Ламповый Стабилизатор Анодного Напряжения
Те кто конструирует ламповые усилители, знают, что одна из самых насущных проблем — это стабилизация высокого напряжения. В обычной практике для компенсации переменной составляющей выпрямленного напряжения применяются фильтры из электролитических конденсаторов и дросселей. Однако, цена тех же высоковольтных конденсаторов большой емкости довольно приличная, да и размеры качественных дросселей большой индуктивности, так же не маленькие. Так что, как вариант, предлагаю схему высоковольтного выпрямителя из подручных деталей. Приведённая схема не новая. Просто я адаптировал её под имеющиеся в моём распоряжении детали. Итак, «силовая» основа стабилизатора – это MOSFET транзистор 2SK962.
Был «добыт» из сгоревшего блока питания компьютера. Он выдерживает до 8А тока при напряжении 900В. При этом максимальное напряжение затвор-исток 20В. Прекрасный вариант для блока питания. Напряжение на выходе регулируется при помощи потенциометра R1.
Плата блока питания для лампового усилителя. Плата предназначена для установки трансформатора ТАН-88Г-ТЭК и содержит цепи питания накалов ламп, анодного питания с фильтром (т.н. «электронным дросселем») с задержкой подачи анодного напряжения, а также стабилизатор напряжения фиксированного смещения. Если Вы хотите собрать стабилизатор анодного напряжения (без задержки) вместо электронного фильтра, то вместо R9 установите стабилитрон на необходимое напряжение, а резистор R10 замените перемычкой. Резистором R8 должен быть задан необходимый рабочий ток стабилитрона (ток стабилизации). Бескомпромиссный вариант чисто лампового стабилизатора для «отбитых». Работы лампы необходим второй источник отрицательного напряжения.
Основная стабилизация напряжения происходит по средством стабилитрона VD1, который держит напряжение 12В. А для стабилизации тока установлен транзистор T2. Ток на выходе устанавливается подбором резистора R3 (желательно проволочный под большой ток) – это единственное что можно подрегулировать по необходимости. Номиналы конденсаторов С1 и С2 для дополнительной фильтрации – какие не жалко есть, понятное дело, чем больше ёмкость, тем лучше, но у меня такие были под рукой. Вполне устраивают. При правильной сборке и исправных деталях стабилизатор в танцах с бубном наладке не нуждается.
Главное, посадить полевой транзистор на хороший радиатор, дабы не доводить его нагрев выше 150 градусов. Поиск Меню - - - - - - - - - - - - - - - - - - Статьи Архив Статистика.
Напряжения питания ламповой аппаратуры (анодное и накальное) желательно стабилизировать. Это позволит получить не только хорошую стабильность параметров, кардинально решить проблему фона, но, и это тоже важно, обеспечить стабильные режимы ламп, а значит их нормальную работу и долговечность, при изменении напряжения электросети в широких пределах, что в наших условиях отнюдь не редкость, особенно в зимнее время. Современные компоненты позволяют создать эффективные, надежные и при этом достаточно простые схемные и компактные конструктивно решения анодного и накального стабилизаторов. Схема блока питания приведена и на рисунке выше.
Для снижения мультипликативного фона диоды всех выпрямителей шунтированы керамическими конденсаторами. Анодный стабилизатор выполнен на высоковольтных транзисторах VT2,0VT1. Регулирующий транзистор 0VT1 включен по схеме с ОИ, что обеспечивает не только большое усиление в петле регулирования, и, следовательно, достаточно большой коэффициент стабилизации (не менее), но и очень малое допустимое падение напряжение на регулирующем транзисторе (порядка 0,5В), что обусловило его довольно высокую эффективность и экономичность. Резистор R2 подает отрицательное открывающее напряжение в базу VT2, осуществляя в момент включения запуск стабилизатора в рабочий режим. В начальный момент стабилитрон VD7 закрыт, а шунтирующее влияние цепей нагрузки отсечено диодом VD6, что и обеспечивает надежный запуск стабилизатора при довольно большом сопротивлении резистора R1 (1Мом) и при этом практически не ухудшает параметров стабилизатора, поскольку в рабочем режиме ток через этот резистор эффективно замыкается малым дифференциальным сопротивлением открытого стабилитрона VD7. Предусмотрены защиты транзисторов от перегрузки как по напряжению на затворе (для VT2 – VD10,R7, для 0VT1 – VD9,R13 ), так и по току ( цепь VT1,R9,0VT1 совместно с R6 образуют классический стабилизатор тока, при указанных на схеме элементах ограничение по току задано порядка 250мА — определяется как Iк.зA.=0,55В/ R6Ом и может быть легко изменено под свои нужды, например при 1 Оме ограничение по току будет порядка 0,5 А), благодаря чему этот стабилизатор обладает очень высокой надежностью и при этом, разумеется, защищены от перегрузки по току и к.з. И выпрямитель с сетевым трансформатором(подразумевается, что трансформатор способен выдавать такой ток).
Максимальный выходной ток стабилизатора определяется только допустимой мощностью рассеяния VT2 и для сохранения надежности нужно выбирать таким, чтобы средняя рассеиваемая мощность не превышала половины (лучше трети) максимально допустимой. К примеру, для указанного на схеме IRF830 Pmax=100Вт (разумеется, при достаточной площади радиатора или шасси, не менее 15 кв.см на каждый Вт), в нашей схеме напряжение выпрямителя будет порядка +215В, при выходном +150В падение напряжение на транзисторе 65В.
Если задать резистором R6 максимальный выходной ток можно задать 0,5А, то в штатном режиме рассеиваемая мощность составит 32,5 Вт, при аварийном коротком замыкании выхода (К.З.) рассеиваемая мощность 107Вт превысит максимально допустимую и если вовремя не устранить режим К.з., транзистор выйдет из строя. Дабы исключить такую ситуацию, в схеме предусмотрена защита регулирующего транзистора от превышения рассеиваемой мощности, выполненная на VD12,R14,VD11. Рабочее напряжение стабилитрона VD11 выбирается в 1,5-2 раза большим падения напряжения на регулирующем транзисторе в штатном режиме. При возникновении перегрузки по току или К.З. Цепь ограничения по току срабатывет и ограничивает выходной ток на заданном уровне, подзапирая регулирующий транзистор 0VT1, падение напряжения на нём растёт и как только оно достигает напряжения открывания стабилитрона VD11, через него и резисторы R14,R9 начинает протекать ток.
Падение напряжение на R9 дополнительно приокрывает VT1. При этом ток стабилизации определяется уже по формуле Iк.зA.=(0,55В-Ur9)/R6Ом.
При достижении падения напряжения на R9 порядка 0,55В или больше, цепь стабилизатора тока полностью закроет регулирующий транзистор и стабилизатор не запустится даже после снятия перегрузки. Здесь можно применить широко распространенные стабилитроны серий Д816, Д817, например для 140В Д817Г+Д816Г, но если планируется расположить основную часть элементов блока питания на печатной плате, стОит приобрести малогабаритные стабилитроны серии КС (или аналогичные импортные) — они более удобны для печатного монтажа, чем серии Д816,Д817.
Для 140В кроме указанного на схеме еще один хороший вариант КС568+КС582, но это могут быть и цепочки из нескольких других подобных КС539,547,551,591,596, дающие в сумме требуемые 140В, например КС568в(VD8) и КС568в + малый стабилитрон типа Д814Д, КС515а(VD11). Подбором этих стабилитронов стабилизатор может быть перестроен практически на любое напряжение в пределах от +12 до +360 В. Максимальное напряжение с выпрямителя, которое можно подать на этот стабилизатор определяется допустимым для транзистора VT3 и при сохранении высокой надежности для указанного на схеме BF488 не должно превышать +400В. Минимальное падение напряжения на регулирующем транзисторе 0,5В + амплитуда напряжения пульсаций, составляющая при ёмкости С15 100 мкФ примерно 10 В на каждые 100 мА тока нагрузки, т.о. При стабильном сетевом напряжении верхний предел выходного напряжения может достигать +360В.
Стабилизатор Напряжения Понижающий
Замена высоковольтного p-n-p транзистора BF488 в анодном стабилизаторе – MPSA94, а при меньшем напряжении выпрямителя (не более 350В) — MPSA92G, а если не более 200В, то BF421,BF423. Стабилизатор накального напряжения +6,3в выполнен на транзисторах VT3,0VT2 по такой же структуре.
Но схема получилась существенно проще предыдущей благодаря тому, что здесь нет опасных для затвора напряжений и нет необходимости в соответствующих элементах защиты. Несмотря на исключительную схемную простоту этот стабилизатор обладает вполне достойными параметрами: коэффициент стабилизации — более 200, температурная и временная стабильность — не хуже 0,1%, весьма малое выходное сопротивление (не более 0,02 ома – при увеличении нагрузки с 0,7а до 2А выходное напряжение уменьшилось всего на 20 мВ), но главное — максимальный выходной ток этого стабилизатора ограничен только мощностью источника питания и возможностями регулирующего транзистора. При этом для регулирующего транзистора также не нужно отдельного радиатора (разумеется, что корпус или шасси металлические). С IRF540 накальный стабилизатор, несмотря на отсутствие защиты по току, вообще неубиваемый – это нечаянно проверено на практике (hi!) — при испытаниях случайно посадил каплю припоя между общим проводом и +6,3В, полное к.з. Минуту все работало в таком виде — пока сообразил, что произошло и отчего анодные напряжения вдруг стали низкие (порядка +30в).
Ламповый Стабилизатор Анодного Напряжения
Все живое, транзистор еле теплый, только трансформатор немного нагрелся. Выходное напряжение определяется суммой напряжений Uвых=Uvd14+Uu2-0,6В (напряжение открывания VT3).
Настройка его заключается в установке требуемого выходного напряжения — подстроечным резистором R8. В качестве VT3 можно применить практически любые кремниевые p-n-p транзисторы. Минимальное падение напряжение на регулирующем транзисторе VT4 в режиме стабилизации примерно 0,5В (2А, IRF540), но что примечательно — при дальнейшем снижении входного напряжения стабилизатор не отключается, остается в работе, только выходное напряжение чуть меньше входного ( на напряжение насыщение полевика, примерно на 0,1-0,2В) — т.е лампы будут нормально функционировать и при входном напряжении меньше номинального. При этом как только входное напряжение повысится до +6,8В — стабилизатор автоматически примется за свою работу.
Ёмкость конденсатора С7 должна быть не менее 7000 мкФ на каждый 1А ток нагрузки, т.е. При 2А нужно не менее 14000 мкФ. В качестве VD3,VD4 для снижения потерь желательно применять диоды Шоттки, рассчитанные на максимальный ток в 3-5раз больший рабочего (например, 1N5820-22. SR5100 и т.п.) – это уменьшит потери напряжения на диодах выпрямителя. Запас напряжения выпрямителя (при стандартной накальной обмотке) небольшой, имеет смысл здесь побороться даже за десятые доли вольта, это обеспечит нормальную работу стабилизатора при меньшем напряжении сети, что в зимнее время отнюдь не редкость. Или от компьютерных блоков питания.
При самостоятельном изготовлении помехоподавляющего фильтра конденсаторы могут металлобумажными, пленочными, металлопленочными (из отечественных это, к примеру серии К40-хх, К7х-хх, импортные MKT,MKP и пр.) емкостью 10-22нФ на рабочее напряжение не менее 400в. Катушка выполняется на ферритовом кольце диаметром 16-20мм с проницаемостью на менее 2000 сдвоенным проводом в хорошей изоляции (тонкий МГТФ, телефонная или «компьютерная» витая пара и пр.) – 20-30витков. Вместо ТАН1 возможно применение любого унифицированного или от другого трансформатора, обеспечивающего требуемые напряжения по переменному току. Диодные мостики Br1, Br2 могут быть любыми, допускающие обратное напряжение в 2 раза больше поступающего переменного напряжения при максимально допустимом токе не менее установленного тока защиты, например отечественные КД402-405, импортные 2W10 и пр., на плате предусмотрена возможность установки вместо мостика отдельных диодов типа 1N4007 и т.п.
Интегральный стабилизатор TL431 с некоторым ухудшением параметров можно заменить на светодиод с напряжением порядка 2,5В. Налаживание блока питания.
Проверив правильность монтажа, первое включение проводим без нагрузки. Если выходные напряжения на холостом ходу существенно (более, чем на 5%) отличаются от требуемых, точнее подбирают напряжения стабилитроны, как указано выше. Проверяют нагрузочную способность стабилизаторов. Кратковременно подключив к цепи +140в резистор 1,5кОм рассеиваемой мощностью не менее 2Вт, убеждаемся, что выходное напряжение уменьшилось не более, чем 2-3В.
К выходу накального стабилизатора подключаем проволочный резистор 5,1 ом мощностью не менее 5Вт и триммером R8 выставляем выходное напряжение 6,25-6,3В. Принципиальная схема платы стабилизаторов в типовом включении приведена на рисунке вверху.
На плате предусмотрена возможность применения маловостребованных, а потому доступных и сравнительно недорогих, ТАНов с 28-вольтовыми анодными обмотками, для чего используется включение анодного выпрямителя по схеме с удвоением (см. И схему ниже) – в этому случае элементы дополнительного выпрямителя (Br2,C12,C13,C21,C22 и C5,C14) не устанавливаются, а С23 устанавливается на штатное место на плате и подключается выводами вместо перемычки А-В.