резисторов (или параллельно ему подключим конденсатор емкостью 20мкФ или больше). Мы увидим, что уровень фона и помех существенно вырос. В моем эксперименте уровень фона был -70 дБ (при Ку микрофонного усилителя 60дБ)! Причем шум был не только на частотах кратных 50Гц, но по всему диапазону частот вплоть до 20 кГц. Почем так? Потому что в моей схеме фантомного питания применена микросхема LM317, которая шумит.
Можно даже подсчитать уровень шумов, учитывая сопротивления резисторов R1-R6, которые по сути являются делителем напряжения шума, поступаемого от фантомного блока питания. Приблизительно так:
уровень шумов на выходе усилителя = 0.32мВ (полная шкала = 1В; 0.3мВ = -70дБ)
Ку = 1000
уровень шумов на входе = 0.32мкВ
Делитель на входе ослабляет сигнал примерно в 46 раз, значит уровень шума фантомного источника = 0.007мкВ
На мой взгляд 0.007мкВ - просто фантастика. Так не бывает. У меня где-то ошибка?

Следующее наблюдение. На схеме показана цепочка C1R5. При включении этой цепочки на выходе усилителя "гуляет" напряжение по случайному закону. Уровень фона/шума плавает от -40дБ до -90дБ. Почему так - не понимаю.

Проведем мысленный эксперимент. Подключим ко входу конденсаторный микрофон. Предположим, микрофон разбалансирован. Уровень фона/шума возрастет. Вопрос: насколько разбалансированными могут быть реальные микрофоны? Стоит ли на это обращать внимание?
Если переформулировать вопрос, то он будет звучать так: насколько шумным может быть источник фантомного питания, чтобы в случае применения реальных микрофонов этот шум был непринципиальным.
К примеру, вот схема:
https://sound-au.com/project96.htm
Автор говорит, что уровень шума в этой схеме примерно 10мкВ. Не очень хороший показатель, но автор не парится. Так насколько малошумящим должен быть источник фантомного питания?

В заключение приведу свою схему:

Настройка: первоначально микросхему LM317 не устанавливать. Параллельно C5 включить резистор 2К и подбором R1 установить напряжение 51...52В на эмиттере T1. Дополнительный транзистор T1 работает не только как фильтр, но и обеспечивает плавное нарастание напряжения на входе LM317, что защищает ее, пока не заряжен выходной конденсатор C7.
Далее впаиваем микросхему и подбором R4 устанавливаем требуемое напряжение на выходе.

[IVX]

вы не можете использовать LM317 с пределом 40в, но LM317HV с 60в, сколько у неё шума при 48в выхода я не в курсе, но кто вас остановит дать вместо 100мкф, 470 и обрушить этим шум регулятора в бездну? Ваши скачки от -40дБ до -90дБ похоже вызваны ненадежностью самого замера, шум там должен быть тоже очень небольшим, правда я бы рекомендовал использовать взвешенное-А значение, чтобы не перепутать слышимый шум с вч помехой итд. Почему вы сочли 1в как 0дб, кстати?

[real64]

А от аккумулятора 12В не пробовали запитывать, куча проблем снимается (помехи сети, земляные петли, и пр.)?

Не вижу смысла. Блок фантомного питания собран в корпусе компьютерного БП. На вход преобразователя подаются 12 В с внешнего ИП. Трансформатор преобразователя успешно отсекает -"помехи сети, земляные петли, и пр.", а в силу малой длины и экранирования металлическим корпусом вторичные цепи преобразователя этого мусора почти не собирают .

[Igor EV]

вы не можете использовать LM317 с пределом 40в, но LM317HV с 60в

Как раз могу В даташите написано, что между входом и выходом LM317 должно быть не более 40V:

То есть на вход я могу подать хоть 150В, главное чтоб на выходе было не более чем Uвх-40В.

, сколько у неё шума при 48в выхода я не в курсе, но кто вас остановит дать вместо 100мкф, 470 и обрушить этим шум регулятора в бездну?

Это не работает. Я проверял. Шум получается такой же.

Ваши скачки от -40дБ до -90дБ похоже вызваны ненадежностью самого замера, шум там должен быть тоже очень небольшим, правда я бы рекомендовал использовать взвешенное-А значение, чтобы не перепутать слышимый шум с вч помехой итд.

Что значит ненадежность замера? Я использовал SpectraPlus в реальном времени. При визуальном наблюдении уровень шума/фона скачет от -40 до -90дБ. Исключаю конденсатор, и уровень шума/фона становится постоянным. Возможно шумит конденсатор - я не проверял (надо будет проверить).

Почему вы сочли 1в как 0дб, кстати?

Да, здесь ошибка. У меня на самом деле 0дБ=2В. Т.е. в рассчетах уровень шума занижен в 2 раза. Но все равно, величина шума/фона 0.014мкВ мне лично кажется фантастической.
Прошу всех заинтересованных произвести замеры у себя.

[real64]

Выскажу свои соображения, появившиеся в результате многих экспериментов.

Игорь, спасибо - очень интересно, и даже сразу как-то много информации. надо подумать.

Прошу всех заинтересованных произвести замеры у себя.

Вот что у меня получается в спектраплюс при открытом входе (без резисторов) включенном фантомном питании и максимальном усилении +65 дБ (Emu 0204).

Ссылка на записанный файл https://yadi.sk/d/emqBkkERBPAUOw в котором последовательно примерно по 15 сек в левом канале записано:
1) 620 Ом на входе с фантомным питанием;
2) 620 ом на входе без питания;
3) открытый вход без питания;
4) открытый вход с питанием;
Правый канал - подключен конденсаторный микрофон.

---------- Сообщение добавлено 14:14 ---------- Предыдущее сообщение было 14:04 ----------

Сообщение от IVX
вы не можете использовать LM317 с пределом 40в, но LM317HV с 60в
Как раз могу В даташите написано, что между входом и выходом LM317 должно быть не более 40V:

У меня в схеме с LM317 применено решение производителя для входного напряжения превышающего 40 В.

[Igor EV]

real64, спасибо!
Насколько я понимаю, все Ваши тесты проводились с одинаковыми резисторами на XLR-входе? Т.е. когда вход сбалансирован?
Попробуйте еще записать так, как в моем сообщении: вывод 2 XLR соединен с выводом 1 через резистор 150 Ом. А вывод 3 XLR соединен с выводом 1 напрямую без резистора. Таким образом получим несбалансированный вход, и весь фон/шум с фантомного питания попрет на вход усилителя.

[minimalman]

разве 48в нагрузка микроамперы

В смысле - очень мало.

вот вам пример

Как обычно, всё определяется кривизной рук и у чисто линейной схемы больше шансов в домашних условиях.

Микросхема грелась, несмотря на приличный радиатор.

Если там в нагрузке 5Вт и КПД при низком питании 50%, то да, 100кв. см. вынь ло положь. Дискретные схемы гибче в этом плане.

При случае разберу, подключу осциллограф и сфотографирую.

Не стоит так напрягаться, хватит и данных с виртуальной схемы.

На ветку стабилизатора я оставил 10-15 мА. Кому-то жалко потратить лишний ватт? Мне -нет.

Мне видится проблема в балласте. Сам выход умножителя при небольших нагрузках - генератор напряжения (27Ом - ни о чём), а параллельный стаб превращает его в токовый выход, коротя заряженные конденсаторы.

tl494 как LLC контроллер

Красиво. Но не вижу нагрузки выхода 494й.

[Igor EV]

У меня в схеме с LM317 применено решение производителя для входного напряжения превышающего 40 В.

Да, я это как раз заметил. А в моей схеме применено другое решение - за счет доп. транзистора обеспечивается плавное нарастание напряжения, поэтому LM317 не пробивается (выходной конденсатор успевает зарядиться намного быстрее, чем разность потенциалов между входом и выходом LM317 превысит 40В).

[IVX]

нуу, спектраплас в реальном времени, это такое, тут главное, что за ацп в деле, у вас, судя по всему какой-то шлак с небалансным входом, отсюда и ненадёжность показаний, не вижу другой причины скакать шуму в аудио полосе после 300ом/470мкф.
На счёт 150в на лм317, даже не сомневайтесь, порвёт её с характерным звуком "чик", а вообще все эти пределы даются с запасом, и для +100С температуры, или сколько там в спецификациях, так что для себя 1шт можно, а вот на 1000шт уже будет геморно перепаивать 30% ))
Так, теперь вы взяли за 0дб 2в, зачем?? Может правильнее считать С/Ш как все в отношении выходного напряжения 48в? Получите какой-то С/Ш на выходе питателя, потом добавите CMRR и всё, увидите шум питания в микрофонном сигнале, который, кстати говоря, физически ограничен броуновским движением молекул азота т.е. ваш шум питания там окажется вообще ни о чём.

[Igor EV]

IVX, я выложу свои WAV-файлы позже (сейчас просто нет времени) и прокомментирую насчет "шлак с небалансным входом". Пока что без комментариев, поскольку это будут только слова.

Насчет 150В - внимательно изучите это: http://www.leoniv.diod.club/articles/pdf/hvreg.pdf
При желании Вы можете найти оригинальный документ от National Semiconductor.