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.

[AudioKiller]

Olegyurich,
1. Поясните, что имеется ввиду под "нелинейностью" и "искажениями" стабилизатора постоянного тока? И что еще может быть страшного, кроме изменения напряжения (шум, просадка, пульсация) в источнике питания?
2. ...стабилизатор - это аналогичный усилитель...
Совсем даже не аналогичный. Он сам по себе. И даже не усилитель (по определению ). Усилитель может входить в его состав, но это не значит, что нужно рассуждать о его искажениях.

All
Не забывайте, что кроме пульсаций существует "просадка" напряжения, что тоже очень плохо.
И еще. Любой выпрямитель - штука нелинейная по определению. И если потребляемый (импульсами) ток нагрузки имеет низкую частоту, то форма польсаций будет жутковатая. Ее подавить усилителю - сложновато.

[Olegyurich]

Ток в нагрузку течет в т.ч. и через источник питания - чрез конденсаторы, диоды, первичную обмотку, при наличии стабилизатора и через стабилизатор - значит нелинейности стабилизатора, т.е. его элементов - диодов, транзисторов и т.д. вносят свой вклад, другой вопрос какой - существенный или нет и стоит ли этот вклад обменивать на стабильность напряжения. Если питать нестабилизированным напряжением только выходную цепь усилителя, то на мой взгляд применение стабилизатора для нее не нужно, что изменится при изменении напряжения питания скажем эмиттерного повторителя, при условии что токозадающие цепи мы питаем стабилизированным напряжением и при максимальных изменениях питающего напряжения каскад не входит в ограничение?
Мне кажется просто при этом мы перекладываем тепловую мощность, рассеиваемую выходными транзисторами на стабилизатор, возможно это неплохо, но опять же надо пробовать.

[ADDED=Olegyurich]1111488281[/ADDED]

Не забывайте, что кроме пульсаций существует "просадка" напряжения, что тоже очень плохо.

Да о пульсациях вообще по-моему речи нет, для подавления пульсаций нужен не стабилизатор, а фильтр.

[Ромыч]

Не забывайте, что кроме пульсаций существует "просадка" напряжения, что тоже очень плохо.

Ну так это скорей всего означает, что у вас либо фиговые кандеры стоят, с большим для данного применения ESR, либо их емкость маловата. Либо транс хлипкий. Введением стаба здесь уже не поможешь.

[Slava!!!]

Зависят, конечно. Но их легко снизить увеличением конденсатора

Увеличение емкости конденсатора ограничено, в том числе, массогабаритными и экономическими соображениями.

А насчет корреляции - у пульсаций одна частота, а гармоник много.

А что, пульсации имеют синусоидальную форму?
Там тоже полно и гармоник, и комбинационных составляющих с потребляемым током

Хотя если нет ограничений в средствах, можно сделать стабилизатор - хуже от него не будет - но будет ли лучше?

Про ограничения в средствах. Хорошая банка на 10000 мкф стоит заметно дороже мощного транзистора.

Теперь о том, почему со стабилизатором можно снизить емкость конденсаторов после выпрямителя.

В современных УМЗЧ указанная емкость определяется не сглаживанием пульсаций питания 100 гц, а возможностью отдать в нагрузку требуемую энергию на максимуме усиливаемого сигнала.

Отдаваемая энергия равна E=C*dU^2/2, где dU - просадка напряжения.

Очевидно, что увеличив допустимую просадку вдвое, можно в 4 раза снизить емкость конденсаторов.

[Olegyurich]

Отдаваемая энергия равна E=C*dU^2/2, где dU - просадка напряжения.

Это как так?
Если допустим я поставлю очень мощный транс, который не будет просаживаться на максимальной мощности(ну на 0.1в, не больше) - я что на выход БП могу 10 мкФ поставить, скажем? По-моему не в этом дело(ИМХО).

[ADDED=Olegyurich]1111489249[/ADDED]

А что, пульсации имеют синусоидальную форму?
Там тоже полно и гармоник, и комбинационных составляющих с потребляемым током

Это зависит от конкретного БП и конкретного УМЗЧ.

[Yauhen]

Господа, вынужден напомнить об относительности любых знаний. То, что вы получили в своих условиях, может не работать в других. Давайте помнить об этом и не упрекать оппонентов.

Чтобы несколько смягчить позиции, могу предложить два небольших эксперимента.

1. Сторонникам стабилизации.
Подключите к вашему стабилизатору выходной каскад УМЗЧ с реальной нагрузкой, на вход которого подайте с номинальным уровнем меандр частотой 100Гц, 50Гц, 25Гц. Скорость нарастания (спада) импульсов должне быть достаточно высокой, не менее 4-5 В/мкс. И посмотрите осциллографом, что делается на шинах питания. Посмотрите и подумайте.

2. Противникам стабилизации.
Сделайте то же, но без стабилизатора. Только обязательно сделайте. А уж потом говорите о неправоте оппонентов. Обратите внимание на «идеальность» формы пульсаций. Это к вопросу о влиянии «нелинейностей» стабилизаторов.

[Olegyurich]

Ну сделал я. Без стабилизатора. Обычный адаптер на 10Вт. Размах пульсаций около 100 мВ. Сигнал конечно ни фига не синусоидальный - без сигнала - пила, с сигналом картинка очень интересная - комбинация пилы с замазанным импульсом - ну собственно это и без опыта было понятно, был бы больше конденсатор - и пила была бы меньше и импульс. Интересно, что после стабилизатора? Ну амплитуда пилы там меньше, а величина импульса д.б. больше если мелкий кондюк, а если такой как без стаба - то импульс примрно такой же.(ИМХО).

[лысый]

PSV, по сигналу - ОБ. Для наглядности нагрузку можно в коллектор биполяру перекинуть, для него это ничего не меняет. Ладно, не в том дело, что у него там общее.
Ромыч,

Вообще усил со стабилизатором - получается каскод. Стабилизатор - это верхний транзистор в каскоде, с ОБ, сам усилитель (или выхлопной транзистор) - нижний, с ОЭ...

Вот и я о том же. Если схему наворачивать, то плавно брюки превращаются...

[Slava!!!]

Это как так?
Если допустим я поставлю очень мощный транс, который не будет просаживаться на максимальной мощности(ну на 0.1в, не больше) - я что на выход БП могу 10 мкФ поставить, скажем? По-моему не в этом дело(ИМХО).

Имелся в виду случай, когда энергия берется только из конденсатора (типа зарядили и выпрямитель отключили) - весьма, конечно, натянутое допущение, но позволяющее не рассматривать процесс одновременной зарядки конденсатора от выпрямителя и разрядки импульсным током, который потребляет усилитель (картина получается очень сложная и для моделирования "на пальцах" непригодная).

С "непросаживающимся" трансом получается модель, упрощенная с другого бока - в ней трансформатор с выпрямителем замещается источником постоянного напряжения с некоторым выходным сопротивлением. Что, естественно, также очень далеко от истины.

Это зависит от конкретного БП и конкретного УМЗЧ.

Насколько я понял, речь шла о двухтактнике в АВ.

[Yauhen]

Ну сделал я. Без стабилизатора. Обычный адаптер на 10Вт.

Вы не выполнили ни одного из начальных условий эксперимента. О чём говорить дальше?

[Olegyurich]

Перечитал условия. Видимо я чего-то не понимаю(или не я). Что Вы имеете в виду?

[AudioKiller]

Olegyurich,
Опять это гипнотизирующее слово "нелинейность стабилизатора"! Волшебное прямо. "... и все говорят ему: О-о-о!!!..." А если без магии. Нелинейность - это отличие зависимости чего-то от чего-то от прямой линии. Объясните: 1 - что за зависимость имеется ввиду; 2 - на что и почему она (нелинейность) влияет; 3 - почему ее (нелинейности) нет у нестабилизированного источника.
Потому, что чушь это, извините.

Yauhen,
Смотрел, ну и что? Если стабилизатор сложный и хороший (а мы ведь о таких говорим, иначе огород не стОит городить), то в питании практически ничего не будет. Об том и спичь, что усилку от такого источника работать много легче.

All
Народ, не забывайте, речь идет о принципе - стабилизировать, или нет. Т.е. "недоделки" всякие - не рассматриваем. Также не рассматриваем фантастические устройства, типа "непросаживающихся" трансформаторных блоков с емкостной нагрузкой (т.е. Ртранса и Сф << бесконечности).

[vizzy]

Народ, не забывайте, речь идет о принципе - стабилизировать, или нет.

В идеальных условиях лучше стабилизировать. В реальных - появляются всякого рода "но"...

[Yauhen]

Перечитал условия. Видимо я чего-то не понимаю(или не я). Что Вы имеете в виду?

Начальные условия:
- нагрузка источника питания – выходной каскад мощного УМЗЧ, нагруженный на резистивный эквивалент АС
- уровень испытательного сигнала должен обеспечивать номинальную выходную мощность УМЗЧ
- испытательные частОты: 100Гц, 50Гц, 25Гц
- скорость нарастания импульсов не менее 4-5 В/мкс.

Смотрел, ну и что? Если стабилизатор сложный и хороший (а мы ведь о таких говорим, иначе огород не стОит городить), то в питании практически ничего не будет.

Слишком сложный и хороший ИМХО вряд ли имеет смысл делать, ибо по сложности, как уже говорилось, он может превзойти запитываемый объект.
А у большинства средних стабилизаторов – сейчас в меня полетят помидоры - на выходе наблюдаются иглоподобные выбросы при импульсном характере нагрузки (отсюда требования к уровню и скорости нарастания испытательного сигнала). У отвратительно сконструированных экземпляров здесь можно увидеть ещё и «хвост» затухающих (или незатухающих) автоколебаний.

ALL:
Пожалуй, нельзя решить вопрос в принципе, типа «стабилизации – нет!», либо с обратной формулировкой. Истина где-то посередине.
Продолжая тему этой ветки, теперь хотелось бы узнать Ваше мнение, коллеги, в каких случаях и в каких исполнениях стабилизаторы возможны и даже необходимы, а в каких – нет. Например,

а) При реализации триампинга обычно используются усилители средней мощности, которые можно снабдить стабилизированным питанием, дабы не тратиться на грузовик сглаживающих ёмкостей и попутно получить преимущества «диетпитания» выходного каскада. При этом стабилизаторы могут быть параметрическими последовательного типа, с усилителем тока на эмиттерном повторителе.

б) Для питания универсального мощного УМЗЧ либо применяем стабилизатор, сделанный «по полной программе» (требования прилагаются), либо питаем от выпрямителя с достаточной (расчёты прилагаются) суммарной ёмкостью сглаживающих конденсаторов в каждом плече.

в) Канал сабвуфера можно (нужно) питать от выпрямителя.

Итак, какие ещё будут мнения? Только, пожалуйста, без заклинаний типа "нелинейности, нелинейности!" или "пульсации, пульсации!". Если Вас беспокоят эти параметры, так хоть приводите их величины, характер и условия, при которых Вы это получили.

[Apos]

Yauhen:

Начальные условия:
- нагрузка источника питания – выходной каскад мощного УМЗЧ, нагруженный на резистивный эквивалент АС

Ну уж тогда давайте "по взрослому" - не резистивный эквивалент, а реальная нагрузка или эквивалент полный, со всеми реактивностями. При "тяжёлых" динамиках пиковые потребляемые токи усила могут быть в 4-6 раз больше, чем при работе на резистивый эквивалент, где-то на хайфае об этом говорилось, кажется, даже на "токовом управлении".
Задача оказывается ещё сложнее, чем кажется.

AudioKiller:

Также не рассматриваем фантастические устройства, типа "непросаживающихся" трансформаторных блоков с емкостной нагрузкой (т.е. Ртранса и Сф << бесконечности).

А если аккумуляторы 7 а.ч вместо емкостей после стабилизатора? Их "ёмкость" десятки фарад, если не сотни, и ток отдают до 200 ампер.

[Yauhen]

Ну уж тогда давайте "по взрослому" - не резистивный эквивалент, а реальная нагрузка или эквивалент полный, со всеми реактивностями.

Давайте. Я предложил для эксперимента облегчённые условия, но даже с ними хорошо видны основные недостатки и того, и другого типа питания.

А если аккумуляторы 7 а.ч вместо емкостей после стабилизатора? Их "ёмкость" десятки фарад, если не сотни, и ток отдают до 200 ампер.

А они могут дозаряжаться за один полупериод? Если так, то никакой стабилизатор не нужен.
А если серьёзно, вот Вам практические данные. При испытаниях 60-Ваттного УМЗЧ для автомобильного сабвуфера от аккумуляторной батареи 60А.ч с подключённым 5-амперным зарядным устройством последнее "не справлялось" вовремя подзаряжать батарею.

[Olegyurich]

Начальные условия:
- нагрузка источника питания – выходной каскад мощного УМЗЧ, нагруженный на резистивный эквивалент АС
- уровень испытательного сигнала должен обеспечивать номинальную выходную мощность УМЗЧ
- испытательные частОты: 100Гц, 50Гц, 25Гц
- скорость нарастания импульсов не менее 4-5 В/мкс.

Единственное что я не соблюл - большая мощность - мощность порядка 3 Вт - активные самодельные колонки(174УН7 ,в каждой 1 динамик 3 ГДШ), а все остальное - так, сигнал с генератора ГФ-05, как только найду от него паспорт, посмотрю скорость нарастания - но на осциллографе меандр идеальный, да сдается мне на таких низких частотах, такая скорость и ни к чему, на кондюке меандром как таковым уже не пахло.

[ADDED=Olegyurich]1111561395[/ADDED]

Опять это гипнотизирующее слово "нелинейность стабилизатора"! Волшебное прямо. "... и все говорят ему: О-о-о!!!..." А если без магии. Нелинейность - это отличие зависимости чего-то от чего-то от прямой линии. Объясните: 1 - что за зависимость имеется ввиду; 2 - на что и почему она (нелинейность) влияет; 3 - почему ее (нелинейности) нет у нестабилизированного источника.
Потому, что чушь это, извините.

Ну насчет чуши , это уж как Вам будет угодно.
А насчет нелинейности приведите какую-нибудь схему стабилизатора, которая будет удовлетворять Вашим требованиям, тогда и поговрим.

[ADDED=Olegyurich]1111562374[/ADDED]
Воти я тут такой рисунок нарисовал как я все это дело понимаю. Ток в нагрузку течет по такой цепи: выхютранзисторы-стаб-нагрузка - т.е. если стабилизатор имеет сопротивление отличное от 0 он оказывает влияние ток, текущий в нагрузку. Т.к. в его составе есть нелинейные элементы то это сопротивление имеет нелинейный характер. Ток также ток течет через кондюк , диоды, первичку, но они стоят в любом случае, как со стабилизатогром, так и без, так что я на рассматривакемый вопрос они влияния не оказывают. Это мое мнение, возможно неправильное.

[Fenyx]

Пусть вы сделали стабильное питание своему усилителю и от этого стало хорошо. Но всегда найдётся другой усилитель с нестабильным питанием, который будет звучать лучше. Просто он сделан по-другому

Полнейшая чушь! Общее качество системы определяется качеством самого слабого его звена. А любой нормальный усилитель на порядок лучше любой (вообще лйбой) АС. Так что выше головы не прыгнешь, пусть у вас усилитель хоть за 100 килобаксов .
Если вы другого мнения - ваше дело - блажен кто верует.

Нынешняя схемотехника и элементная база позволяют подавлять пульсации в питании достаточно хорошо

Не знаю кто для чего хочет применять стабилизатор питания. А я исключительно для того, чтобы питание не проседало ниже амплитудного значения выходного сигнала, при этом не применяя кондеры в неразумных количествах. А пульсации сами по себе - да бог с ними.

Это как так?
Если допустим я поставлю очень мощный транс, который не будет просаживаться на максимальной мощности(ну на 0.1в, не больше) - я что на выход БП могу 10 мкФ поставить, скажем?

Ню-ню, а транс - то выдает переменное напряжение, а после диодов - пульсирующее, так как же ваш транс будет питать усилитель в моменты пауз между пиками? Вот эти паузы и должен заполнять кондер, причем поставить его надо до стаба - тогда можно поднять напругу и снизить емкость кондеров (или оставить ту же, получив выигрыш по пульсациям) - это просто более эффективное использование ресурсов (как раз заметно дешевле выйдет чем ящик банок покупать). Вот, оказывается где собака порылась! Тут все говорят о совершенно разных эффектах!
Yauhen, мои рассчеты и условия применения я прилагал ранее.

[Olegyurich]

А любой нормальный усилитель на порядок лучше любой (вообще лйбой) АС.

А причем тут АС?

Ню-ню, а транс - то выдает переменное напряжение, а после диодов - пульсирующее, так как же ваш транс будет питать усилитель в моменты пауз между пиками?

Это конечно верно, но это только одна сторона медали.

[ADDED=Olegyurich]1111565132[/ADDED]
Да, еще один момент. Даже при условии стабилизатора, существует реактивная мощность, выделяемая на конденсаторе(до стаба который). И если у Вас большой потребляемый ток маленькую емкость ставить просто нельзя. Я делал как-то раз стабилизатор 12В/20А, так мин кондер , который туда можно было поставить, по моему получался 33000мкФ, из соображений тока пульсаций на кондере(приводится в справочных данных на конденсаторы).

[лысый]

Fenyx, можно сказать друг другу

Если вы другого мнения - ваше дело - блажен кто верует.

и разойтись с миром. А можно спокойно обсуждать, но без "чушей" с вскл.зн.