Jest to strona hobbystyczna, więc nie wykorzystuję ciasteczek zapisanych na Twoim komputerze.  Ale oczywiście w każdej chwili możesz je wyłączyć w swojej przeglądarce.
 

        strona główna

                                   www.skarabo.net        

skarabo.net

moje projekty >> nie tylko lampowe > zasilacz do przedwzmacniacza lampowego

moje projekty  >> nie tylko lampowe >
  I bezpiecznie! I zasilacz preampa I wzmacniacz na LM I hybryda słuchawkowa I opóźniacz I ładowarka I podstawki I pomiary oscyloskopem I płytka drukowana I różne I porady I  


Zasilacz uniwersalny do przedwzmacniaczy lampowych

By zasilać przedwzmacniacz lampowy tak, by nie słychać było w głośnikach brumu i zakłóceń, napięcie zasilające musi być dobrze odfiltrowane. Jest to szczególnie ważne w przedwzmacniaczach, szczególnie tych, o dużym wzmocnieniu.
Ten zasilacz ma na wyjściu niski poziom tętnień sieciowych  pochodzących z prostownika dzięki dodatkowemu filtrowaniu przez tranzystor T1.
Także zasilanie układu żarzenia lampy odbywa się wyprostowanym i odfiltrowanym napięciem stałym. Dzięki takim rozwiązaniom  mamy pewność, że jeżeli tylko w układzie dobrze poprowadzimy masę, kable na wejściu przedwzmacniacza będą ekranowane, to w głośnikach będzie słychać tylko szum pochodzący od lamp i ew. innych elementów zestawu audio.
Tym zasilaczem zasilam przedwzmacniacze "Nr 2 i Nr 3".

Schemat i działanie

Zasilacz wygląda na skomplikowany, lecz w rzeczywistości nie jest tak źle. 
Zobaczmy na schemat.


Napięcie anodowe jest prostowane za pomocą mostka prostowniczego M1. Napięcie po wyprostowaniu wygładzane jest wstępnie za pomocą filtra składającego się z kondensatorów C11, C12, C13,  i rezystora R11.
Rezystor R11 powinien mieć większą moc (grzeje się), a wartość z przedziału 100-1000 omów, dobraną tak, by dawał redukcję napięcia kilku-kilkunastu voltów. Jeżeli wyprostowane napięcie jest zbyt wysokie do zasilania, jest dobra okazja by za pomocą tego rezystora mocniej obniżyć napięcie. Rezystor R12 rozładowuje kondensatory elektrolityczne po wyłączeniu zasilacza.
Kondensatory filtrujące powinny mieć napięcie pracy wyższe niż napięcie po wyprostowaniu. Pamiętajmy, że po wyprostowaniu napięcie będzie wyższe od zasilającego (przemiennego)  ok. 1,4 x.

Filtr

Wstępnie odfiltrowane napięcie anodowe jest dodatkowo wygładzane za pomocą filtra (niebieski obszar na schemacie) zbudowanego na wysokonapięciowym tranzystorze mocy MOSFET. Ten bardzo prosty układ jest skuteczny, zmniejsza brumy do minimum. 

Układ filtra możesz zbudować na trzy sposoby:

I.  W tym układzie duża wartość rezystora R13, rzędu 1M powoduje, ze po włączeniu zasilacza kondensator C15 (22-47 uF) ładuje się powoli powodując powolne otwieranie się tranzystora T1. Napięcie zasilania +Vss na wyjściu z tranzystora T1 także narasta powoli (kilkanaście-kilkadziesiąt sekund), dając efekt miękkiego startu. Takie powolne narastanie napięcia anodowego jest bardzo korzystne dla lamp, bowiem w tym czasie prawidłowo się nagrzeją. Taki układ jest zalecany w takim przypadku, gdy nie mamy znacznego zapasu napięcia zasilającego +V, bowiem napięcie wyjściowe +Vss jest tylko o kilka voltów niższe niż na wejściu. Nie występuje tutaj efekt stabilizacji napięcia.
II. W kolejnym układzie, za pomocą dzielnika napięcia składającego się z rezystorów R13-R15 możemy w łatwy sposób regulować napięcie wyjściowe. Będzie miało zbliżoną wartość do ustalonego przez proporcje R13/R15. I tak, gdy zastosujemy R13 o wartości np. 300k, a R15 o wartości 1M to na wyjściu filtra uzyskamy ok. 80% napięcia wejściowego (+V). Przy kondensatorze C15 o pojemności 47 uF efekt miękkiego startu będzie mniejszy, ale i tak napięcie będzie narastać w ciągu kilku-kilkunastu sekund. Napięcie wejściowe +V (z mostka prostowniczego) powinno być znacznie wyższe niż te którym chcemy zasilać przedwzmacniacz.
Niestety ten układ nie stabilizuje napięcia, zmienia się ono proporcjonalnie do zmian napięcia w sieci i obciążenia, ale oczywiście filtr działa.
III. W tym układzie stosuje się diody Zenera (D3) zamiast R15. Napięcie wyjściowe +Vss będzie miało wartość o 4-5 V niższą od wartości diody Zenera (lub sumy napięć diod D3). Ponieważ dla uzyskania efektu stabilizacji  R13 powinien mieć mniejszą wartość (kilkadziesiąt  kiloomów) efekt miękkiego startu będzie niewielki. By nie przeciążyć diod Zenera (zwykle mają obciążalność 1W) wartość rezystora R13 trzeba wstępnie obliczyć. 
Żądaną wartość napięcia diody Zenera D3 łatwiej uzyskać dzięki możliwości szeregowego połączenia dwóch diod o niższym napięciu, np. 250 V uzyskamy łącząc diody na napięcie 120V i 130V. 

Płytka drukowana  w tym projekcie przystosowana jest do wszystkich trzech sposobów filtrowania napięcia za pomocą aktywnego filtra.

 Dioda D1 rozładowuje "nadwyżkę" napięcia na kondensatorze C15 gdy następują wahania napięcia zasilającego. 
Ważną rolę pełni dioda Zenera D2 o napięciu 10-15V. Tranzystory MOSFET, mimo że użyjemy wysokonapięciowych, mają niskie napięcie przebicia pomiędzy bramką G a źródłem S które wynosi od 15V do 20V w zależności od typu tranzystora. Dioda D2 zabezpiecza tranzystor T1 przed zniszczeniem, gdy różnica napięć pomiędzy bramką G a źródłem S jest zbyt wysoka.
Kondensatory C14 i C16 oraz rezystor R14 zapobiegają wzbudzaniu się układu filtra.


Kilka uwag 

Powyższy filtr, nie jest typowym stabilizatorem. Ostatnia (trzecia) wersja wprawdzie utrzymuje napięcie wyjściowe w pewnym zakresie, zależnym od napięcia diody Zenera D3, ale sama stabilizacja napięcia nie jest zbyt dokładna.
Jest to aktywny filtr elektroniczny, którego celem jest tłumienie tętnień wyprostowanego napięcia i czyni to dość skutecznie. 
Owszem, można zrobić skuteczny filtr rozbudowując go o kolejne stopnie RC, ale wartości rezystorów muszą być większe, tak by filtr skutecznie tłumił tętnienia. Na rezystorach tracimy sporo napięcia, stąd napięcie zasilające musi być dużo wyższe. 
Można też oczywiście zastosować dobry dławik stosując filtr LC, ale jest on dość duży i ciężki, do tego sieje zakłóceniami wokół siebie. Filtr LC lepiej sprawuje się we wzmacniaczach dużej mocy.

Tranzystory MOSFET/HEXFET są wrażliwe na przekroczenie napięć granicznych G-S i D-S, łatwo ulegają uszkodzeniu. Szczególnie łatwo przekroczyć napięcie G-S, które w większości tranzystorów wynosi tylko 20V. Wprawdzie przed przekroczeniem tego napięcia chroni dioda Zenera D2, ale mimo wszystko krótkie impulsy napięć powodują, że tranzystor ulega uszkodzeniu.

U mnie, najczęściej uszkodzeniu ulegał tranzystor filtra podczas prób, gdy często włączałem, wyłączałem urządzenie a kondensatory filtra nie były dokładnie rozładowane, lub podczas przypadkowych zwarć.
Natomiast w prawidłowo uregulowanych urządzeniach które zbudowałem, zasilacze z aktywnym filtrem działają bezawaryjnie od wielu lat . 


Tranzystor

Możemy użyć dowolnego tranzystora mocy MOSFET czy HEXFET z kanałem typu "N", którego napięcie przebicia  dren-źródło (VDSS) będzie NIE MNIEJSZE (z pewnym zapasem) niż napięcie wyprostowane w zasilaczu (tutaj- 500-600V wystarczy). Tranzystory nie są drogie, 3-6 zł, w zależności od typu i miejsca zakupu.
Tranzystory mogą mieć różną obudowę, najpopularniejsza jest trzynóżkowa TO-220 (na rysunku).
Jeżeli kupisz tranzystor w obudowie z pięcioma nóżkami, to nóżkę 2 i 4 należy zewrzeć z nóżką 5.
Podczas lutowania i uruchomiania zasilacza zwróć uwagę na to, że bramka G jest wrażliwa na napięcia wyższe niż 15-20V (w zależności od typu tranzystora), dlatego sprawdź czy na grocie lutownicy nie masz napięcia, a podczas prób staraj się nie dotykać tranzystora  (i okolicznych ścieżek) by nie uległ zniszczeniu na wskutek zbyt dużej różnicy potencjałów.


Jeżeli transformator ma zbyt wysokie napięcie anodowe dla naszych potrzeb, które przecież po wyprostowaniu zwiększy się jeszcze 1,4 razy, to będziemy je musieli "zbić" do wymaganych 180-250V za pomocą rezystora R11. Rezystor ten (jak i R18) jest źródłem ciepła, dlatego powinien być przylutowany na długich nóżkach, a nawet na dodatkowo wlutowanych odcinkach drutu, dzięki czemu ciepło wolniej przenosi się na ścieżki drukowane, a stamtąd na inne elementy elektroniczne jak np.  na kondensatory elektrolityczne. 
Ostateczną wartość napięcia zasilania uzyskamy za pomocą tranzystora T1.
(na zdjęciu - jedna z wersji płytki zasilacza)

Wysokie napięcie na katodzie

Spoglądając na  schemat widzimy, że w dalszej części zasilacza anodowego (beżowy obszar) rezystory R16 i R17 tworzą dzielnik napięcia, który służy do podniesienia napięcia na żarnikach lamp. Napięcie podawane jest na żarniki lamp przez rezystory symetryzujące żarzenie R19, R20. 
Wartość rezystorów R16 i R17 należy dobrać tak, by na wyjściu dzielnika otrzymać napięcie ok. 40V.
Więcej na ten temat napisałem na stronie: Przedwzmacniacz "Nr 2 i Nr 3"

Układ żarzenia

Najprostszy sposób zasilania żarzenia  to zasilanie napięciem przemiennym 6,3V, wprost z transformatora. W większości zdaje to doskonale egzamin i możesz tak zasilać lampy przedwzmacniacza. Dopiero, gdyby okazało się, ze wzmacniacz brumi, zasilaj lampy napięciem stałym.
Napięcie żarzenia jest prostowane i filtrowane w celu zmniejszenia przydźwięku sieciowego, przedostającego się przez żarniki lamp. Także tutaj są dwa możliwe sposoby uzyskania odpowiedniej wartości napięcia stałego:
Pierwszy -  po wyprostowaniu dokładną wartość napięcia żarzenia 6,3V (+/-5%) uzyskamy regulując napięcie za pomocą rezystora redukcyjnego R18. Powinien mieć większą moc(3-5W) i wartość kilku omów. Rezystor ten będzie się grzał, więc zapewnij mu odpowiednie chłodzenie. Jest to najprostszy sposób uzyskania napięcia stałego 6,3V, ponieważ, jak pamiętasz, napięcie zmienne po wyprostowaniu podnosi się ok. 1,4x, więc należy je zredukować do wymaganego.

Sposób drugi. 

Napięcie wyjściowe 6,3V (+/-5%)  uzyskujemy stabilizując je za pomocą stabilizatora 7806. Na jego wyjściu uzyskamy 6V, aby uzyskać 6,3V, należy pomiędzy masę a nóżkę G układu scalonego włączyć diodę Schottky'ego, (dowolną) która podnosi  napięcie o ok. 0,3-0,5V - daje to na wyjściu żądane 6,3V. Włączenie zwykłej diody prostowniczej może na wyjściu dać zbyt wysokie napięcie.  Diodę włączamy w kierunku przewodzenia. 
Aby stabilizator prawidłowo pracował, napięcie przed stabilizatorem musi być wyższe o 3-4V od stabilizowanego.
 Dlatego ten układ nadaje się  tylko wtedy, gdy napięcie transformatora wynosi 7-9V, co po wyprostowaniu da napięcie 9-12V, dzięki czemu stabilizator będzie pracował we właściwych warunkach Do żarzenia lamp trzeba sporo prądu, dlatego stabilizator trzeba chłodzić za pomocą radiatora.

Dla ułatwienia, w nawiasach podałem numery zacisków na złączach CON1 i CON2, które łączymy zgodnie z numeracją za pomocą wielożyłowej taśmy lub skręconych ze sobą przewodów ze złączami CON3  płytce przedwzmacniacza. Pamiętajmy o tym, by do zasilania żarników lamp użyć nieco grubszych przewodów. 

Transformator zasilający

Transformator o mocy 40-50VA powinien dawać na wyjściu napięcie 6,3V/1A oraz 150-250V/0,1A, w zależności od tego, jakie napięcie anodowe potrzebujemy do zasilania preampa. Jeżeli zamierzamy zasilać lampy większej mocy, jego uzwojenia zasilania żarzenia powinny mieć większą wydajność prądową, np 2-3A.

Transformator powinien być odizolowany mechanicznie od obudowy za pomocą gumowych podkładek tak, aby drgania rdzenia nie przenosiły się na układy elektroniczne. Drgania takie wywołują mikrofonowanie tak lamp jak i kondensatorów elektrolitycznych w zasilaczu, co może być słyszalne w głośnikach jako brum sieciowy. Podkładki powinny być założone dwustronnie, także pod główki śrub mocujących.
Efekt mikrofonowania  kondensatorów można zmniejszyć
przez dodatkowe przyklejenie kondensatorów do płytki za pomocą silikonu lub kleju na gorąco - w każdym razie  takie rozwiązanie spotyka się w niektórych wzmacniaczach i zasilaczach komputerowych..

Płytka drukowana

Płytka drukowana ma niewielkie wymiary - 75x100 mm. 
Elementy są dość ciasno upakowane, więc kondensatory elektrolityczne filtra nie mogą mieć większej średnicy niż 18 mm. Gdy chcesz zastosować elementy o innych wymiarach, musisz przerysować płytkę drukowaną.
Należy zastosować płaskie mostki prostownicze M1 i M2  o prądzie 5-10 A i na napięcie wyższe niż 400V (przynajmniej ten mostek w układzie zasilania anodowego).
Rezystory redukcyjne R11 i R18 o mocy 3-5W powinny mieć zapewnione chłodzenie, bowiem w zależności od traconej mocy, mogą się mocno rozgrzewać. 
Jeżeli zastosujemy stabilizator 7806, należy umieścić na nim nieco większy radiator. 
Pamiętajmy także o dopasowaniu mocy stabilizatora do pobieranego prądu. Dwie lampy ECC88 pobierają nieco ponad 0,7A, ale rosyjskie 6N6P pobierają już 1,5A (2 x 0,75A). Dlatego kupując stabilizator 7806, sprawdź jaką ma wydajność prądową.

Nie wszystkie przedwzmacniacze wymagają żarzenia lamp prądem stałym. Gdy wzmacniacz nie brumi, możemy lampy śmiało żarzyć napięciem zmiennym 6,3V (12,6 V) wprost z transformatora.

Radiator także przydaje się do chłodzenia tranzystora T1. Tutaj może być mniejszy, czasem wystarczy kawałek aluminiowej blaszki.

W przedwzmacniaczu złącze CON 2 nie jest wykorzystywane, ale ponieważ w założeniu zasilacz ma być "uniwersalny" można nim  zasilać inne urządzenie (o niezbyt dużej mocy), np. wzmacniacz mocy SE.  Wtedy ze złącza CON 2 ( +Vs 250V) zasilamy samą końcówkę mocy, a ze złącza CON3 (+Vss 220V) zasilamy przedwzmacniacz. Oczywiście, montujemy płytkę wtedy w wersji drugiej, jak do preampa Nr1.

Napięcia wyjściowe podane są przykładowo (+250 V i  +220 V), w konkretnym urządzeniu mogą być nieco inne.

Dioda elektroluminescencyjna D sygnalizuje pracę wzmacniacza. Zasilana jest napięciem przemiennym 6,3V z transformatora, które jest zbyt wysokie do jej zasilania, dlatego należy ograniczyć prąd za pomocą rezystora R21. Jego wartość trzeba dobrać tak, by dioda świeciła z odpowiednią jasnością.
Diodę możemy umieścić w dowolnym miejscu obudowy wzmacniacza (np. na panelu przednim) a zasilamy ją lutując do płytki przewody we wskazanym miejscu na płytce (zob. rysunek - zielona dioda).


Spis elementów
R11 - 200-1000 omów/5W,
R12 - 250k/0,5W,
R13 - 30-300k/0,25W, wartość w zależności od wersji,
R14 - 0,1-1,0 k/0,25W (wartość z przedziału),
R15 - 1M/0,25W (opcjonalnie),
R16 - 200k, (dobrać),
R17 - ok. 50k, (dobrać by uzyskać napięcie ok. 40V),
R18 - od ułamka oma do kilku omów, moc 3-5W, dobrać by uzyskać napięcie 6,3V,
R19, R20 - 100 omów/0,25W, 
R21 - 1-2k/0,25W, dobrać do jasności świecenia diody
CON - złącza śrubowe, do druku, lub punkty lutownicze,
B - bezpiecznik 0,5A,
Tr - 40-50VA, 6,3V/1,5A, 150-250V/50mA,
C11, C12, C13 - 100 uF/400V (250V), 
C14, C16 - 47 nF/400V (250V),
C15 -  22-47 uF/400V (250V),
C17 - 47 uF/400V (250V),
C18 - 47 uF/63V,
C19  - 4700-10 000 uF/16V
C20 - 4700 uF/16V, w wersji z 7806 - 100-220 uF/16V
D - dowolna dioda LED,
D1 - dioda prostownicza 400V,
D2 - dioda Zenera 10-15V,
D3 - dioda Zenera, dobrać do żądanego napięcia,
D4 - dioda Schottky'ego (dowolna, opcjonalnie wraz z 7806),
M1, M2 - mostek 5-10A/600V,
T1 - dowolny MOSFET wysokonapięciowy (min 400V).
7806 - stabilizator 6V/1.5A (opcjonalnie).

Rysunek płytki w formacie pdf znajdziesz TU

Należy używać tylko i wyłącznie oryginalnego tonera w drukarce laserowej, bowiem wszelkie zamienniki dają mniej lub bardziej szary wydruk ścieżek na papierze do termotransferu.

Zasilacz do przedwzmacniacza "Nr1"

Ponieważ w przedwzmacniaczu "Nr1" na katodach lamp nie występuje wysokie napięcie, nie jest potrzebny układ podniesienia napięcia na żarnikach lamp. 
Dlatego zasilacz musi być nieco zmodyfikowany. 
Modyfikacja będzie polegała na uproszczeniu konstrukcji: NIE lutujemy rezystora  R17 oraz kondensatora elektrolitycznego C18.
Ważne: rezystor R17 zastępujemy zworą (do masy), dzięki czemu rezystory R19 i R20 będą symetryzowały żarzenie lamp przedwzmacniacza.
R16 pozostawiamy, będzie rozładowywał kondensatory po wyłączeniu zasilania. Jego wartość to 250k-470k, w zależności jakie napięcie jest na wyjściu - wyższe napięcie - wyższa wartość R16.
 Zobacz na schemat i rysunek płytki drukowanej zasilacza.
Pozostałe elementy i płytka drukowana bez zmian. 

Rysunek płytki w formacie pdf znajdziesz TU

Przebieg ścieżek na płytce i ułożenie elementów na płytce oczywiście może być inne - możliwości są nieograniczone.
Jest to więc tylko jedna z propozycji płytki drukowanej. 
Budowałem podobne zasilacze o zupełnie innym układzie elementów, w zależności od potrzeb i posiadanych elementów elektronicznych.


Schemat zasilacza

Bezpieczeństwo
We wzmacniaczu lampowym występują wysokie napięcia. Dlatego tak podczas projektowania jak i budowy urządzenia musimy zachować pewne procedury które zapewnią bezpieczeństwo nie tylko podczas prób i testów ale i podczas jego późniejszego użytkowania.
Największe zagrożenie niesie obwód zasilania prądem sieciowym. Dlatego, tak przewody zasilające, transformator, gniazda, wyłączniki itp. powinny być dobrej jakości, dostosowane do pracy przy napięciu 230 V (dobrze, gdy posiadają znak CE). Miejsca połączeń powinny być dokładnie izolowane. Najlepiej jeśli zasilanie sieciowe tworzy oddzielny, odpowiednio izolowany obwód, oddalony od pozostałych elementów układu.
Montaż jak i wszelkie przeróbki wykonujemy ZAWSZE po wyjęciu wtyczki z gniazdka sieciowego.

Dotknięcie urządzenia pod wysokim nawet napięciem nie jest groźne pod jednym warunkiem - nie będzie przepływu prądu. Stąd doświadczeni elektronicy tak pracują z urządzeniami pod napięciem, by ciało nie tworzyło obwodu zamkniętego. Jednym słowem pracują "z jedną ręką w kieszeni".

Przed uruchomieniem urządzenia należy sprawdzić prawidłowość lutowania kondensatorów elektrolitycznych (plus do plusa, minus do minusa). Odwrotne wlutowanie kończy się najczęściej wybuchem kondensatora.
Urządzeń nie przetestowanych w dłuższym okresie czasu nie należy pozostawiać włączonych bez opieki.
Metalowa obudowa urządzenia powinna być uziemiona, kabel zasilający i gniazdko sieciowe powinny mieć sprawny obwód uziemienia.

Zanim zaczniesz pracować z wysokimi napięciami, poczytaj o skutkach działania prądu na organizm człowieka na stronie "Bezpiecznie!"

Urządzenia elektroniczne zwykle są zasilane z sieci 230V. 
Napięcie sieciowe jest niebezpieczne, dlatego stosuj przemyślane rozwiązania swoich konstrukcji tak, by nie narazić siebie i innych użytkowników na porażenie prądem elektrycznym! 
 

Bądź ostrożny! Zawsze pracuj uważnie i z wyobraźnią.

We zasilaczu występują wysokie napięcia. Wszelkich regulacji dokonuj przy wyłączonym zasilaniu i po rozładowaniu kondensatorów wysokonapięciowych!

Lampy i niektóre elementy rozgrzewają się do wysokiej temperatury.  Łatwo o poparzenie!

Bibliografia


moje projekty  >> nie tylko lampowe >
  I bezpiecznie! I zasilacz preampa I wzmacniacz na LM I hybryda słuchawkowa I opóźniacz I ładowarka I podstawki I pomiary oscyloskopem I płytka drukowana I różne I porady I  


powrót do góry >

I strona główna I audio-retro I moje projekty I w wolnym czasie I warto odwiedzić I  

©  2000 - 2012 | Projekt strony: S.C.  |  Wszelkie prawa zastrzeżone