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.

[mihail_]

Да при изменении напряжения сети от 190 до 240в это нужно нужно учитывать, но в тоже время 8А это пиковый ток после превышения которого сработает защита, а средний ток будет намного меньше и в основном определяться током покоя усилителя, я понимаю, что каждый должен определить для себя требуемые параметры, ведь 8А*37в это почти 300вт отдаваемой мощности, средний же пик фактор музыкального сигнала составляет ~3 и при мах мощности усилителя 100вт, средняя не превысит 30вт. Просто нужно выбрать для себя (или из параметров имеющегося транса) такое выходное напряжение стабилизатора при котором будет наименьшее падение на регулирующем транзисторе при сохранении режима стабилизации во всем диапазоне дестабилизирующих факторов, таких как мах выходная мощность усилителя, изменение напряжения питающей сети и т.д.

[киса]

Про мощность выделяемую на регулирующем транзисторе в 12,6 Вт я уже указал в своих постах, а мне тычут, что более 4 Вт не выделяется. Я понимаю, что тут минимализм и всё на грани допустимого, но в сети падение до 190 В и стабилизатор не работает, а 250 В и всё перегревается. Может я не с того начал? Я пытался предотвратить связку усилка и стаба на одной плате. Кстати не желаете осциллографом посмотреть на реакцию усилителя при максимальном прямоугольном сигнале на нагрузке 4 Ома эдак на 20 кГц? Может оказаться, что лучше без стаба! А самое лучшее это послушать музыку, особенно барабаны. Удачи Вам. С уважением, Юрий.

[mihail_]

Михаил, по#416 ответьте пожалуйста.

В рабочем режиме резисторы R19,R20 по схеме #399, (R21,R22 по #417) , R23,R24 в режиме запуска. Транзисторы Q5,Q6 в рабочем режиме закрыты, при срабатывании защиты они замыкают стабилитроны (TL431) тем самым делая напряжение стабилизации равным "0", и выключая регулирующие транзисторы. Да ток коллекторов транзисторов Q5,Q6 будет максимальным при разрядке конденсаторов С5,С6 , но как показывает практика, максимальные эксплуатируемые параметры транзисторов не превышаются, силовые транзисторы быстро закрываются, все работает.

---------- Сообщение добавлено 00.33 ---------- Предыдущее сообщение было 00.13 ----------

Про мощность выделяемую на регулирующем транзисторе в 12,6 Вт я уже указал в своих постах, а мне тычут, что более 4 Вт не выделяется. Я понимаю, что тут минимализм и всё на грани допустимого, но в сети падение до 190 В и стабилизатор не работает, а 250 В и всё перегревается. Может я не с того начал? Я пытался предотвратить связку усилка и стаба на одной плате. Кстати не желаете осциллографом посмотреть на реакцию усилителя при максимальном прямоугольном сигнале на нагрузке 4 Ома эдак на 20 кГц? Может оказаться, что лучше без стаба! А самое лучшее это послушать музыку, особенно барабаны. Удачи Вам. С уважением, Юрий.

Юрий все верно, нужно учитывать все дестабилизирующие факторы, просто хотелось добиться максимальных параметров схемы. Согласен с Вами и с тем, что все определяет прослушивание музыки.

[MAXIM_A]

Решил добавить фильтры, не помешает....

[FAI4]

Транзисторы Q5,Q6 , при срабатывании защиты они замыкают стабилитроны (TL431) тем самым делая напряжение стабилизации равным "0", и выключая регулирующие транзисторы. Да ток коллекторов транзисторов Q5,Q6 будет максимальным при разрядке конденсаторов С5,С6 , но как показывает практика, максимальные эксплуатируемые параметры транзисторов не превышаются, силовые транзисторы быстро закрываются, все работает.

- при срабатывании защиты транзисторы Q5,Q6 полностью открываются в режиме насыщения (как электронные ключи)

При этом ток коллектора их будет определятся (опишу для верхнего плеча):

1. током разряда емкости С13 (22 мкФ)
2. через цепочку Б-Э (VT9) и стабилитрон VD5 должен закоротить на разряд выходную емкость С23 (2200 мкФ)

Выдержит ли маломощный ключ разряд емкости 2200 мкФ, заряженной до 45В - ?
(конечно там -5В - на стабилитрон и часть тока уйдет в нагрузку, но все же...)

Поэтому нужно ограничить максимальный ток Q5,Q6, включением ограничивающего резистора Rогр = 40В / Ikmax.


Также не совсем хорошо построено управление VT9.
Получается что напряжение стабилизируется отнсительно рабочей точки (перепаду на Б-Э VT9)
Это не здорово, с учетом того что также здесь БОЛЬШИЕ токи и нет никакого ограничия тока управления.

Также недостаток - зависимость напряжения стабилизации от температуры VT9.
При прогреве схемы напряжение на выходе упадет примерно на 0,5В (из-за снижения перепадения напряжения Б-Э от разогрева VT9)

[MAXIM_A]

Вначале правилно, ключ Т5 откроется, а Т9 закроется, и ёмкость 2200мкф будет разряжаться по другим цепям.

[mihail_]

Добрый день FAI4, по первому пункту вы правы, а вот по второму немного не так, вы не учли, что полярность прикладываемого напряжения к б-э переходу (VT9) при срабатывании защиты будет обратная, т.е. запирающая, переход просто запрется, как и p-n-p транзистор. Насчет термостабилизации Вы немного преувеличиваете, во первых с чего греться транзистору на нем рассеивается всего 25мвт, во вторых температурный коэффициент для кремневого p-n перехода равен -2,2мв/С и при изменении температуры в 50С будет равно -110мв, да здесь и не ставилась задача сделать прецизионный стабилизатор. Разряжаться выходная емкость (у меня стоит 22000мкф) будет через нагрузку.

[FAI4]

Приношу извинения.
Действительно ошибся при анализе работы схемы с с полярностью VT9.

Базовый ток для VT9 задается резистором R21 и при срабатывании защиты Ik(VT5) составит 7мА в устоявшемся режиме

По схеме указана заниженная рассеивая мощность для резисторов (опишу для верхнего плеча):
R19 - по схеме 0,5Вт, реально - 0,67Вт (постоянно в рабочем режиме), значит нужен не менее 1 Вт.
R7 - будет выделяться примерно 0,4Вт (при срабатывании защиты), значит нужен не меньше 0,5Вт (указать на схеме!)


Для чего нужна цепочка VD1 R11 - ?

[MAXIM_A]

Да, R19=2,4k, зачем такой большой ток?

[FAI4]

Да, R19=2,4k, зачем такой большой ток?

Ток получается 16,7мА.

Из них 3 мА - это минимум для стабилитрона.
Остальное, чтобы "превозмочь ток", который с противоположной стороны течет через R15 , т.е. остается 13мА.

Но в целом на R15 может понадобиться до 19мА.
Поэтому и 2,4 кОм будет маловато.

Лучше увеличить R15 в 2-3 раза (до 1_1,5кОм), тогда R19 можно будет увеличить с 2,4 до 3,9 кОм, что снизит рассеиваемую на нем мощность с 0,67Вт до 0,4Вт.

Для полевого транзистора ток вообще не нужен.
Это лишь вопрос скорости рассасывания заряда на затворе.
Но здесь не ключевой режим.

Зачем такие относительно большие токи управления коммутируются (порядка 10мА) - ?

[MAXIM_A]

Понял, схема взята из биполярного варианта, и просто поставили полевик....
Возник такой вопрос, можно не объединять землю по выходу?
А сделать, как обычно, общую землю по входу, чтобы использовать стандартный выпрямитель с тремя шинами питания: + - 0

[mihail_]

Приношу извинения.
Действительно ошибся при анализе работы схемы с с полярностью VT9.

Базовый ток для VT9 задается резистором R21 и при срабатывании защиты Ik(VT5) составит 7мА в устоявшемся режиме

По схеме указана заниженная рассеивая мощность для резисторов (опишу для верхнего плеча):
R19 - по схеме 0,5Вт, реально - 0,67Вт (постоянно в рабочем режиме), значит нужен не менее 1 Вт.
R7 - будет выделяться примерно 0,4Вт (при срабатывании защиты), значит нужен не меньше 0,5Вт (указать на схеме!)


Для чего нужна цепочка VD1 R11 - ?

Добрый вечер FAI4, это как раз и есть цепь запуска стабилизатора, без неё он будет закрыт, после запуска стабилитрон закрывается и далее не влияет на работу,(основная фишка этого стабилизатора). Почитайте с 15-16 странице,там все подробно написано.
Все сопротивления определяющие токи через стабилитроны нужно считать для конкретного вх/вых напряжения, я не делал вых более 38в, вход 42в, соответственно и токи через стабилитроны у меня меньше, ток базы VT9 в моей схеме -6,1-6,5ма,

Базовый ток для VT9 задается резистором R21 и при срабатывании защиты Ik(VT5) составит 7мА в устоявшемся режиме,

Светодиод должен светиться.

---------- Сообщение добавлено 20.34 ---------- Предыдущее сообщение было 20.15 ----------

Понял, схема взята из биполярного варианта, и просто поставили полевик....
Возник такой вопрос, можно не объединять землю по выходу?
А сделать, как обычно, общую землю по входу, чтобы использовать стандартный выпрямитель с тремя шинами питания: + - 0

Что здесь непонятного, схема обсуждается и эволюционирует с 15стр. Первоначальный вариант из "Радио", автор Орешкин.

[FAI4]

Все сопротивления определяющие токи через стабилитроны нужно считать для конкретного вх/вых напряжения, я не делал вых более 38в, вход 42в, соответственно и токи через стабилитроны у меня меньше, ток базы VT9 в моей схеме -6,1-6,5ма,

- нужно обсуждать конкретную схему, а потом оговаривать поправки для иного напряжения.

Наверное стоит настроить схему на напряжение +/-40 (42)В как наиболее употребляемое.
(Больше - так по мне это уже экстрим.)

В целом схема вполне работоспособная, только есть пара замечаний.

Замечание 1.
в дискусии по тестированию одной из предварительных схем было отмечено, что если использовать стабилитрон в цепи ОС, то качество стабилизации оказывается выше (и по звучанию самого усилителя), чем при использовании обычного делителя.

Это понятно.
Т.к. выше К передачи по цепи ОС.
Т.е. качество стабилизации ВАЖНО для хорошего звука.

В данном стабилизаторе К передачи в цепи ОС довольно низкое (это Б-Э переход VT9)

Тогда достаточно легко поднять Качество стабилизации, если применить стандартный дифкаскад (пара маломощных транзисторов никак не повысят стоимость БП ).
Заодно полностью освободимся от температурной зависимости выходного напряжения (от изменения напряжения Б-Э перехода VT9 при изменении температуры)


Замечание 2.

Нужно понимать, что наличие больших емкостей на выходе стабилизатора ухудшает его качество работы,
т.к. стабилизатор перестает оперативно "видеть" отклонения питания на выходе.
т.к. они "маскируются" большими выходными емкостями.


И здесь уже нужно выбирать какой БП мы строим:
1 . Мощный стабилизатор. который сам хорошо держит напряжение на выходе (без кастылей в виде больших электролитов)
Здесь нужно высокое качество и быстрота действий ОС.
(пример - стабилизатор Одиссей-010. Большие емкости после диодного моста до стабилизатора, а после стабилизатора всего по 200 мкФ на плате)


2. Стабилизатор, который вяло отслеживает изменение напряжения на выходе, а основное качество обеспечивается за счет больших выходных емкостей.

В данном случае я вижу стабилизатор, построенный по второму варианту.

Это тоже вопрос.
Здесь полезно было бы услышать мнение тех, кто экспериментировал с этим.
(либо построить 2 таких стабилизатора и провести сравнительное тестирование.)


Как вариант можно построить схему стабилизатора, который очень чувствителен к изменению выходного напряжения (по первому варианту).
А большие емкости выходные нужно отнести как можно дальше от стабилизатора - подключать их непосредственно на плату УМ к выходным транзисторам усилителя.

Тогда на выходе стабилизатора будет выделятся бОльший сигнал ошибки/управления (из-за наличия сопротивления/емкости проводов от стабилизатора к УМ)
Так можно убить двух зайцев:
1. высокое качество стабилизации
2. использование всех плюсов от наличия больших емкостей по питанию

[Dielx]

Вопросик по #349. Подключил стаб к УМЗЧ. Очень понравилось четкое срабатывание по току. Т.е. при настройке на максимальный ток потребления УМЗЧ, получается своеобразная защита по перегрузке. Кстати очень полезная, не даёт оглохнуть при включении УМЗЧ если ручка громкости вывернута на максимум . Единственное при выключении (выключение сетевым выключателем) может уйти в защиту, а может и не уйти. Причём без разницы работает усилитель на всё мощь или находится в дежурке. Т.е. отрываю от разетки, загораются красн.светодиод и горит минуты 2-3 до частичного разряда ёмкостей после мостика.

[MAXIM_A]

Т.е. отрываю от разетки, загораются красн. светодиод и горит минуты 2-3 до частичного разряда ёмкостей после мостика.

В одном плече, или в обоих?

[Dielx]

В одном плече, или в обоих?

В обоих. Синхронность срабатывания настроил, что-бы не было "печальки" для ВК.

=======================

Защиту выставил на ток примерно в 4А под усилитель! А чтобы стаб не ушёл в защиту при старте от тока заряда ёмкостей, в первичку софт старт, т.е. последовательно с обмоткой транса резистор и параллельно ему реле, включаемое напряжением стабилизатора (в моём случае стандарт 24В).

[FAI4]

Тригерное срабатывание защиты, при полностью исправном усилителе - как-то никомильфо.

Чуть превысил громкость - и снова выключай/включай усилитель.

Может быть сделать ограничение по току, переходящее в отключение спустя например 10-20 сек.
Тогда по индикации перегрузки в БП можно уменьшать мощность либо оставить высокий уровень громкости,
если "очень надо" (если перегрузка в виде коротких неопасных пиках)


Чтобы было если бы у авто сам собой вырубался двигатель при достижении порога перегрева
в самый неподходящий момент (например при обгоне)?

Пусть индицирует и плавно снижает предельную мощность...

[MAXIM_A]

Тригерное срабатывание защиты, при полностью исправном усилителе - как-то никомильфо.
Чуть превысил громкость - и снова выключай/включай усилитель.

Я делаю порог отключения - клип! Как дошёл уровень до ограничения...

[fakel]

Имхо, достаточно индикатора

[Dielx]

Я делаю порог отключения - клип

У меня получилось именно так. 25W "неотпиленой" синусоиды (что мне хватает) с генератора на нагрузку 8 ом на 2канала (точнее на 2 мощных проволочных резистора, что бы не оглохнуть при настройке), дальше срабатывает тригер. Вообще такая система при определённой настройке может спасти акустику если усилитель мощнее.