Для питания усилителей мощности звуковой частоты (УМЗЧ) обычно требуется мощный двухполярный источник питания (ИП), имеющий защиту от коротких замыканий и перегрузок, которая при срабатывании отключает одновременно оба выхода.

На сайте  www.radiochipi.ru показан импульсный блок питания, который обладает малым уровнем пульсаций выходного напряжения и хорошей электромагнитной совместимостью с усилителем мощности низкой частоты. Дополнительными требованиями являются высокий КПД, малая масса, габариты и стоимость источника.

[info]Всем перечисленным требованиям удовлетворяет импульсный источник питания (ИИП), представленный в настоящей статье Он эксплуатировался у автора при температуре окружающей среды до +45°С и показал высокую надежность в работе.[/info]

Схема импульсного источника питания

Схема ИИП показана на рис.1, нагрузочная характеристика приведена на рис.2. Если ИИП готов к работе или работает на номинальную нагрузку, светится зеленый светодиод. При КЗ или перегрузке срабатывает защита, нагрузка отключается, гаснет зеленый светодиод и включается мигающий.

В таком режиме ИИП может находиться сколь угодно долго. Возврат в рабочий режим осуществляется отключением ИИП от сети и последующим его включением через 15…20 с. При понижении сетевого напряжения ниже 185В нагрузка отключается и зеленый светодиод гаснет. При повышении сетевого напряжения до номинального источник автоматически возвращается в рабочий режим.

Назначение основных элементов

• L1, С10, VD10 — пассивный корректор коэффициента мощности (ККМ). Выбор пассивного ККМ обусловлен необходимостью высокой электромагнитной совместимости ИИП и УЗЧ [1]. Сопротивления обмоток дросселей L1 и L2 уменьшают до безопасной величины импульс тока заряда конденсатора С10, возникающий при включении ИИП;
• RU1 — варистор, защищающий ИИП от повышения напряжения питающей сети;
• С1, С6 ..С8, L2 — сетевой высокочастотный фильтр, препятствующий проникновению помех от ИИП в сеть [2];
• VD8, С10 — сетевой выпрямитель с емкостным сглаживающим фильтром;
• С12, С13, R3, R4 — емкостной делитель напряжения, образующий среднюю точку для подключения вывода обмотки I силового трансформатора Т1. Емкости конденсаторов С12 и С13 должны быть по возможности одинаковыми. В противном случае возникнет подмагничивание сердечника Т1, один из переключательных транзисторов будет перегреваться и может выйти из строя. Резисторы R3 и R4 необходимы для разряда конденсатора С10 при отключении ИИП от сети и выравнивания потенциалов на конденсаторах С12 и С13; Рис. 3

• Т1 — силовой трансформатор, гальванически развязывающий вход и выход ИИП. Форма напряжения на обмотках Т1 приведена на рис.3;

• R5, R12. VD13, VD16, VD17—цепь положительной обратной связи (ПОС) между обмоткой III Т1 и обмоткой III Т2. Стабилитроны VD13, VD16 и VD17 поддерживают неизменной амплитуду импульсов на базах переключательных транзисторов, те обеспечивают ее стабилизацию [3]. Благодаря этому при изменении тока нагрузки выходное напряжение источника изменяется в меньшей степени;
• VD11, VD12 и обмотки IV и V Т1 — цепь, исключающая протекание сквозного тока через ключевые транзисторы [4];
• VT1, VT2 – переключательные транзисторы;
• VD14, VD15 — демпфирующие диоды.
• R10, R11 — токоограничительные резисторы базовых цепей переключательных транзисторов;
• Т2 — насыщающийся переключательный трансформатор тока. Вместе с элементами цепи ПОС задает частоту генерации преобразователя;
• С18, R14, R15, VD18. VS1 — запускающая цепь, вырабатывающая импульс, открывающий транзистор VT2 после включения источника в сеть [5],
• VD1…VD4 — выходной выпрямитель;
• R1, VD5, HL1 — световая индикация срабатывания защиты. Для привлечения внимания светодиод HL1 желательно использовать мигающий;
• К1, R2, R6…R9. U1. U2 — оптомеханическая защита от КЗ и перегрузок. Сопротивления резисторов R6, R7 и нагрузки образуют делители напряжения. При повышении тока, протекающего через нагрузку, увеличивается падение напряжения на светодиоде соответствующего оптрона. Если ток нагрузки больше порога срабатывания защиты, то срабатывает оптрон, открытый фотодинистор шунтирует обмотку реле К1, и реле размыкает контакты К1.1…К1.3, отключая нагрузку от источника;
• С2…С5, С9, С11.С14…С17. L3, L4. VD6, VD7, VD9 – выходной фильтр [6]. Дроссели L3 и L4 — компенсационные. Они эффективны для сглаживания пульсаций при больших токах нагрузки. Выпрямленный ток, проходя по первой обмотке, создает в магнитопроводе дросселя переменный магнитный поток, который наводит ЭДС во второй обмотке. ЭДС пульсаций, создаваемые обмотками, взаимно компенсируются и подавляются. Компенсационный дроссель позволяет сильнее уменьшить пульсации выходного напряжения по сравнению с однообмоточными сглаживающими дросселями, имеющими такие же параметры магнитопроводов и отдельных обмоток. Если обмотки двухобмоточного дросселя включены согласно, то дроссель подавляет несимметричные помехи, а если встречно — симметричные [4]. Методика расчета компенсационного дросселя приведена в [4]. Диоды VD6, VD7, VD9 — демпферные, уменьшающие ЭДС самоиндукции дросселей L3 и L4, а также обмотки реле К1;
• R13, HL2 — цепь индикации включения ИИП и готовности его к работе. В начальный момент времени (при включении источника в сеть) транзисторы VT1 и VT2 закрыты. Импульс, вырабатываемый запускающей цепью, поступает через динистор VS1 на базу транзистора VT2 и открывает его. Ток протекает по цепи: С13 — обмотка I Т1 — коллектор-эмиттер VT2 —С13. Через цепь ПОС в обмотке II Т2 наводится ЭДС, которая поддерживает открытое состояние VT2. Транзистор VT1 все это время закрыт. Диод VD11 — открыт, а VD12 — закрыт. При прекращении изменения магнитного потока в Т2, ЭДС в нем уменьшается до нуля. При этом ток коллектора VT2 начинает уменьшаться. Это приводит к появлению в базовых обмотках ЭДС противоположной полярности.

При смене полярности VT2 закрывается, a VT1 не открывается до тех пор, пока напряжение на обмотке IV Т1 не уменьшится до такого значения, при котором закроется диод VD11. Только после этого VT1 откроется. Ток протекает по цепи: С12 — коллектор- эмиттер VT1 — обмотка I Т1 — С12. Через цепь ПОС в обмотке IТ2 возникает ЭДС, поддерживающая открытое состояние VT1.

Транзистор VT2 в это время закрыт. Диод VD12 — открыт, а VD11 — закрыт. При прекращении изменения магнитного потока в трансформаторе Т2 ЭДС в его обмотках уменьшается до нуля. Ток коллектора VT1 также уменьшается. Появляются ЭДС противоположной полярности в базовых обмотках Т2.

При смене полярности VT1 закрывается, a VT2 не открывается до тех пор, пока напряжение на обмотке V трансформатора Т1 не уменьшится до такого уровня, при котором закроется диод VD12. Только после этого транзистор VT2 снова откроется. Далее начинается новый цикл.

Начала статьи: Импульсный источник питания для усилителя звука

Окончание статьи: Импульсный источник питания для усилителя мощности