Fonte de alimentação UCU, 2x51/2x32 volts. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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Agora, muitos amantes da reprodução de som de alta qualidade fabricam independentemente amplificadores AF com desempenho muito alto e potência de saída de até dezenas de watts. Todos os links do caminho de amplificação e, muitas vezes, dispositivos auxiliares, elementos de comutação, indicações, etc. são submetidos a melhorias constantes.

O desejo de alcançar indicadores máximos de qualidade UCU está forçando cada vez mais os projetistas a reconsiderar suas posições em relação às fontes de alimentação. Isso é compreensível - afinal, com um grande consumo de corrente, os filtros de suavização mais simples não são mais capazes de fornecer uma estabilidade satisfatória da tensão de alimentação e isso afeta significativamente a qualidade do som. Quando os picos do sinal são reproduzidos, as flutuações de tensão na saída do filtro atingem 5 V ou mais, e isso torna necessário fornecer uma reserva de tensão de alimentação para o amplificador de potência. Mas a reserva leva a um modo de operação mais pesado dos transistores de saída do amplificador e, como resultado, a uma diminuição de sua eficiência e confiabilidade.

Portanto, um número crescente de radioamadores prefere fontes de alimentação estabilizadas. Além disso, é fácil introduzir um dispositivo de proteção contra sobrecarga no estabilizador, o que é altamente desejável, dado o custo de transistores potentes e a dificuldade de substituí-los.

Quais características uma fonte de alimentação de amplificador de potência de alta qualidade deve ter? Os requisitos mais importantes para a fonte de alimentação UCU incluem garantir a potência de saída necessária em determinados coeficientes de estabilização e supressão de ondulação, alta confiabilidade e eficiência do sistema de proteção, a máxima simplicidade possível do circuito e design, estabilidade de temperatura do sistema de proteção e do estabilizador como um todo.

Observou-se que um estabilizador projetado para funcionar com um amplificador de potência não requer um valor muito grande do coeficiente de estabilização Kst, o que geralmente leva a uma complicação significativa do circuito. Como a prática tem mostrado, um amplificador de potência de alta qualidade funciona perfeitamente com um estabilizador com Kst = 30. Flutuações na tensão de alimentação durante a reprodução de picos de sinal (na potência de saída Pout = 60 W) não excederam 0,2 V e distorções adicionais, que são comuns nessas condições quando o amplificador AF é alimentado por uma fonte instável, não ocorreram.

Considere as questões de escolha da tensão de alimentação e o limite de operação do dispositivo de proteção. A tensão de saída Upit (Fig. 1) de um braço da fonte de alimentação deve ser igual a:

onde Imax é o valor da corrente, A na oscilação máxima da tensão de saída; Uke us - tensão de saturação do transistor de saída, V; Rн - resistência de carga, Ohm, Ros - resistência do resistor de feedback no circuito emissor do transistor de saída Ohm.

Vamos considerar Rn = 4 ohms, pois este é o caso mais típico de um amplificador potente. Se substituirmos valores numéricos na desigualdade indicada, é fácil garantir que a tensão de um braço da fonte de alimentação para um amplificador com potência de 60 ... 80 W esteja dentro de 27 ... 33 V.

Vamos nos deter na questão de determinar o limite para operar o sistema de proteção atual. É bastante claro que este limite deve ser tal que a reprodução não distorcida do sinal na potência de saída máxima seja assegurada. Por outro lado, o limite não deve exceder o valor Imax dos transistores de saída.

Como você sabe, a potência útil na carga

de onde

Com base nessa relação, foi compilada uma tabela de valores para o limite Iz do sistema de proteção de corrente para vários valores da potência de saída.

A tabela corresponde ao caso em que cada canal do amplificador é alimentado por um estabilizador separado (se ambos os amplificadores de potência forem alimentados por uma fonte comum, o limite de resposta deve ser dobrado). Aproximadamente, Iz = (1,03 ... 1,07) Imax pode ser obtido.

Com base no exposto - e isso é confirmado pela prática - podemos concluir que não é aconselhável alimentar os dois amplificadores de potência de uma fonte estabilizada.

Outra questão importante é a escolha do tipo de sistema de proteção. Dispositivos de proteção com estabilização de corrente no modo de emergência não podem ser usados ​​aqui. O fato é que, via de regra, quando o circuito de carga é fechado, uma corrente muito grande fluirá pelo transistor regulador do estabilizador. Se você não tomar medidas imediatamente para limitá-lo, é possível uma quebra térmica do transistor regulador do estabilizador e, depois disso, frequentemente dos transistores de saída do amplificador de potência.

Os dispositivos de proteção com o fechamento do transistor regulador têm uma velocidade relativamente baixa, mas suficiente. Existem dois tipos desses dispositivos - com retorno automático e com "efeito de gatilho". O primeiro retorna automaticamente o estabilizador ao modo de operação após a causa da sobrecarga ter sido eliminada. Os segundos deixam o transistor regulador do estabilizador fechado, sendo possível retorná-lo ao modo de estabilização após a eliminação do acidente apenas por influência externa.

Em nossa opinião, é indesejável usar dispositivos de auto-reinicialização para proteger um amplificador de potência. Se a sobrecarga for cíclica (por exemplo, ao tocar um fonograma com nível máximo), a alimentação do amplificador será intermitente devido à operação periódica do sistema de proteção. Isso levará à repetição repetida do processo transitório no amplificador, o que pode causar sua falha.

Dispositivos com um "efeito de gatilho" são mais preferíveis. Eles são muito eficazes no processo de montagem, teste e reparo de amplificadores, quando a probabilidade de uma emergência é bastante alta.

Levando em consideração todas as considerações acima, foi desenvolvido um estabilizador, cujo esquema é mostrado na Fig. 2.

O estabilizador é feito de acordo com um esquema de compensação usando um transistor composto no elemento de controle. Ambos os braços do estabilizador são esquematicamente iguais.

A utilização de um diodo zener D818B no elemento de controle, que possui estabilização TKN negativa, possibilitou reduzir drasticamente o desvio de temperatura da tensão de saída. A utilização de transístores de diferentes estruturas no dispositivo de comparação (VT4) e no elemento regulador (VT1) conduz, por um lado, à necessidade de introduzir circuitos de arranque do estabilizador. Por outro lado, esta construção também oferece algumas vantagens. Em particular, apenas um pulso de comutação curto é necessário para acionar o sistema de proteção para fechar com segurança o elemento de ajuste do estabilizador. Este estado é bastante estável e não há necessidade de o transistor do sistema de proteção VT3 ficar constantemente aberto após sua operação.

O circuito de partida é um resistor R3, um elemento de controle de derivação e conectado pelos contatos K1.1 do relé de tempo (Fig. 3). No estado inicial (alimentação desenergizada), os contatos K1.1 e K1.2 do relé K1 estão fechados. Depois de aplicar energia por cerca de 1 s, o estabilizador é inicializado. O relé então energiza, os contatos se abrem e o circuito de partida é desativado.

No caso de sobrecarga ou curto-circuito do circuito de carga, a queda de tensão no resistor R7 abre levemente o transistor VT3. Por causa disso, o transistor VT4 começa a fechar, seguido pelos transistores VT1 e VT2. Uma diminuição na tensão no emissor do transistor VT3 leva a uma abertura ainda maior, e o elemento de controle fecha como uma avalanche (o relé K1 permanece ligado). Após o disparo do sistema de proteção, a tensão de saída e a corrente através do circuito de carga são muito pequenas. Mesmo quando o invólucro do transistor VT80 é aquecido a 2°C, eles não ultrapassam 2 mV e 100 μA, respectivamente.

Para transferir o estabilizador para o modo de operação após eliminar a causa da sobrecarga, desligue o amplificador por um curto período de tempo. Na fig. As Figuras 4 e 5 mostram dependências gráficas tomadas experimentalmente da tensão de saída e corrente de carga na resistência de carga em vários valores do limite de operação do sistema de proteção.

Com a finalidade de desacoplamento de potência completo, um estabilizador separado é fornecido para cada canal do amplificador. Os retificadores são feitos de acordo com um circuito de ponte de onda completa com filtros capacitivos de suavização.

O coeficiente total de transferência de corrente do transistor composto VT1 e VT2 deve ser de pelo menos 70000 e o transistor VT4 deve ser superior a 100. Para melhorar a clareza da operação de proteção, o coeficiente de transferência de corrente estática do transistor VT3 deve ser de pelo menos 150.

Os transistores VT2 e VT6 são instalados em um dissipador de calor com área útil de 1000 cm2 por meio de juntas isolantes. A graxa termicamente condutora é aplicada às juntas em ambos os lados. KPT-8 (GOST 19 783-74), que possibilitou reduzir significativamente a resistência térmica da caixa do transistor - dissipador de calor. Os transistores VT1 e VT5 são montados em dissipadores de calor feitos de perfil de canto de duralumínio de 15x15 mm e com uma área de superfície de cerca de 10 cm2.

O estabilizador usa resistores de ajuste SP4-1. Capacitores C1, C2 - KM-5, o resto - K50-6. Resistores R7, R20 - fio.

Em vez do transistor KT814V, você pode usar KT816V, KT816G, KT626V, KT626D; em vez de KT827V - KT827B; em vez de KT315G - KT503G, em vez de KT503E - KT602B, KT603B, KT503B, KT503G, KT3102A - KT3102V, KT3102D, KT3102E; em vez de KT815V - KT817V, KT817G, KT961A, KT807A, KT807B, KT801A, KT801B; em vez de KT825V - KT825A, KT825B, KT825G; em vez de KT361G - KT501E, KT501K, KT502B, KT502G, KT3107B, KT3107I; em vez de KT502E - KT502G, KT502D, KT501M.

Para estabelecer um estabilizador, você precisa de um voltímetro, um amperímetro, um resistor de carga com potência de 250 ... 300 W (por exemplo, um reostato. RSP-2); também é desejável ter um osciloscópio com entrada fechada e frequência de corte de pelo menos 1 MHz. Ajuste alternadamente todos os ombros dos estabilizadores. Primeiro, o estabilizador é iniciado sem carga conectando brevemente o resistor R3, definindo a tensão de saída desejada com o resistor de ajuste R12. O reostato é transferido para a resistência máxima e conectado por meio de um amperímetro à saída do estabilizador. Se as leituras do voltímetro não mudaram, não há auto-excitação. Caso contrário, você terá que pegar o capacitor C1.

O sistema de proteção é ajustado ajustando primeiro o motor do resistor de ajuste R8 para a posição inferior de acordo com o diagrama. Reduzindo a resistência de carga, eles atingem uma leitura do amperímetro igual ao limite, então movem o controle deslizante do resistor R8 até que a proteção dispare. O reostato é devolvido à posição de resistência máxima, a fonte de alimentação do estabilizador é desligada e ligada novamente e a resistência da carga é novamente reduzida até que a proteção seja acionada. Se necessário, a posição do controle deslizante do resistor R8 é corrigida. É necessário estabelecer um sistema de proteção rapidamente para não superaquecer o poderoso transistor do elemento regulador.

Testes repetidos mostraram a alta confiabilidade do estabilizador e a eficácia do sistema de proteção, o que confirma a abordagem correta para projetar uma fonte de alimentação para um amplificador de potência.

Autores: E. Mitskevich, I. Karpinovich

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