среда, 9 сентября 2015 г.

Секреты выбора блока питания для конструктора "ушного" усилителя «Гамма»


Блок питания для усилителя


Сегодня я хочу посвятить статью, на первый взгляд простому, вопросу питания усилителя. Этот вопрос непременно возникнет сразу после сборки. Хорошо если у Вас под рукой есть все необходимое. А если эту проблему только предстоит решить, то с чего начать? 

Где искать подходящий источник? С этими вопросами мы и будем сегодня разбираться.

Итак, обозначим наши требования к источнику питания (ИП). В общем случае для уверенной работы с любыми наушниками подойдет блок питания (БП) от 24 до 32 Вольт (постоянное напряжение),  мощностью (по выходу) от 12 Вт. В отдельных случаях эти требования могут быть пересмотрены. Например, если планируется использовать усилитель только с наушниками 32 Ома, то можно взять БП на 18 В. Об этом мы подробно писали в статье Конструктор ушника. Измерения. Таблица мощностей.

Про сам конструктор усилителя для наушников "Гамма" можно почитать здесь.

Теперь давайте рассмотрим разные варианты БП для этого усилителя.

Трансформаторный сетевой адаптер

Трансформаторный сетевой адаптер

Первый и, на мой взгляд, самый удачный – это сетевой трансформаторный адаптер питания. Такое решение привлекает полным отсутствием высокого напряжения. Сам трансформатор уже упакован в корпус. Поэтому вероятность случайно получить «заряд бодрости» сводится к нулю. Это особенно важно, если Вы будете использовать усилитель в виде плат. К слову, если планируете поместить усилитель в корпус, то использование такого адаптера позволит сэкономить на габаритах корпуса. Ведь в этом случае БП переносится из корпуса усилителя во внешний сетевой адаптер. 

Кроме всего, трансформаторные адаптеры подкупают своей простотой, надежностью и высокой перегрузочной способностью. Плюс к этому, в отличие от импульсных БП, здесь почти нет проблем с высокочастотными помехами. 

Единственный минус, который вижу – это возможные сложности при приобретении сетевых трансформаторных адаптеров, удовлетворяющих нашим запросам. Не в каждом магазине встретишь нужный БП. Но кто ищет, тот всегда найдет.

Импульсные источники питания

Следующий вариант импульсные источники питания. Для начала поговорим об импульсниках в целом.

У импульсных ИП много плюсов: широкий диапазон входного напряжения, высокий КПД, компактные размеры и пр. Именно поэтому сейчас их активно применяют практически везде.

Тем не менее, с импульсными источниками в аудиотехнике надо быть аккуратным.

Высокочастотные помехи

В основном это связано с высокочастотными (ВЧ) помехами, которые присутствуют в любом импульсном источнике. Конечно напрямую эти помехи нам не слышны. Как можно услышать частоту в 100 кГц, когда верхний предел слышимости 20 кГц? 

Все дело в том, что высокочастотные помехи могут модулироваться основным сигналом, проходящем через усилитель и наводиться с одних проводников на другие. А это может привести, например, к проникновению сигнала из одного канала в другой (ухудшение разделения каналов). Иногда может наблюдаться даже наведение сетевой частоты 50 Гц на вход усилителя.

Все это осложняется тем, что такие помехи сложно идентифицировать. Поэтому о проблемах мы можем даже не догадываться. Просто характеристики усилителя станут хуже. А виной всему будет, например ИП.

Конечно все проблемы можно решить. Но бороться с ВЧ помехами довольно сложно. Поэтому если есть возможность, то лучше просто обойти эти сложности, например, используя трансформаторы.

"Лишний" провод заземления

Есть еще одна особенность, о которой обязательно стоит помнить при использовании импульсного БП совместно с усилителем. Такие ИП нужно подключать к сети 220В только двумя проводами (фаза и ноль). Заземление должно быть убрано.

Внимание!

Заземление может выполнять защитную функцию. Поэтому в некоторых случаях его удаление приведет к снижению безопасности БП. Не допустимо устранять заземление в БП с металлическими копрусами, к которым возможно прикосновение и попадание на них высокого напряжения. В случае устранения у таких БП заземления необходимо обеспечить изоляцию БП (поместить его в изолированный корпус).

Пожалуйста, будьте осторожны и соблюдайте технику безопасности. Ваше здоровье и жизнь бесценны. Берегите их. Если у Вас возникают сомнения по поводу БП, свяжитесь с нами. Мы постараемся Вам помочь.

Итак, вернемся к проблеме заземления. Чтобы проще все объяснить, пришлось нарисовать пару картинок.

Сначала рассмотрим ИП. Часто импульсные блоки питания подключаются тремя проводами (фаза, ноль и заземление). На выходе имеем «0» и напряжение питания для усилителя. При этом очень часто внутри БП входной провод заземления соединяют с выходным «0».

Блок схема


Теперь обратим внимание, что в компьютерах общий провод Джека для наушников также заземлен.

К чему это может привести? Давайте обратимся к схеме усилителя.
Схема усилителя


Итак, подключаем к усилителю блок питания и входной сигнал от компьютера. Получили, что общий провод входного сигнала соединен с заземлением через Jack компьютера. Но точно также и «0» питания усилителя заземляется через блок питания. 

Другими словами при использовании импульсного ИП с подключенным заземлением, мы закорачиваем общий провод входного сигнала на землю (см. схему). В лучшем случае усилитель просто не будет работать. 

Именно поэтому ИП не должен быть подключен к заземлению в сети 220В. 

Конечно можно придумать и другие способы обхода этого КЗ, но не вижу смысла усложнять схему. Тем более, когда есть простое решение.

Теперь предлагаю рассмотреть, какие варианты импульсных источников можно попробовать, если, конечно я еще не отговорил Вас от их использования.

Варианты импульсных ИП

Блок питания
Сразу хочу обратить внимание, что автогенераторные электронные трансформаторы в качестве источника питания усилителя не рассматриваю. У них нет никаких защит. Они генерируют очень много помех. Да и напряжение у них вообще никак не стабилизировано. Оно сильно зависит от нагрузки. А на холостом ходу такой источник может и вовсе не запуститься. Если говорить коротко, то для нашего усилителя, работающего в классе «А», такие источники питания точно не подойдут.

Блок питания для ноутбука


Из того, что может оказаться под рукой – сетевой адаптер для ноутбука. По мощности такого адаптера хватит с лихвой. Единственное – обязательно надо сделать доработку и отключить провод заземления (см. выше). Самый удачный и эстетичный способ – это обрезать евровилку БП. А вместо нее поставить разборную. При этом нужно подключить только 2 провода (фазу и ноль). Провод заземление оставить не подключенным.

Блок питания для светодиодных лент

Другой доступный вариант - источник питания для светодиодных лент. Блоки могут быть в разном исполнении: залитые или бескорпусные. Лично мне больше нравятся залитые. Их можно вынести за пределы корпуса усилителя, не боясь высокого напряжения. Это поможет избежать лишних наводок высокочастотных помех на плате усилителя от импульсника. Ну и конечно нельзя забывать: если есть клеммы подключения заземления, то мы их не подключаем (см. выше).  

"Сделай сам"

Блок питания для усилителя

На этом можно было бы и закончить. Но многие радиолюбители скажут, что легко смогут сделать нужный БП сами. И будут правы. Самый простой блок питания можно собрать буквально из нескольких компонентов. Пример схемы на картинке ниже.

Схема блока питания для усилителя

Это хорошее решение, если решите упаковывать конструктор в корпус вместе с блоком питания. Ведь в этом случае вы получаете все преимущества сетевого трансформаторного адаптера. При этом найти нужный трансформатор и несколько деталей в его обвязку будет гораздо проще, чем купить подходящий адаптер. Во всяком случае, пока я искал в магазинах трансформаторный БП, мне раз 5 предложили собрать его самому.   

В заключении, чтобы все обобщить приведу краткую сравнительную таблицу:

Сравнительная таблица блоков питания

Все статьи посвященные проекту "Гамма" можно найти через навигатор Проект "Гамма". Навигация по статьям.

Заказать конструктор усилителя "Гамма" можно у нас на сайте: АЛ "Философия Звука"


Сообщество для обсуждения конструкторов - "Электронные конструкторы". Присоединяйтесь.

С уважением, Денис В