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無線電子工学および電気工学の百科事典 電源ユニット UKU、2x51/2x32 ボルト。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
現在、高品質のサウンド再生を愛する多くの人が、非常に高性能で最大数十ワットの出力を持つオーディオアンプを独自に製造しています。 増幅経路のすべての部分、および多くの場合、補助装置、スイッチングおよび指示器官などは、継続的な改善の対象となります。 UCU の最高の品質指標を達成したいという要望により、設計者は電源に関する立場の再考をますます迫られています。 これは当然のことです。結局のところ、消費電流が大きいと、最も単純なアンチエイリアシング フィルターでは供給電圧の満足のいく安定性を提供できなくなり、これが音質に大きな影響を与えます。 信号のピークを再生する場合、フィルター出力の電圧変動は5V以上に達するため、パワーアンプの電源電圧を確保する必要があります。 しかし、マージンによりアンプの出力トランジスタの動作モードが重くなり、その結果、効率と信頼性が低下します。 したがって、安定化電源を好むアマチュア無線家が増えています。 さらに、過負荷保護デバイスをスタビライザーに導入するのは簡単ですが、強力なトランジスタのコストとそれらの交換の複雑さを考慮すると、これは非常に望ましいことです。 高品質なパワーアンプの電源にはどのような特性が必要ですか? UKU 電源の最も重要な要件には、所定の安定化係数とリップル抑制係数での必要な出力電力の確保、保護システムの高い信頼性と効率、回路と設計の可能な限りの簡素化、保護システムの温度安定性、および保護システムの温度安定性が含まれます。スタビライザー全体。 電力増幅器とともに動作するように設計された安定化器は、通常、回路の大幅な複雑化につながる安定化係数Ｋｓｔの値が高すぎる必要はないことに留意されたい。 実践が示しているように、高品質のパワーアンプは、Kst = 30 のスタビライザーと完璧に動作します。 信号ピークを再生するとき（出力パワー Pout = 60 W の場合）の電源電圧の変動は 0,2 V を超えず、不安定な電源から AF アンプに電力を供給する場合にこのような条件下でよく見られる追加の歪みは発生しませんでした。 電源電圧と保護デバイスのしきい値の選択の問題について考えてみましょう。 電源の 1 つのアームの出力電圧 Upit (図 XNUMX) は次と等しくなければなりません。
ここで、Imax は最大出力電圧振幅における電流値、A です。 Uke us - 出力トランジスタの飽和電圧、V; Rн - 負荷抵抗、オーム、Roс - 出力トランジスタのエミッタ回路のフィードバック抵抗の抵抗オーム。
これは強力なアンプの最も典型的なケースであるため、Rн = 4 オームを考えてみましょう。 示された不等式に数値を代入すると、60 ～ 80 W の電力を持つアンプの電源の片アームの電圧が 27 ～ 33 W の範囲内にあることを簡単に検証できます。 V. 現在の保護システムの動作しきい値を決定する問題について詳しく見てみましょう。 このしきい値は、最大出力パワーで歪みのない信号再生が保証されるようなものでなければならないことは明らかです。 一方、しきい値は出力トランジスタの Imax 値を超えてはなりません。 知られているように、負荷の有効電力は
そこから
この関係に基づいて、電流保護システムである応答しきい値 Iz の値の表が、出力電力のさまざまな値に対して編集されました。 この表は、各アンプ チャネルが個別のスタビライザーによって電力供給される場合に対応します (両方の電力増幅器が共通の電源から電力供給される場合、応答しきい値は 1,03 倍になるはずです)。 およそ、Iз = (1,07...XNUMX)Imax とみなすことができます。
上記に基づいて、これは実践によって確認されていますが、XNUMX つの安定化電源から両方のパワーアンプに電力を供給するのは不適切であると結論付けることができます。 保護システムの種類を選択する問題も重要です。 緊急モードでの電流安定化機能を備えた保護装置は、ここでは使用できません。 実際には、原則として、負荷回路が閉じているとき、非常に大きな電流がスタビライザのレギュレータトランジスタを通って流れます。 それを制限するための措置をすぐに講じないと、スタビライザーのレギュレータトランジスタが熱破壊する可能性があり、その後、パワーアンプの出力トランジスタが熱破壊される可能性があります。 制御トランジスタを閉じる保護装置の速度は比較的遅いですが、非常に十分です。 このようなデバイスには、セルフリセット付きと「トリガー効果」付きの XNUMX つのタイプがあります。 前者は、過負荷の原因を除去した後、スタビライザーを自動的に動作モードに戻します。 後者は安定化装置のレギュレータトランジスタを閉じたままにし、外部の影響によってのみ事故が解消された後にのみ安定化モードに戻すことができます。 私たちの意見では、パワーアンプを保護するために自己リセットデバイスを使用することは望ましくありません。 過負荷が周期的である場合 (たとえば、サウンドトラックを最大レベルで再生しているとき)、保護システムが周期的に作動するため、アンプへの電力が断続的に供給されます。 これにより、アンプ内で過渡プロセスが繰り返されることになり、アンプが故障する可能性があります。 「トリガー効果」を備えたデバイスがより好ましい。 これらは、緊急事態の可能性が非常に高いアンプのセットアップ、テスト、修理のプロセスにおいて非常に効果的です。 上記のすべての考慮事項を考慮して、スタビライザーが開発されました。その図を図に示します。 2.
スタビライザーは、制御素子に複合トランジスタを使用した補償回路に従って作られています。 スタビライザーの両方のアームは回路的には同一です。 制御素子に負のTKN安定化機能を持つD818Bツェナーダイオードを使用することで、出力電圧の温度ドリフトを大幅に低減することができました。 比較デバイス (VT4) と制御要素 (VT1) で異なる構造のトランジスタを使用すると、一方では安定化トリガー回路を導入する必要が生じます。 一方で、この構造にはいくつかの利点もあります。 特に、保護システムはスタビライザー制御要素を確実に閉じるために短いスイッチング パルスのみを必要とします。 この状態は非常に安定しており、VT3 保護システムのトランジスタがトリガーされた後に常に開いている必要はありません。 始動回路は抵抗器 R3 であり、制御要素を分路し、時間リレーの接点 K1.1 によって接続されます (図 3)。 初期状態（電源がオフ）では、リレー K1.1 の接点 K1.2 と K1 は閉じています。 電源投入後、約 1 秒以内にスタビライザーが起動します。 その後、リレーが動作し、接点が開き、トリガー回路が切断されます。
負荷回路で過負荷または短絡が発生した場合、抵抗 R7 の両端の電圧降下によりトランジスタ VT3 がわずかに開きます。 このため、トランジスタ VT4 が閉じ始め、続いてトランジスタ VT1 と VT2 が閉じます。 トランジスタ VT3 のエミッタの電圧が低下すると、トランジスタ VT1 がさらに開き、制御素子が雪崩のように閉じます (リレー K80 はオンのままです)。 保護システムが作動した後、負荷回路を流れる出力電圧と電流は非常に小さくなります。 トランジスタ VT2 の本体が 2°C に加熱されても、それらはそれぞれ 100 mV と XNUMX μA を超えません。 過負荷の原因を取り除いた後、スタビライザーを動作モードにするには、アンプの電源を短時間オフにする必要があります。 図では、 図4と図5は、保護システムの応答しきい値のさまざまな値における、負荷抵抗に対する出力電圧と負荷電流の実験的に得られたグラフ依存性を示しています。
完全な電力デカップリングを目的として、各アンプチャンネルに個別のスタビライザーが提供されます。 整流器は、平滑容量性フィルターを備えた全波ブリッジ回路を使用して作られています。 複合トランジスタ VT1 と VT2 の合計電流伝達係数は少なくとも 70000、トランジスタ VT4 の合計電流伝達係数は 100 以上である必要があります。保護動作の明確性を高めるために、トランジスタ VT3 の静的電流伝達係数は少なくとも 150 でなければなりません。 XNUMX。
トランジスタ VT2 と VT6 はそれぞれ、絶縁ガスケットを介して有効面積 1000 cm2 のヒートシンクに取り付けられています。 両面ガスケットには熱伝導潤滑剤を塗布しています。 KPT-8 (GOST 19 783-74) は、トランジスタ本体 - ヒートシンクの熱抵抗を大幅に低減することを可能にしました。 トランジスタVT1とVT5は、コーナープロファイル15x15 mmのジュラルミン製で表面積約10 cm2のヒートシンクに取り付けられています。 スタビライザーにはチューニング抵抗 SP4-1 を使用します。 コンデンサC1、C2-KM-5、残り-K50-6。 抵抗器 R7、R20 は巻線です。 KT814V トランジスタの代わりに、KT816V、KT816G、KT626V、KT626D を使用できます。 KT827V - KT827Bの代わりに。 KT315G - KT503G の代わりに、KT503E - KT602B、KT603B、KT503B、KT503G、KT3102A - KT3102V、KT3102D、KT3102E の代わりに。 KT815V の代わりに - KT817V、KT817G、KT961A、KT807A、KT807B、KT801A、KT801B。 KT825V の代わりに - KT825A、KT825B、KT825G; KT361G の代わりに - KT501E、KT501K、KT502B、KT502G、KT3107B、KT3107I; KT502E - KT502G、KT502D、KT501Mの代わりに。 スタビライザーをセットアップするには、電圧計、電流計、電力 250 ～ 300 W の負荷抵抗器 (レオスタット RSP-2 など) が必要です。 また、クローズ入力と少なくとも 1 MHz のカットオフ周波数を備えたオシロスコープを使用することをお勧めします。 すべてのスタビライザーアームは 3 つずつ調整されます。 まず、抵抗 R12 を短時間接続して無負荷でスタビライザを起動し、トリミング抵抗 R1 で目的の出力電圧を設定します。 加減抵抗器は最大抵抗に設定され、電流計を介してスタビライザーの出力に接続されます。 電圧計の測定値が変化していない場合、自励励起はありません。 それ以外の場合は、コンデンサ CXNUMX を選択する必要があります。 保護システムは、まず図に従ってトリミング抵抗 R8 のスライダーを最も低い位置に設定することによって設定されます。 負荷抵抗を下げることにより、電流計の読み取り値が閾値に等しくなり、保護が動作するまで抵抗器 R8 のスライダを動かします。 レオスタットは最大抵抗の位置に戻り、スタビライザーへの電源がオフになってから再びオンになり、保護が作動するまで負荷抵抗が再び減少します。 必要に応じて、抵抗 R8 スライダーの位置を調整します。 制御要素の強力なトランジスタが過熱しないように、保護システムを迅速にセットアップする必要があります。 繰り返されたテストにより、スタビライザーの高い信頼性と保護システムの有効性が証明され、パワーアンプの電源設計アプローチが正しいことが確認されました。 著者: E. Mitskevich、I. Karpinovich
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