Пенкилер Форум

Спорът за това нужно ли е стабилизирано захранване на усилвателите за ниски честоти, вероятно е започнал малко след появата им на този свят и продължава да се води с незатихваща интензивност. Едни твърдят че наличието му подобрява характеристиките на усилвателя, други - че при наличие на достатъчно големи и качествени кондензатори, след изправителния мост, стабилизаторът е безмислен и излишно оскъпява конструкцията, а дори може да влоши качеството на изходния звуков сигнал.
Вероятно и едните и другите имат право в някаква степен и все пак за решилите да опитат да захранят своя усилвател със стабилизирано напрежение, предлагам една проста, лесна за изпълнение, не изискваща скъпи елементи схема, която освен стабилизация на захранващото напрежение с фина настройка на нивото му, осигурява бързодействаща токова защита с автоматично възстановяване, след отпадане на претоварването.
За основа е взета схемата предложена от покойния вече съветски радиолюбител - конструктор, Юрий Солнцев, публикувана за пръв път в сп. "Радио" бр. 12 / 1984, стр. 45 (оригиналът може да се види тук http://archive.radio.ru/web/1984/12/049/).
На схемата е показан единият канал, като другият, с противоположна полярност, е аналогичен, но с транзистори обратна полярност и противоположно включване на ценеровия диод и разбира се, електролитните кондензатори.
В схемата са направени следните промени. Силовите транзистори KT825 и КТ827 sа заменени с достъпните и евтини BDX33C и BDX34C съответно. КТ3102 и KT3107 - с BC546B и BC556B, Вместо ценеровия диод Д818Е е използван 1N4738A. Кондензаторът C5 е заменен с 47uF. В схемата са добавени, шунтиращи входа и изхода, неелектролитни кондензатори, с капацитет 68 nF (могат да се използват и други, по-големи номинали 100, 220 и т.н., но в местния магазин за радиочасти намерих само 68 nF за нужните ми 63 Волта). Пак с такива кондензатори са шунтирани базите на тразисторите към "маса". Kондензатор е включен и успоредно на ценеровия диод. Тази мярка позволява да бъде намален на порядък "шума" в изходното напрежение. Съгласно симулациите то е под 30 pV.
Посочените в оригиналната схема номинали на резисторите са за изходно напрежение 27-30 V. За други - те трябва да се променят. Например за изходно напрежение от около 50 V, те трябва да са R1 3.6 K 0.25 W, R2 360 Om 10 W (2 x 180 Om 5W), R3 5.6 K 0.5 W, R4 1 K 0.5 W (многооборотен, за точна настройка), R5 560 Om 0.25 W, R6 1.6 K 2W. При захранване с напрежение 55 V, стабилизаторът дава на изход, по данни от симулацията, от около 45 до 52, като изходното напрежение, при ток от 5 mA до 5 А се променя с не повече от 1%. Токовата защита сработва при около 5.5 A.
Естествено, силовият транзистор задължително трябва да се монтира на подходящ радиатор, способен да отведе отделяната топлина.
Едно полезно допълнение към схемата е включването на маломощно реле (или MOSFET транзистор), контактите на което да шунтират ценеровия диод, вкарвайки по този начин стабилизатора в режим "принудителна защита", например при отпадане на напрежението в другото рамо на захранването на усилвателя, забавено включване, защита на изхода от постоянно напрежение и т.н.

Съгласно изводите направени след контролно прослушване, проведено от автора, звученето на усилвателя (клонинг на известния Quad 405), при захранването му със стабилизирано напрежение, се подобрява чувствително.

В аудиото променливите са много и всичко работи в система.
Например озвучителната тяло влияе на състоянието на усилващите елементи в усилвателя през обратната връзка. Съответно усилващите елементи черпят повече ток само за да възпроизведат (неточен термин, не съм специалист по електроника) необходимият сигнал, който да анулира противо-едн и да действа като ниско изходно съпротивление.
Това се отразява на абсолютно всички блокове от схемата на възпроизвеждането.
Само че всичко е честотно зависимо в аудиото, съответно различната музика ще предизвика различни артефакти.

Големите филтрави кондензатори не са достатъчни. Трябват големи, бързи кондензатори с ниско вътрешно съпротивление. Същата музика, която слушаме от озвучитните тела звучи в кондензаторите, плюс всички изкривявания, които се анулират от ООН, плюс всичкото противо ЕДН, което влиза в усилвателя и се усилва в противофаза. И до колкото става въпрос за прав ток, то имаме две интерпретации само по ниво.

Въпросът е тези транзистори какво и как всъщност вършат и каква скорост и точност им е нужна. Понижават ли вътрешното съпротивление на захранването?

Ето тези схеми що-годе ги разбирам: http://penkiller.com/index.php/topic,251.0.html

Особено тази: http://www.tnt-audio.com/clinica/ssps3_e.html
Диаграма 4 е на захранване на един канал.

Ако добавянето на стабилизация може да изчисти шумовете по-добре от пасивните елементи ще е добре.
Може ли да се използва схемата от диаграма 4, 6лед нея такъв стабилизатор и след него още филтрави кондензатори?

И пак въпросът е колко шуми и колко е бърза.

Ето данните от симулацията. Нивото на шума на изхода е под 20 pV (10 на минус дванадесета Волта). Не мисля, че може да се измери, дори и с много прецизен уред.
Разбира се това е симулация, в реалността данните може да не са съвсем точно такива, а и в случая има допуск, че източникът на входа е идеален, но така или иначе, поне според мен, полза и то съществена, би трябвало да има. Като минимум спестяване на поне половината от големите филтрови кондензатори. В оригиналната схема, Солнцев, мир на праха му, използва само 4000 uF на рамо за 70 Ватов (на 4 Ом) усилвател, постигайки впечатляващи, за времето си, характеристики - THD (20 - 20KHz) < 0.05%, при това с доста посредствена елементна база.
Освен това спад на напрежението от само 1%, в случая 0.5 V  при максимално натоварване, спрямо това на 'празен ход', едва ли може да се постигне без стабилизатор, дори при многократно преоразмеряване на целия захранващ блок.
Бързодействащата защита по ток, която ще спаси транзисторите в крайното стъпало при авария е допълнителен бонус. Както и възможността за точна настройка на напреженията в двете рамена, което при стандартна схема е невъзможно, тъй като няма как да се навият две напълно еднакви вторични намотки на трансформатора, дори ако те се навиват успоредно, а при тези напрежения и необходими диаметри на проводника това съвсем не е лесна работа.

Относно бързодействието. Включените в базите на транзисторите кондензатори по принцип го намаляват, но си мисля, че и с тях то ще е напълно достатъчно, за отработване на резки пикови натоварвания и с тях, още повече, че високите нива в реалния музикален сигнал, са в нискочестотния спектър. Без тези кондензатори, нивото на шума се увеличава някъде на порядък, а бързодействието ще се ограничава само от честотната лента на транзисторите.

Кратко пояснение, относно това как работи стабилизаторът.
Да предположим, че в определен момент товарът R7 със съпротивление 'a' Ома, консумира някакъв ток Ia, който се осигурява от изходния транзистор Q1, Ia x a = Us, което в случая е отрицателно. Напрежението на емитера на Q2 e Us + Uz, където Uz e напрежението на стабилизация на ценеровия диод D1, което е константа. Напрежението на базата на Q2 e (R3 + R4b) x Us / (R3 + R4 + R5), където R4b е съпротивлението на долната част (под подвижния контакт) на потенциометъра R4. В следващият момент, съпротивлението на товара спада до 'b' Ома, което при непроменен ток през Q1, предизвиква увеличаване напрежението (то е отрицателно) на изхода до Ub = Ia x b > Us. Това от своя страна предизвиква пропорционално увеличаване  на напрежението на базата на Q2 и линйно на емитера му, в резултат на което напрежението, а следователно и токът е-б на Q2 се увеличават, което увеличава и колекторния му ток. Това увеличава базовия,  от там и колекторния ток на Q1, който е фактически тока през товара, като процесът продължава до изравняване на изходното напрежение с това на напрежението на стабилизация Us. Разбира се процесът протича много бързо, практически мигновенно и по този начин изходното напрежение е стабилно с нищожни флуктуации.


Добавяне на кондензатори с голям (от порядъка на няколко хиляди uF) капацитет след стабилизатора е възможно, но трябва да се осигури схема за плавното им първоначално зареждане, например през резистор. В противен случай първоначалния импулс на тока, може да предизвика сработване на защитата на стабилизатора.
Но, лично според мен, подобна мярка е безмислена, стабилизаторът осигурява много добро ниво на "изглаждане" на напрежението и ще отработва добре и импулсните натоварвания - граничната честота на крайните транзистори е 1 MHz, на управляващите - на два порядъка повече. За всеки случай на платката на усилвателя, в близост до крайните транзистори могат да се сложат кондензатори по 100 - 220 - 470 uF, които по-скоро да компенсират пада на напрежение в захранващите платката кабели при пикови натоварвания. В своя усилвател, Солнцев е използвал такива по 100 uF.

Схемата, със съответна замяна на елементи, може да се препоръча и за захранване на предусилвателни стъпала - нивото и на шум е значително по-ниско от това на масово използваните интегрални стабилизатори 78хх/79хх и 317/337.

Симулация с изходен ток 5.5 mA, фактически режим на 'празен ход'. Изходното напрежение се е увеличило само с 0.5 V

Симулация с премахнати кондензатори, шунтиращи базите на транзисторите. Нивото на шум на изхода се увеличава на порядък, но пак е много ниско - стотици пико Волта.

Схема и симулации на стабилизатора във вариант за захранване на предусилвателни стъпала, с напрежение 15 V и изходен ток 1 mA (фактически празен ход), 10, 100, 300 и 1000 mA.  Защитата по ток сработова при малко над 1100 mA.
Както се вижда, спадът на напрежение  при максимален товар е 0.1 V, което е под 1%, а нивото на шум под 20 pV, дори без кондензатори, шунтиращи базите на транзисторите.
Стабилизаторът отново е изгрдаден с достъпни и евтини елементи, чиято обща цена е съизмерима с тази на интегралните стабилизатори тип 78хх/79хх и 317/337, при по-добри характеристики.

Интересно може ли да се приложи за още по-големи напрежения и токове между импулсно захранване и усилвател клас D.

Понася ли по-големи филтрови кондензатори и могат ли да бъдат и преди и след него?

Имай предвид, че двата транзистора ще участват във верига с горна честота между 60 и 200 килохерца. Вярно, че тя ще бъде само отпушваща или регулираща. Струва ми се обаче, че и след устройството е хубаво да има доста голям капацитет съставен от подходящи кондензатори.

Правилно ли разбирам, че за два канала захранени +/0/- трябват общо 4 такива схеми?

Схемата позволява ли да се свържат две паралелно за двоен ток?

Определено най-интересното е дали може да се сложи след мощно импулсно захранване. Има по 2-3 киловата на Apex.

За по-големи напрежения и токове може, но трябва да се преизчисляват номиналите и съответно да се сменя или запаралелва мощния транзистор, както и , естествено, да се охлажда. Има и още един проблем. В режим на защита цялото входно напрежение е приложено върху резистора, шунтиращ б-е на мощния транзистор (на схемите е означен като R1). Колкото по-високо е изходното, а следователно и входното напрежение, толкова по-голяма, мощност трябва да може да отдели той. При 30-тина Волта, мощността е малко над Ват, т.е. трябва двуватови , при 50 вече е над 7 Вата, аз съм използвал два последователно свързани 5 Ватови и т.н. Съпротивлението му не може да се увеличава, защото влияе на тока на защита.
Преди стабилизатора може да има произволно големи кондензатори, но пак казвам, че особен смисъл от прекомерното увеличаване на капацитета им няма, т.к. стабилизаторът филтрира напрежението много добре. След него - ако са с голям капацитет от порядъка на хиляди uF е желателно да се използва схема за плавен старт, за да се отстрани големия начален ток при първоначалното им зареждане, за да не сработи защитата. Схемата е елементарна - първоначално кондензаторите се включват през токоограничаващ резистор, а след определен интервал, когато вече са се заредили, директно, например през реле, чиито контакти шунтират този резистор.
Имай предвид, че големите електролити сравнително лошо се справят с филтрация на високочестотни сигнали заради собствената си индуктивност. Но за сметка на това неполярните, та дори и ненавижданите от аудиофилите керамични, прекрасно я филтрират, дори и при капацитети от няколко десетки или стотици nF. Затова, като правило, големите електролити се шунтират с неполярни от по стотина-двеста нано.
По принцип е добре всеки канал да има собствена двойка стабилизатори (+ и -), още повече, че схемата е проста и с евтини компоненти, ако не за друго, заради защитата и по-лесното определяне в кой канал е станала белята. Но при желание и двата канала могат да се захранят от една двойка, стига токът и да е достатъчен за да ги захрани. В конкретния случай при +/- 50 волтово захранване един обикновен усилвател би развивал номинална мощност от около 200 Вата на 4 Ома и стотина на 8. Пиковата консумация съответно ще макс. е до 3.5 - 4 А и около 2 от всяко рамо. С други думи, в случая, ако усилвателят ще работи на 8 омов товар, то един комплект стабилизатори по конкретната схема, ще едостатъчен, ако на 4 - то два. Още веднъж, схемата е изградена с много евтини компоненти, чиято обща цена е два-три лева. Най-скъпото в реализацията и е охлаждащия радиатор, а той ще е еднакъв, в случая, и за един и за два комплекта, т.к. общата мощност, която ще трябва да отдаде е една и съща.
При запаралелване на изходните транзистори е строго желателно в колекторната им верига да се включи по един резистор от порядъка на 0.1 - 0.2 Ома, за да се изравнят токовете, течащи през тях, все пак два еднакви транзистора в реалността няма.
Относно използването на стабилизатора, съвмесно с импулсно захранване, според мен проблем няма да има, стига да се филтрира добре неизбежната в изхода на ИЗ високочестотна съставляваща със съответен филтър... е и разбира се да се предвиди рискът от анатемосване от страна на аудиофилите - фанатици, за които комбинацията УНЧ и ИЗ е висше творение на Сатаната. ))))

Импулсно захранване и клас Д  - второто пришествие. Всъщност свирят страхотно!

Е ако добавиш и клас D, само с анатема няма как да ти се размине, директно отиваш на кладата... завързан с кабел със стрелкички.
Като се присетих за кабелите със стрелкички, дето са оптимизирани за ток в една посока, се замислих, тези хора и озвучителните си тела ли свързват към усилвателите с такива или за такива случаи имат специализирани кабели с двойни стрелкички? 

През диод, като сешоар на първа степен  interlace mode като едно време на слабите видео карти.

Клас Д свири много добре, защото както се оказа, дампинг фактора на транзисторните стъпала много пречи при всичко над баса, а понякога и на самият бас. Като даде усилвателя на късо цялото противо ЕДН и си го набие в обратната връзка и всичко се омазва. И аудиофилите започват, ама токово управление, ама схеми, ама тоя усилвател харесва такива колони, затъват до кръста в тиня.

Открил съм един подход при някои аудио специалисти, които са физици и математици, наблюдава се от Радфорд и даже назад от Джордан докато работи в Гудманс, та чак до Мартин Кинг, знаят нещо но не могат, не искат или ги мързи да го докажат, но все пак го казват или го имплементират в система или метод без за го обясняват.
В 90% от ранните и фундаментални публикации на Мартин Кинг се навива едно и също: "Всяка DIY система трябва да има BSC, фулрейндж, двулентова, трилентова, слагайте BSC" има се предвид цяло BSC пред цялото озвучително тяло с поне 6 дб корекция. Индуктивност и резистор.
Отстъпление от този принцип прави едва при Оупън Бафъл системите, където загубата на ниски и по-точно повдигането от средите нагоре се коригира с разминатите с около 1-2 октави разделителни честоти на баса и средата, по-ниска чувствителност на средата или атенюация. Но за останалите системи и особено ТЛ не спира да го препоръчва.
Успоредно с това в Yahoo групата не веднъж е споменавал, че по някаква причина 4 ома басовете му звучат по-добре, което наблюдавам и аз, както и всеки относително честен човек.

Каква е работата? Дампинг фактора. Само че дампинг фактора сам по себе си е само един не идеален параметър от не идеална функция на не идеална верига в не идеална система.

Каквото и да си говорим, изходните транзистори или т.н. усилващи елементи не правят нищо повече от това да управляват верига затворена между токоизправителя и намотките на говорителите. При достатъчно усилване на определени места от сигнала даже тази верига е със съпротивление по-голямо от на транзисторите, тоест те са напълно отпушени.

И тук идва големият проблем, усилвателите нямат двойна мощност в 1/2 импеданс и 1/2 мощност в двоен импеданс.
Да обаче при 4, 8, 16 и т.н. ома клас Д на Hypex имат. В 2 ома просто не им стигат амперите.
Клас Д нямат и проблема със състоянието на усилващите елементи заради обратната връзка.
На всичкото отгоре дампинг фактора им пада към високите и то доста.

При всички тези фактори, въпреки, че на хартия и на теория клас Д са не идеални, с реални озвучителни тела съвременният клас Д е доста по-идеален отколкото много голяма част от т.н. хубави транзисторни усилватели.

Поради факта на неизбежното вътрешно съпротивление, независимо, че в изхода могат да имат нулево или отрицателно такова, т.е. ултра напреженови усилватели, на практика транзисторите са много куци освен ако не става въпрос за чудовищна лабораторна схема оразмерена по чудовищен начин на чудовищна цена.
Транзисторното стъпало с токова ООВ пък става на еквилайзер освен ако не свири в говорител или озвучително тяло с идеално линеен импеданс, или пък ако има компенсация от доста сериозно DSP. Ама ако ще ползваш DSP - друга ерес, по-добре ползвай клас Д.

Общо взето блок схемата за правилна имплементация на транзистори е много тегава ако трябва да сме честни. Например: нисък ДФ, токова ООВ или пък филтър с управление на тока от самоиндукцията (противо е.д.н.) - демек с високо съпротивление, задължително DSP, почти задължително високочестотни говорители с ленти, които са с прав импеданс. Много сложно.
Клас Д редуцира това или като само DSP или като една индуктивност пред цялото озвучително тяло. И ДСП 

И така, какъв е импеданса на този стабилизатор? Равен, по-голям или по-малък от на токоизправител?

По принцип Z = dU/dI. Ако вземем данните, които съм публикувал то dU в диапазона от 0 до 5 А е 0.5 V. => Z = 0.5/5 = 0.1 Om Един средно-статистически класически захранващ блок, осигуряващ 50 В при 5А (250 ВА трансформатор, 10 А изправител и кондензатор от 5-10 хил. uF) дава разлики празен ход - пълно натоварване от порядъка на 5 В, т.е. импедансът му е около 1 Ом -  десет пъти повече.
Впрочем, написаното по-горе се отнася по скоро за чисто омово съпротивление, защото нямаме данни за поведението при натоварване с комплексен товар.

Интересно, тогава имаме обективен критерий по който има голямо предимство.
Все пак си мисля, че накрая се гледа скоростта и ESR на филтровите кондензатори. Хубаво е зад тях да има едно такова нискоимпедансно устройство. Мисля, че дори клас Д ще има полза от такова захранване. Разгледай Hypex. Там говорим от 22 ампера нагоре, колкото изисква модела им с 400 вата, който се води и аудиофилски. И както и да го гледаш е без пари за параметрите си.
22 ампера директно означават 5 броя такива свързани успоредно, тоест 0.020 ома. Ако мога така да екстраполирам?

Принципно блок схемата на съвременна хубава система е много яко захранване от типа на 2-3 киловата или две по 2 киловата, естествено импулсни, след тях ето такива схеми, които ще оберат и част от шума, естествено преди и след стабилизаторите големи обечи батерии от филтрови кондензатори, малки, големи, всякакви, след това общо 6 стъпала клас Д и две стъпала с транзистори супер напудрени работещи върху лентови високи. 4 канален DSP, задължително общ за всички канали за да се направят корекциите. Баса и мидбаса могат да бъдат феритни, високата среда Алнико или неодимова и ВЧ пак алнико или неодимов лента или AMT. И от цялото брутално проектиране и настройване на система ти остават точно две неща, да нагласиш един лицев панел по разделителните честоти и характеристиките на говорителите, основно като обхват и да направиш едно НЧ оформление, другото се изпъва по конец с ДСП-то. За човек като теб, който разбира от електроника задачата е елементарна и може да излезе наравно или доста по-евтино от пасивна 3-4 лентова система. За първите две ленти има буквално киловатови клас Д, за нагоре има всякакви, включително много качествени чипове.

Функцията на захранването във всичко това е да осигури правилна динамика на усилвателя при неизбежно променящ се импеданс. Като даже отчетем и още нещо, в момента модата и нивото на технологиите налагат наистина навсякъде да се прилага покачващ се импеданс пред говорителите, т.е. поне една бобина по причина на т.н. борба с дампинг фактора и противо е.д.н., тоест в момента за да имаме ниски изкривявания и колкото и да е странно, линейна АЧХ с по-малко корекции, слагаме последователни елементи пред говорителите - вж. темата за управление на тока от самоиндукцията: http://penkiller.com/index.php/topic,2738.0.html има много интересни симулации, които ще съм благодарен ако рецензираш. Оказва се, че стандартен динамичен говорител свири по-линейно с такава схема, отколкото със стандартен филтър, зобел и атенюатор, само заради дампинг фактора на напреженовите усилватели и покачващият се импеданс на говорителя.

Разгледайте как е реализирано захранването на този усилвател:
https://www.diyaudio.com/forums/solid-state/111756-rmi-fc100-single-stage-audio-power-amplifier.html
Той е далеч от "уникален", този способ е отдавна познат и сравнително широко разпространен.
Разбира се, във най-високите класове фабрични ус-ли. Или diy такива, в случай, че cost no object.

Отделно от това, смело мога да кажа, че FC-100 е един изключително добър усилвател!
Още по темата: https://www.diyaudio.com/forums/group-buys/293550-roenders-fc-100-buy-post6710493.html
15 години по-късно, все още има от време на време кампании за Group Buy и на практика проекта е много жив :-)
Не е случайно!

Има да ги разучавам...
Обратната връзка R23, 24 и 25 ли са?
Изходните май нямат гейн, само добавят ток? Затова ООВ връща толкова назад в схемата, но ги обхваща?
Доста резистори 0.1 на изходните, цял един от, че и кондензатор в изхода, обърнато е внимание на тока.
Явно е обърнато внимание и на малките изкривявания за да няма престараване с ООВ има ли малка локална ООВ на същинският усилвател, където е гейна по напрежение?
Какво определя общият гейн?

Само ме притесняват тия 39 и 34 волта, че е слабичко.

Не разбирам от електроника.