Блоки питания для усилителей звука на Алиэкспресс

Многие радиолюбители при сборке УМЗЧ обходятся без лишних забот — просто покупают готовые комплекты для сборки усилителей. При этом сам набор обычно не представляет проблем (все детали и плата в комплекте, есть и инструкция), но вот блок питания…

Если это маломощный усилитель и к тому же питающийся от несимметричного (одинарного) напряжения, то можно подобрать уже имеющийся блок питания – будь то адаптер, или БП от ноутбука, или большой и мощный трансформатор. Многие инструкции к схемам усилителей уже содержат информацию о блоке питания, но чаще всего ограничиваются только рекомендуемыми диапазонами напряжения.

Так что перед запуском УНЧ нужно решить два вопроса:

1. Напряжение питания которое нужно получить от БП.
2. Подбор мощности БП в зависимости от мощности усилителя.

По многим причинам не импульсный БП, а именно сетевой трансформатор более выгоден и удобен в аудиоконструкциях, особенно в конструкциях начинающих радиолюбителей. Ведь инверторы чаще всего генерируют много ВЧ составляющих, которые накладываясь на усилитель D класса (имеющий и свои преобразователи) создают такую кашу гармоник, что её не просто расхлебать даже опытному специалисту. Ну и надёжность ИБП хромает в сравнении со старым добрым железом.

БЛОК ПИТАНИЯ 12V для АВТОЗВУКА с АЛИЭКСПРЕСС

Расчет вторичных напряжений трансформатора

Допустим усилителю требуется симметричный источник питания со значением от +/- 15 до +/- 25 В. Что такое “симметричный блок питания” и где его взять? Ответ заключается в применении трансформатора с двумя вторичными обмотками одинакового напряжения и допустимой нагрузки (или обмотки с вдвое большим напряжением и током выше, но с отводом от середины вторичной обмотки).

Схема такого блока питания выглядит так:

Слева — трансформатор с двумя вторичными обмотками, справа — трансформатор с отводом. Как видно, конечный результат одинаков в обоих случаях; получение двух напряжений с одинаковым значением напряжения, но с разной полярностью. Для двух вторичных обмоток нужно соединить конец одной обмотки с началом другой. Подключение другого – например, начала с началом, приведет к отсутствию напряжения. Это сообщает о необходимости замены концов одной обмотки наоборот.

Какое напряжение трансформатор должен выдавать? Напряжение после выпрямления увеличивается на произведение квадратного корня из 2. Таким образом, если источник питания УНЧ должен давать нам 2 по 20 В постоянного напряжения, то переменное напряжение трансформатора должно быть: 20: v 2 = 14 В. Проще говоря, можем заменить v 2 приблизительным значением = 1,4. Разумеется, это напряжение одной половины блока питания.

Едем дальше. Поскольку трансформатор имеет указанное вторичное напряжение для обмотки, нагруженной номинальным током (есть в спецификации), то чем меньше ток (нагрузка обмотки), тем выше напряжение. Приходится проверять это значение самим, так как эта разница зависит от мощности и типа трансформатора, от сопротивления провода из которого сделана обмотка, и собственных потерь трансформатора.

Импульсный блок питания для аудио усилителя.

Расчет мощности трансформатора

С напряжением более-менее разобрались, далее как рассчитать мощность. Здесь надо полагаться на заданную мощность усилителя (информацию можно найти в документации от его микросхемы) и наши требования к использованию УМЗЧ.

Как известно, усилитель потребляет больше мощности, чем сама выходная мощность на динамиках. Но постоянно ли эта мощность присутствует на выходе усилителя? Конечно нет. Величина выходного напряжения сильно меняется за какой-то короткий промежуток времени. Например, если в один момент оно достигает 10 В, то может быть только 0,1 В в другой момент, а в следующий 25 В. Так что значение средней мощности (помним из физики P = U2/R) ниже максимальной.

Переходим к подбору мощности трансформатора. В 1960-х годах и позже, когда большинство транзисторных усилителей работали в классе АВ применялся принцип, что мощность трансформатора должна быть не менее половины мощности усилителя. Проблема в том, что такой подход сейчас не учитывает работу в новых классах и цены на трансформаторы, которые в последнее время резко выросли. Поэтому стоит рассчитать мощность трансформатора таким образом, чтобы могли достичь предполагаемой максимальной мощности при разумной цене трансформатора.

Конечно усилитель, а точнее его конструкция, также является важным фактором определяющим мощность блока питания. Усилители класса АВ имеют средний аппетит по мощности (КПД усилителя) – он примерно на 50% больше мощности на выходе усилителя – иными словами, чтобы получить 100 Вт на динамике, нужно предоставить усилителю 150 Вт – за счет КПД усилителя.

Ещё раз напоминаем, что средняя потребляемая мощность УМЗЧ не равна максимальной среднеквадратичной мощности, указанной в руководстве или полученной в результате расчетов.

Таким образом можем примерно установить, что для 100 Вт мощности, подаваемой на громкоговорители, не обязательно сразу ставить трансформатор на 150 ВА. А что достаточно? Зависит от наиболее часто устанавливаемого уровня громкости и от типа музыки. С другой стороны, если усилитель будет располагаться в спальне как источник звука перед сном или околомониторные колоночки – нет смысла закладывать такой запас. Чаще всего достаточно, когда мощность трансформатора либо равна выходной мощности усилителя (сумме выходных мощностей всех каналов), либо несколько выше – процентов на 10-20.

Расчет элементов выпрямителя

С трансформатором определились. Но блок питания состоит из ещё нескольких дополнительных элементов: диодов/выпрямительного моста и фильтрующих конденсаторов. Что насчет них?

Как и выше – не переборщить. В то время как большой ток моста может быть оправдан, подбор параметров может вызвать проблемы, а использование слишком большого тока моста является, кроме расточительности и лишних потерь в напряжении разъемов, опасностью пожара (в крайне неблагоприятных случаях при долгом нагреве его без перегорания). Так что если расчеты показывают, что будет течь максимум 2 А, то диодный мост на 5 А еще будет нормален, а уже на 25 А ставить не обязательно.

Сходным образом конденсаторы. Предполагается, что для 1 А тока, протекающего от блока питания, должен быть поставлен конденсатор емкостью не менее 1000 мкФ. На практике ничего не мешает впаять 2200 мкФ или даже 3300 мкФ – но не более! Ведь эти конденсаторы будут использоваться не полностью, к тому же будут увеличивать зарядные токи – то есть излишне нагружать диоды моста.

Тепловые проблемы УНЧ

Контролируя температуру радиатора, воспроизводите музыку на полной громкости (без ограничения пиков и любого жанра). На втором этапе воспроизведение сигнала 1 кГц без обрезки пиков (здесь нужно быть очень осторожным с температурой).

Тот же принцип применим и к трансформатору. В базовой конструкции (не для тороидов) трансформатор передает тепло от обмотки к сердечнику. В результате на стабилизацию теплового режима в трансформаторе мощностью около 250 Вт, нагруженном до номинального значения, уходит около 1 часа.

Конечно, двукратная перегрузка приведет к тому, что он достигнет максимальной температуры через 15 минут, но с другой стороны, это до 15 минут работы с перегрузкой.

Разница между современным и старым трансформатором в основном заключается в сердечнике. Современные трансформаторные листы позволяют работать с более высокой магнитной индукцией, чем это было в старых версиях. Это проявляется в уменьшении количества витков, чтобы обмотки можно было наматывать более толстым проводом.

Более толстый провод означает меньшие потери в сопротивлении, а меньшее число витков означает лучшее распределение обмотки и меньшую индуктивность рассеяния, а значит эффективность передачи энергии во вторичную сторону и уменьшение собственных потерь, что проявляется в меньшем падении выходного напряжения, чем на нагрузке. В более старых это соотношение было большим и конденсаторы в фильтре выпрямителя были большими.

Есть еще одна проблема в случае с конденсаторами и блоком питания. В ситуации когда имеем значительный запас напряжения по отношению к выходному напряжению, позволяющем получить максимальную выходную мощность усилителя, можем допустить более высокие пульсации в источнике питания, что может соответственно уменьшить эту мощность.

Но наиболее важным является образование перекрестных помех в источнике питания. К сожалению, здесь помогают только жесткий трансформатор и достаточно низкое сопротивление фильтра выпрямителя. Соединять параллельно несколько меньших емкостей будет ошибкой, так как несмотря на выигрыш в емкости и снижение сопротивления такой батареи, еще и понижаем резонанс. В некоторых случаях это может быть даже несколько кГц, то есть в середине акустического диапазона. Увеличение сопротивления в результате резонанса не будет достаточно подавлять межканальные перекрестные помехи на линии питания, что нарушит стереофоническое пространство.

Аудиоусилитель также может иметь пиковую мощность (при которой он будет работать в течение нескольких секунд, может быть, несколько минут) и непрерывную мощность (при которой он может работать в течение любого промежутка времени).

Должно ли ориентироваться на пиковую мощность или постоянную мощность здесь? Возьмем в качестве примера аудиоусилитель с непрерывной мощностью 100 Вт и пиковой мощностью 200 Вт. Другими словами, он имеет среднеквадратичную мощность 100 Вт и мощность музыки 200 Вт. Кажется достаточным использовать трансформатор на 150-180 Вт, потому что сам трансформатор кратковременно без проблем выдержит 200 Вт, а усилитель не рассчитан на то чтобы постоянно выдавать 200 Вт.

В случае воспроизведения музыки техно/транс/хаус в момент бита она тоже может быть 200 Вт, но RMS для 3-секундного фрагмента однозначно ниже, может даже ниже 100 Вт, так что можно сказать, что это усилитель на 200 Вт.

Воспроизведение музыки с мощностью 200 Вт через усилитель с музыкальной мощностью 200 Вт не должно вызвать больших проблем, но он будет греться и есть риск, что рано или поздно сработает термовыключатель (если он есть) или сгорят транзисторы. Другими словами: Игра с музыкальной мощностью на 95% записей не вызовет никаких проблем, но в особых случаях есть риск.

И о теплоотводе. Радиатор только облегчает отвод тепла в окружающую среду, не более того. Установка радиатора совершенно не меняет количество тепловой энергии, вырабатываемой во время работы.

Это правда, что менее эффективный компонент (или весь усилитель) с радиатором может быть дешевле, чем более эффективный компонент без радиатора. Тут более разумным ходом является подбор элементов с запасом мощности, которые нагреваются меньше, чем присоединение все больших и больших теплоотводов, хотя последний способ значительно дешевле.

Вот ещё пример, усилитель на автомобильной микросхеме, например TDA1555. Их часто используют новички радиолюбители, и такая схема имеет ограниченное применение напряжения – до 18 В, которое ни в коем случае нельзя превышать, то есть также следует учитывать падение напряжения на выпрямительных диодах и мощность 25 – 40 ВА. Тогда УНЧ на холостом ходу будет выше 17 В постоянного тока, вероятно, около 18 В.

С другой стороны, новичок захочет подстраховаться и снизить питание, и тогда при большой нагрузке и при номинальном напряжении 220 В переменного тока в сети, вторичное напряжение трансформатора будет падать примерно до 12-13 В после выпрямителя.

Всё это следствие того, что автомобильный усилитель предназначен для питания от бортовой сети автомобиля 12 В (14,4 В). Дома или использовать стабилизированный блок питания 15-16 В (типа от ноутбука) – но для аудио это нежелательно. Или поискать трансформатор такой мощности (25-40 ВА) но жесткий, с малым внутренним сопротивлением (малые перепады напряжения). Хорошим направлением будет использование габаритного трансформатора мощностью 60 Вт и более – положительно по эффекту, но не имеет смысла с точки зрения экономии, так как противоречит основному тезису статьи.

Итого имеем несколько важных моментов:

• Трансформатор должен быть нагружен дважды. Средняя мощность, полученная в результате времени тепловой стабилизации трансформатора, должна быть ниже максимальной мощности.
• Максимальная мощность усилителя – это только мгновенная мощность которую он должен выдерживать. Поскольку усилитель не является синусоидальным источником питания, потребляемая мощность намного ниже. Средняя мощность для музыки обычно составляет 1/4 от максимальной.
• Радиаторы выбираем на среднюю, а не на максимальную мощность.
• Конденсатор в блоке питания следует выбирать таким образом, чтобы напряжение не падало ниже минимально необходимого значения между последовательными циклами перезарядки.
• «Мягкий» трансформатор плохой, потому что у него большие потери и плохо согласованные сопротивления обмоток. Для аудио используются «жесткие» трансформаторы в диапазоне заявленной мощности.
• Усилитель не является источником питания и не поддерживает непрерывную амплитуду синусоидальной волны в течение длительного времени. Выбираем трансформатор и радиатор исходя из теплоемкости.

Придерживаясь вышесказанного получается, что для стерео-усилителя мощностью 100 Вт требуется трансформатор мощностью 150 Вт, конденсаторы емкостью 6800 мкФ и радиатор, способный непрерывно рассеивать около 60 Вт тепла. Данные значения являются ориентировочными, но отражают порядок значений и суть расчётов.

Источник: radioskot.ru

Блок питания на 24-48V под усилитель из домашки

В обсуждении: Блок питания на 24-48V под усилитель из домашки

Всем привет!
Загорелся я новыми усилителями класса D на чипах TPA3250 и TPA3255, готовые решения продаются под маркировкой FX-502SPRO (на TPA3250) или AIYIMA Mini HIFI TPA3255, причем TPA3250 лучше использовать на СЧ/ВЧ (ширик+супертвиттер) или в полную полосу (через паскроссы), а TPA3255 на мидбасы, но это мое ИМХО. Отзывов куча, хвалят их как говориться вдоль и поперек, из минусов в звуке это сильная взаимопроницаемость каналов, поэтому для СЧ/ВЧ нужно 2 отдельных усилителя на каждый канал, а на миды можно один, что опять же мое ИМХО, кто-то эту взаимпроницаемость не особо слышит, кто-то и на миды ставит отдельный усь на дин. Не знаю можно ли тут вставлять ссылки с Али, но эти усилители легко ищутся по поиску по той маркировке, что я привел.

Но вот беда над их питанием в авто надо поработать, нормального готового решения нет, полазив по китайским магазинам в начале года я не нашел нормального решения, чтобы ничего не пыхнуло как в этом БП, так и в том что он питает, я имею ввиду распространенные преобразователи на Али на 1500 Ватт, которых там конечно же нет даже бегло глянув на дроссель и конденсаторы, но такая мощность и не нужна, заявленной мощности вполне достаточно там по входу до 30А и на выходе всегда максимум 25А, что даже при 24 вольтах дает в пике под 600 ватт, мне этого за глаза, но почитав отзывы страшно, как минимум конкретный экземпляр надо грамотно протестировать на брак, настроить и вероятно доработать. Все это меня повергло в уныние, ибо мои базовые знания ограничиваются измерением мультиметром, а навыки обычным бытовым паяльником. Ну и собственно говоря подвернулся в рабочем состоянии и был куплен mtx thunder th904, усь крутой и меня бы вполне устроил надолго, но вот беда вроде мерял, вырезал кальку из картонки, а нихрена он мне под сиденье не лезет, скоро будет на бархолке и опять я вернулся к мыслям об этих усилителях.

Путей у меня 2:
1) купить и доработать преобразователь с Али
2) взять старый усилитель, он у меня есть, мощный и не жалко, поменять в нем электролиты (он же старый) и распилить его грубо говоря напополам, выдрав оттуда только БП
А есть еще третий путь недавно вышли видео от Дяди Федора на Ютубе, у меня есть нормальный АБ усь который есть смысл переделать, я думаю, что даже токи покоя по обратной связи смогу сам выставить, но уж больно хорошие отзывы по этим новым Д-шкам, ну так их народ хвалит, что все таки хотелось бы их попробовать.

Ищу единомышленников со знаниям лучше чем у меня, с меня эксперимент и понятное дело финансовые затраты на покупку железа, отчет и замеры. Очень бы хотелось завлечь в эту авантюру Дядю Федора на эту темную сторону класса Д, но он насколько я помню не проявлял интерес таким девайсам, если это не вопрос религии, то думаю и ему было бы это очень интересно, твик бюджетных усилителей А/В путем ампутации усилительной части и монтажом вот этих платок в корпус этого усилителя, получив при этом за весьма скромный бюджет усилитель высочайшего уровня вполне в духе его философии.

———- Сообщение добавлено 06.07.2021 в 16:14 ———-

Ну вот зачем эту тему переместили к новичкам, а по моему рейтингу. понятно.. Ну да, новички они такие усь от домашки в авто хотят смонтировать, надо всего то БП сворганить, тут да новички другу другу подскажут, это же почти что ремоут прокинуть или силовой кабель через дистрибьютор развести, почти то же самое. А жаль, могло бы быть и интересно и хоть чуть оживило бы форум, ну как говориться жирафа большой.

• Требуется ремонт блока питания усилителя Revolt DS480
• Ремонт усилителей и блоков питания, разработка нестандартных преобразователей.
• Помогите с выбором блока питания для усилителя
• Блок Питания +12v
• Усилители (классы, основные параметры, типовые схемы подключения)

Источник: magnitola.org

Аудиобубен лейтенанта Шмидта: о волшебных розетках, “чудо-фильтрах”, и “вреде” импульсных блоков питания

Итак, в очередном обзоре аудиорелигиозных предрассудков коснемся темы питания усилителей. Классическая догма аудиорелигии гласит, что блоки питания усилителей способны сделать звук ужасным или, напротив, значительно его улучшить. Аналогичным влиянием на звук, по мнению уверовавших в аудиобогов, обладают сетевые фильтры и розетки, которые также способны подавать в усилитель более “чистое” электричество, тем самым значительно улучшать верность воспроизведения. Под катом обзор наиболее распространенных филофонистических представлений о блоках питания усилителей, аудиофильских розетках и сетевых фильтрах.

Напоминаю, что в этом юмористическом цикле мы иронично обозреваем некоторые абсурдные аудиопредрассудки и алогичные решения для аудиофильских устройств. Мы ничего не разоблачаем и никого не учим, оставляя людям право заблуждаться. Для рассмотрения значимых вопросов верности воспроизведения у нас есть другой цикл -«Аудиофилькина грамота».

Sonus lumine veritatis

Основным фактором, который должен заботить аудиофила в блоке питания устройства, по мнению адептов “чистого электричества”, является принципиальная схема устройства. Аргументация зиждется на следующих тезисах: еретические импульсные блоки питают усилители неправильным, загрязненным электричеством, из плохих китайских розеток и не одухотворенных священной стоимостью сетевых фильтров. Также иногда звучит максима: «Настоящий звук» не получить без бесперебойника. Импульсники, плохие розетки и китайские фильтры совершенно чудовищно портят звук жуткими помехами и искажениями, которые приносит то самое “грязное” электричество из не аудиофильской электрической сети общего пользования.

Блоки питания

Аргументация на форумах и в специфических постах самая разнообразная, от имеющих место (на самом деле в некоторых бюджетных устройствах) высокочастотных помех от плохо спроектированных импульсных БП, которые приписываются поголовно всем БП этого типа, до совершенно сюрреалистических, паранаучных, эзотерико-метафизических аргументов о “неправильном” поведении электронов в “неправильных” проводниках и значимой роли “синусоидального” питания для верности воспроизведения усилителя.

Если свести все филофонистические претензии к импульсным БП, можно вывести следующее правило:

“Ужасные импульсные блоки питания, построенные на безбожных кремниевых микросхемах, насыщают сигнал вредными искажениями и генерируют шумы, которые портят полезный сигнал”.

К такой аргументации обычно добавляют ссылки на многочисленные упоминания о том, что импульсные блоки способны быть генераторами наводок, а также обязательное упоминание о том, что в бюджетных устройствах и устройствах среднего класса заметить разницу невозможно, но вот в приснопамятном хайэнде, там-то обязательно вылезет боком вся электрическая “грязь”.

И можно даже сказать, что последний тезис не лишен смысла, так как хай энд нередко занимаются малоизвестные компании с полуграмотными инженерами, которые иногда просто не способны создать хорошо работающий импульсный блок питания, от чего и возникают схемотехнические мифы. Значительно проще оборудовать очередной ламповый однотактный шедевр без ООС, и с КПД 0,001%, огромным трансформатором питания, размером с пол усилителя, а иногда и в две трети и огромной массой за счет трансформатора и радиатора охлаждения. Ведь в сознании аудиофилов инженеры любимой компании — полубоги их пантеона, а соответственно, они априори не могут предлагать малоэффективное и нелогичное решение. Позиция крайне удобная и позволяет ежегодно продавать тонны меди.

Розетки и фильтры

Любую проблему верности воспроизведения, согласно постулатам аудиорелигии, можно также спихнуть на проблемы местной электрики. Для этого электричество в сетях общего пользования объявляется грязным и недостаточно аудиофильским, способным вносить помехи в сигнал. Для того, чтобы эти помехи не появлялись, рекомендуется обязательно применять именно аудиофильские сетевые фильтры и розетки, а в идеале специальные источники бесперебойного питания, как вы, наверно, уже догадались, аудиофильские. Стоимость последних может в 10, а иногда в сто раз превышать не аудиофильские. Совершенно естественно, что разницу в звучании можно заметить исключительно при использовании аппаратуры высокого класса и не менее высокой стоимости.

Относительно бесперебойных источников питания с аккумулятором высокой ёмкости, следует отметить, что они действительно используются профессионалами в студиях, так как внезапные проблемы с сетью в студии при записи ответственного трека могут принести ей немалые убытки, от чего стараются застраховаться, используя бесперебойник. Фильтры (даже самые недорогие и примитивные) действительно способны предотвратить некоторые помехи, связанные с сетью. Интересно, что в не аудиофильской схемотехнике чаще стремятся устранить сетевые помехи, которые может вызывать сам усилитель, а не наоборот.

Почему аудиофилы действительно слышат разницу?

Интереснее всего то, что адепты божественного звука действительно слышат разницу при замене розеток, сетевых фильтров, импульсных блоков на классические трансформаторные. И дело тут совсем не в физике звука. Органом, отвечающим за восприятие, в том числе той информации, которую мы слышим, является мозг. Любое восприятие в той или иной степени субъективно, а это значит, что на него способны повлиять, в числе прочего, и заблуждения слушателя.

Таким образом, зная, что система подключена к сети при помощи контактов из чистого родия, через сетевой фильтр стоимостью от 500 до 1000 USD, а усилитель питается от классического трансформаторного БП, возникает убежденность в том, что звук станет лучше. Это идеальная почва для возникновения стойкой когнитивной иллюзии. Я не раз убеждался, что иллюзии такого плана для тех, кто их испытывает, значительно реальнее самой правдивой действительности, так как в основе лежит не только искреннее заблуждение, но и две, а то и три тысячи долларов, потраченных на приобретение иллюзорного результата.

Сухой остаток

Тип блока питания, стоимость фильтра и даже розетки действительно существенно влияют на звук, в том случае если в такое влияние верит тот, кто их купил. Неправильно спроектированный блок питания может существенно испортить звук, это касается как импульсных, так и трансформаторных. Трансоформаторные блоки огромные, тяжелые и очень быстро нагреваются. Для предотвращения маловероятных сетевых помех достаточно самого обычного сетевого фильтра. Бесперебойник имеет смысл использовать в студии, дома от него не много пользы и на качество звука он никак не влияет.

Также в тему рекомендую следующие

Использовано изображение

Реклама
В нашем каталоге представлен широкий ассортимент разнообразной электроники: наушников, усилителей, акустических систем, телевизоров и других устройств, мы также не обошли стороной приверженцев божественного звука. У нас можно приобрести розетки, сетевые фильтры и другие устройства, которые позиционируются производителями, как специально предназначенные для аудиофильской аппаратуры.

• Блог компании Pult.ru
• Периферия
• Звук

Источник: habr.com