Блок питания 500 Ватт для аудиоусилителей

Читатели ресурса, увлекающиеся тематикой разбора и ремонта техники, сегодня вашему вниманию будет представлена статья по разбору блока питания на 500 ватт, предназначенного для работы с аудиоусилителями. Такая достаточно узкая спецификация привносит в устройство некоторые конструктивные особенности, которые мы сегодня и разберем несколько подробнее.

Предыстория

Ранее уже упоминалось, что работа с блоками питания доставляет мне особенное удовольствие, ведь техническая начинка подобных устройств всегда достаточно нетривиальна, ввиду разных областей применения. Сегодняшний же экземпляр вызвал у меня особенный интерес, ведь подобных я еще не встречал, по большому счету. Будет интересно протестировать его в работе после полного разбора. Заказал я его именно благодаря тому, что он в чем-то является уникальным. Немного подробнее об этом.

Начнем с отступления. Достаточно большое количество времени назад я заметил, что довольно сильно увлекся именно всяческой аудиотехникой. Во время этого увлечения мною был пройден достаточно большой путь от полностью самодельных вариантов до сбора уже более сложных технически гибридных аудиоустройств, при сборке которых я использовал в том числе и УМ с мощностью до сотни ватт. В том числе в своих сборках я использовал и детали радиотехники заводской, по типу УКУ-010, 101 и «Одиссея-010». Уже после стал использовать детали звуковой установки «Феникс- 200У 010С». Мои попытки собрать УМЗЧ Сухова достойны отдельных воспоминаний, хоть они и не увенчались успехом.

Акустические системы при этом тоже были как самодельными, так уже и готовыми, заводскими. Достойные экземпляры того времени, типа «Романтики-50ас-105» и подобных.

Самым запоминающимся представителем того времени стал, конечно же, «Амфитон-25АС, 027». Правда, со сборкой этих колонок вышла некоторая накладка, и поэтому стояли они несколько недоработанными. Тогда к небольшим конструкционным изменениям мною были добавлены в том числе и динамики на 75 ГДН, заменил которыми я «родные» 50.

Фотографий данных устройств, к сожалению, у меня не осталось, поэтому я нашел их в сети. Аппаратура эта давно продана, и надеюсь, до сих пор служит верой и правдой людям, ее купившим.

Сам же я со временем перешел на аудиосистемы фирмы SVEN, по типу Sven-IHOO 5.1, а в дальнейшем отказался и от этого – музыку стал слушать в основном на небольших компьютерных колонках. Конечно, в этом заметен некоторый регресс, но все же интерес к «настоящим» звуковым устройствам у меня никуда не пропал, и именно поэтому видит свет и эта статья.

Этот интерес проявился впоследствии в желании сделать что-нибудь из этой тематики, например усилитель мощности. Но в итоге от этой идеи я отказался и остановил свой выбор именно на блоке питания. Конечно же, сделать подобный БП я мог бы и сам, подобный опыт уже имеется в наличии, но все же.

Технические характеристики блока питания

При заказе этого блока питания на него были заявлены следующие технические параметры:

• Требуемое напряжение от сети – 220–240 вольт.
• Мощность на выходе – 550 ватт.

Показатели выходных напряжений:

• Основное – 35 вольт.
• Вспомогательное № 1 –15 вольт, 1 ампер.
• Вспомогательное № 2 – 12 вольт, 0,5 ампер с гальванической отвязкой от остальных элементов.

Указанные размеры составляли 130 х 100 х 40 мм.

Каналы вспомогательных напряжений на 15 и 12 вольт соответственно стабилизированы, в отличие от основного канала в 35 вольт, который стабилизацией не обладает. Тут стоит остановиться и немного порассуждать. Часто мне приходится слышать вопросы на тему того, какой БП приобрести для усилителя. Ровно так же часто я отвечаю, что на самом деле приобретать ничего не нужно, а проще будет собрать блок питания самому, взяв за основу базу известных драйверов IR-2153, или какой-либо похожий их аналог. Тут же у интересующегося человека «в теме» возникает вопрос о стабилизации напряжения. И нужно отметить, по моему мнению, что стабилизация напряжения питания в подобных УМЗЧ-устройствах не просто не является необходимостью, а скорее даже приносит вред. Все дело в том, что блок питания со стабилизированным напряжением может в цепи стабилизации вызывать проблемы просто потому, что усилитель мощности потребляет энергию не в равных долях своевременно, а волнами и всплесками. Ведь частотность музыки может меняться в течение одной проигранной дорожки в совершенно разных масштабах. Надеюсь, этот момент прояснён, больше к нему возвращаться в этой статье мы не будем.

Обзор конструктивных особенностей блока питания

А перейдем мы непосредственно к заказанному мной блоку питания, купить который вы можете, перейдя по ссылке ниже:

Пришел он мне упакованный в коробку и с достаточным слоем обмотки вокруг него противоударного материала. Естественно, в тех условиях, в которых работает наша почта, такие меры предосторожности со стороны продавца крайне похвальны. Выглядел он так, что придраться было совершенно не к чему. Размеры данного БП вызывают только положительные эмоции, ведь он крайне компактен в сравнении с трансформатором соответствующей мощности.

Непосредственно к особенностям именно этого блока питания:

• Приятным удивлением было наличие разъема для входа, что впоследствии облегчило работу.
• В блоке питания сразу предустановлен как предохранитель, так и встроенный входной фильтр частот. Но стоит также отметить отсутствие термистора, которой бы мог защитить сеть от излишних перепадов тока. Нет в заводской комплектации диодного моста с наличием конденсаторов. Присутствует возможность перевести блок питания в режим работы 110–115 вольт с помощью замыкания контактных площадок, расположенных около входного фильтра. Естественно, перед включением в сеть, стоило бы проверить эти контакты на предмет их смыкания, если напряжение в вашей сети стандартные 220 вольт.
• В наличии диодный мост KBU810, на котором, к моему сожалению, отсутствовал радиатор. Тут следует сказать, что наличие радиатора на блоках питания 500 ватт уже крайне желательно.
• Емкость входных конденсаторов на деле составила 470 мкФ, что маловато для БП на 500 ватт.

Стоит отметить, что в инверторе устройства применялись при изготовлении достаточно старые транзисторы, модели IRF740. Установлены они, естественно, на отдельных радиаторах. Управление транзисторами осуществляется с помощью модуля IR2153, что является достаточно интересным с технической точки зрения решением.

Сам инвертор в заводской комплектации собран с помощью полумостовой схемы, с некоторыми особенностями. Средняя точка выбрана в качестве двух пленочных конденсаторов, с указанной емкостью в один микрофарад. Первичная обмотка инвертора проведена с помощью третьего установленного конденсатора с той же емкостью. Решение изящное и крайне удобное, ведь с его помощью можно с легкостью увеличивать емкость входных конденсаторов, что является крайне приятной фишкой при последующем улучшении.

Количество витков обмотки на трансформаторе я уж, простите, пересчитывать не стал, но заметил, что выполнена она качественно и многопроволочно. Жгут крайне устойчив к деформациям и неплохой в целом. Это создает впечатление, что такой вариант намотки положительно скажется на работе трансформатора в общем и целом.

Выходной выпрямитель выполнен так же качественно, никаких «колхозных» вариантов. Две диодные сборки, одна с общим катодом, другая, естественно, с общим анодом. Обе они, как и полагается, установлены на отдельных друг от друга радиаторах. Выходной фильтр обладает двумя парами конденсаторов с емкостью 1000 мкФ на 50 вольт. Также между конденсаторами установлен дроссель, предназначенный для уменьшения между ними пульсации.

Вторичные каналы питания используют подключение каждый к своей обмоткам трансформатора, и, как уже говорилось выше, вспомогательный канал № 2 гальванически от остальных отвязан.

В соответствии с действительно качественным продуктом по выходам и входам устройства стоят клемники приемлемого качества, что тоже не может не радовать.

Печатная плата тоже изготовлена из приемлемого по качеству материала, с применением текстолитовых основ, что выгодно отличает данный БП от тех, где платы сделаны из генитакса. Наличие защитной прорези в одном из мест платы тоже заставляет вспомнить производителя добрым словом. На плате установлена достаточно примитивная, на мой взгляд, схема защиты от перегрузки с помощью двух резисторов.

Естественно, что снизу печатной платы наличествует маркировка входов и выходов, а также варианты входных напряжений.

Перед тем как мы перейдем к результатам теста данного блока питания, следует сказать, что я уже собирал похожий БП несколько лет назад. Только отличался он наличием таких «лишних» деталей, как узел для регулирования скорости вращения вентилятора в прямой зависимости от температуры нагрева БП, и умощненного драйвера для транзисторов, со схемой вторичного питания от выходных клемм инвертора. В общем, по сути, это тот же самый блок питания.

Тестирование показателей блока питания на 500 Ватт

Теперь непосредственно поглядим, на что способна схема нашего нынешнего БП, и проверим качество ее реализации. Отметим, что в виду отсутствия стабилизированного основного напряжения оно напрямую зависит от параметров напряжения конкретной сети. Видим, что при входном напряжении в 220 вольт, выходное составит чуть более 35.2 вольт, при использовании режима холостого хода. Потребляет при этом БП всего 3,4 ватта мощности.

При этом тесты показали, что наличествует некоторый заметный перегрев в резисторе питания драйвера транзистора. Его номинальное сопротивление составляет 150 кОм, что при напряжении в районе 300 вольт даст нам показатель рассеиваемой мощности в значение порядка 0,6 ватт. То есть данный резистор питания драйверов будет нагреваться вне зависимости от нагрузки, которая будет возлагаться на сам блок питания. Также мы смогли заметить то, что трансформатор тоже подвержен некоторому нагреванию уже буквально спустя 10 минут после включения устройства в сеть.

Для проведения нагрузочного тестирования была собрана конструкция, которая состояла из пары электронных нагрузок, мультиметра и осциллографа. С помощью мультиметра измерялся один канал питания БП , второй же канал питания мы контролировали с помощью вольтметра электронной нагрузки, которую подключили короткими проводами.

Не будем углубляться в перечисление всех тестов, которым подвергался данный блок питания, и перейдем сразу к графикам, нарисованным с помощью осциллографа.

Первый и второй графики нарисованы при следующих параметрах: точки выхода блока питания до диодных сборок – разные и имеют разное время развертки. Инвертор работает с частотой 70 кГц.

Третья и четвертая осциллограмма показывает пульсации перед дросселем канала с напряжением в двенадцать вольт и после этого дросселя. КРЕНКа тоже показала уверенное качество работы устройства, но приоткрыла также некоторую проблему. Напряжение в средней точке тут составляет около 15 вольт при отсутствии нагрузки на основные каналы напряжения, а с наличием нагрузки основных каналов мы увидим падение напряжения, оно будет уже в районе 13 вольт, что по моему скромному мнению, крайне незначительный показатель для стабилизатора, рассчитанного на 12 вольт.

Нагрузочные тесты проводились следующим образом:

Во-первых, для начала, один канал напряжения нагружался на половину номинального значения – 50%, затем нагружался на тот же показатель канал номер два. После этого нагрузка поочередно поднималась до 100% все так же сначала на первом канале, потом на втором. В итоге, благодаря данному способу нагрузки, мы получаем сразу четыре режима – 25%, 50%, 75%, и, наконец, 100%. Сразу же, на выходе по ВЧ значение пульсаций оказалось минимальным, что является крайне положительным показателем. Если принять решение об установке дополнительного дросселя, показатели пульсации можно уменьшить практически до нуля.

При испытании блока питания на частоте порядка сотни герц, ситуация оказалось несколько печальней. Скорее всего это связано с недостаточной емкостью на входах устройства. Амплитудный размах показателя пульсаций, при нагрузке в 500 ватт показателя выходной мощности составил целых четыре вольта.

Далее последовали следующие нагрузочные тесты. Так как при их проведении показатель напряжения под нагрузкой несколько уменьшался, приходилось по мере этого уменьшения поднимать показатель тока нагрузки для того, чтобы мощность на выходе была примерно в соответствии с таким рядом: 125 ватт, 250 ватт, 375 ватт, и, наконец, 500Ватт.

На фотографиях вы можете увидеть следующие результаты:

1. Показатели первого канала – нуль ватт и почти 43 вольта, второй канал – 126 ватт и 34 вольта.
2. Первый канал показывает 126 ватт и 33 вольта, второй канал – 130 ватт и также 33 вольта.
3. Снова показатели первого канала – 248 ватт, 30 вольт, и второй – 127 ватт и почти 31 вольт.
4. Канал номер один показывает ровно 236 ватт и снова почти 30 вольт, показатели второго канала следующие: 240 ватт и опять почти 30 вольт напряжения.

Тут стоит отметить, что напряжение на ненагруженном канале всегда больше показателя в 40 вольт. Такое положение дел обусловлено выбросами по напряжению. Вследствие отсутствия нагрузки как таковой в принципе, напряжение показывало гладкий и плавный рост, а при наличии даже самой маленькой нагрузки постепенно приходило в норму.

Одновременно с тестом проводилось испытание на потребление энергии. Но стоит сказать, что из-за наличия достаточно большого показателя погрешности в момент измерения мощности на выходе, расчетные значения коэффициента полезного действия будут приводиться несколько ориентировочно.

1. Нагрузка составила 25% от номинальной, КПД примерно 89%.
2. Нагрузка составила 50% от номинальной, КПД примерно 92%.
3. Нагрузка составила 75% от номинальной, КПД примерно 90%.
4. Нагрузка составила 95% от номинальной, КПД примерно 88%.

Также на 5 и 6 фотографии вы можете увидеть результаты измерения при 50% и 100% мощности.

Проведенные нами тесты и те нагрузки, которым мы подвергали данное устройство, позволяют говорить о неплохой работе данного блока питания. Но также при его использовании наличествует одна крайне неприятная деталь, так называемая ложка дегтя в бочке с медом, в виде его чрезмерного нагрева. Еще в самом начале мы сказали о том, что примерная мощность блока питания составляет не 500 ватт, а находится в районе показателя в 350, или даже 300 ватт.

Резюме

В общем итоги измерений отчасти неутешительные. Общее качество заводского изготовления блока питания крайне высокое, но стоит сказать, что некоторые конструктивные особенности могли быть и лучше. К примеру, установка транзисторов в условии отсутствия изоляции от радиаторов – крайне спорное решение. Крайне порадовало достаточно большое количество выходных напряжений.

Естественно, в схеме данного устройства хватает недоработанных моментов. Отсутствие термистора на входе, небольшая емкость входных конденсаторов – все это входит в такие моменты. Если говорить о канале на 12 вольт номинального напряжения, то скорее всего он не выдаст показателей больше чем 25—300 миллиампер.

Но будем честны, данные проблемы серьезными не являются, и решение их не займет большого количества времени и наличия каких-либо отличных от стандартных инструментов. Самая большая проблема, вызванная с чрезмерным перегревом блока питания, решается, правда, только с помощью добавления активного охлаждения, но если использовать его в качестве БП на, скажем, 300 ватт, никаких проблем с ним вы иметь не будете.

comments powered by HyperCommentsИспользуемые источники:

• https://meanders.ru/blok-pitaniya-500-vatt-dlya-audiousilitelej.shtml