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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Bloc d'alimentation UKU, 2x51/2x32 volts. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Alimentations De nos jours, de nombreux amateurs de reproduction sonore de haute qualité fabriquent indépendamment des amplificateurs audio dotés de très hautes performances et d'une puissance de sortie allant jusqu'à des dizaines de watts. Toutes les parties du chemin d'amplification, et souvent les dispositifs auxiliaires, les organes de commutation et d'indication, etc., sont soumis à une amélioration constante. Le désir d'atteindre des indicateurs de qualité maximum pour les UCU oblige de plus en plus les concepteurs à reconsidérer leurs positions concernant les alimentations. Cela est compréhensible - après tout, avec une consommation de courant importante, les filtres anti-aliasing les plus simples ne sont plus en mesure de fournir une stabilité satisfaisante de la tension d'alimentation, ce qui affecte considérablement la qualité sonore. Lors de la reproduction des pics de signal, les fluctuations de tension à la sortie du filtre atteignent 5 V ou plus, ce qui nécessite de prévoir une réserve de tension d'alimentation pour l'amplificateur de puissance. Mais la marge conduit à un mode de fonctionnement plus lourd des transistors de sortie de l’amplificateur et, par conséquent, à une diminution de son efficacité et de sa fiabilité. Par conséquent, un nombre croissant de radioamateurs préfèrent les alimentations stabilisées. De plus, il est facile d'introduire un dispositif de protection contre les surcharges dans le stabilisateur, ce qui est hautement souhaitable compte tenu du coût des transistors puissants et de la complexité de leur remplacement. Quelles caractéristiques doit avoir une alimentation pour amplificateur de puissance de haute qualité ? Les exigences les plus importantes pour l'alimentation UKU comprennent la garantie de la puissance de sortie requise à des coefficients de stabilisation et de suppression d'ondulation donnés, une fiabilité et une efficacité élevées du système de protection, la simplicité maximale possible du circuit et de la conception, la stabilité en température du système de protection et la stabilisateur dans son ensemble. Il a été noté qu'un stabilisateur conçu pour fonctionner avec un amplificateur de puissance n'a pas besoin d'avoir une valeur trop élevée pour le coefficient de stabilisation Kst, ce qui conduit généralement à une complication importante du circuit. Comme le montre la pratique, un amplificateur de puissance de haute qualité fonctionne parfaitement avec un stabilisateur ayant Kst = 30. Les fluctuations de la tension d'alimentation lors de la reproduction des pics de signal (à la puissance de sortie Pout = 60 W) n'ont pas dépassé 0,2 V et les distorsions supplémentaires, courantes dans ces conditions lors de l'alimentation d'un amplificateur AF à partir d'une source non stabilisée, ne se sont pas produites. Considérons les questions de choix de la tension d'alimentation et du seuil du dispositif de protection. La tension de sortie Upit (Fig. 1) d'un bras de l'alimentation doit être égale à :
où Imax est la valeur actuelle, A à l'oscillation maximale de la tension de sortie ; Uke us - tension de saturation du transistor de sortie, V ; Rн - résistance de charge, Ohm, Roс - résistance de la résistance de rétroaction dans le circuit émetteur du transistor de sortie Ohm.
Prenons Rн = 4 Ohms, car c'est le cas le plus typique pour un amplificateur puissant. Si vous remplacez des valeurs numériques dans l'inégalité indiquée, il est facile de vérifier que la tension d'un bras de l'alimentation d'un amplificateur d'une puissance de 60...80 W se situe dans la plage de 27...33. V. Arrêtons-nous sur la question de la détermination du seuil de fonctionnement du système de protection actuel. Il est absolument clair que ce seuil doit être tel qu'une reproduction du signal sans distorsion soit assurée à la puissance de sortie maximale. En revanche, le seuil ne doit pas dépasser la valeur Imax des transistors de sortie. Comme on le sait, la puissance utile dans la charge
où
Sur la base de cette relation, un tableau des valeurs du seuil de réponse Iz, le système de protection actuel, a été établi pour différentes valeurs de puissance de sortie. Le tableau correspond au cas où chaque canal d'amplificateur est alimenté par un stabilisateur séparé (si les deux amplificateurs de puissance sont alimentés par une source commune, le seuil de réponse doit être doublé). Approximativement, vous pouvez prendre Iз = (1,03...1,07)Imax.
Sur la base de ce qui précède - et cela est confirmé par la pratique - nous pouvons conclure qu'il est inapproprié d'alimenter les deux amplificateurs de puissance à partir d'une seule source stabilisée. La question du choix du type de système de protection est également importante. Les dispositifs de protection avec stabilisation du courant en mode d'urgence ne peuvent pas être utilisés ici. Le fait est qu'en règle générale, lorsque le circuit de charge est fermé, un courant très important circule à travers le transistor régulateur du stabilisateur. Si vous ne prenez pas immédiatement des mesures pour le limiter, une panne thermique du transistor régulateur du stabilisateur est possible, et ensuite souvent des transistors de sortie de l'amplificateur de puissance. Les dispositifs de protection avec fermeture du transistor de commande ont une vitesse relativement faible, mais tout à fait suffisante. Il existe deux types de dispositifs de ce type : à réinitialisation automatique et à « effet déclencheur ». Les premiers remettent automatiquement le stabilisateur en mode de fonctionnement après avoir éliminé la cause de la surcharge. Ces derniers laissent le transistor régulateur du stabilisateur fermé, et il ne peut être remis en mode stabilisation qu'après que l'accident ait été éliminé uniquement par une influence extérieure. À notre avis, il n'est pas souhaitable d'utiliser des dispositifs à réinitialisation automatique pour protéger un amplificateur de puissance. Si la surcharge est cyclique (par exemple, lors de la lecture d'une bande sonore au niveau maximum), l'alimentation de l'amplificateur sera fournie par intermittence en raison de l'activation périodique du système de protection. Cela entraînera une répétition répétée du processus transitoire dans l'amplificateur, ce qui pourrait entraîner une défaillance de celui-ci. Les appareils avec un « effet déclencheur » sont préférables. Ils sont très efficaces dans le processus d'installation, de test et de réparation des amplificateurs, lorsque la probabilité d'une urgence est assez élevée. En tenant compte de toutes les considérations ci-dessus, un stabilisateur a été développé dont le schéma est illustré à la Fig. 2.
Le stabilisateur est réalisé selon un circuit de compensation utilisant un transistor composite dans l'élément de commande. Les deux bras du stabilisateur sont identiques au niveau du circuit. L'utilisation d'une diode Zener D818B dans l'élément de commande, dotée d'une stabilisation TKN négative, a permis de réduire fortement la dérive en température de la tension de sortie. L'utilisation de transistors de structures différentes dans le dispositif de comparaison (VT4) et l'élément de commande (VT1) conduit, d'une part, à la nécessité d'introduire des circuits de déclenchement stabilisateurs. D’un autre côté, cette construction présente également certains avantages. En particulier, le système de protection ne nécessite qu'une courte impulsion de commutation pour fermer de manière fiable l'élément de commande du stabilisateur. Cet état est très stable et il n'est pas nécessaire que le transistor du système de protection VT3 soit constamment ouvert après son déclenchement. Le circuit de démarrage est une résistance R3, qui shunte l'élément de commande et est reliée par les contacts K1.1 du relais temporisé (Fig. 3). A l'état initial (l'alimentation est hors tension), les contacts K1.1 et K1.2 du relais K1 sont fermés. Après la mise sous tension, le stabilisateur démarre en 1 s environ. Le relais fonctionne alors, les contacts s'ouvrent et le circuit de déclenchement est déconnecté.
En cas de surcharge ou de court-circuit dans le circuit de charge, la chute de tension aux bornes de la résistance R7 ouvre légèrement le transistor VT3. De ce fait, le transistor VT4 commence à se fermer, suivi des transistors VT1 et VT2. Une diminution de la tension à l'émetteur du transistor VT3 conduit à son ouverture encore plus, et l'élément de commande se ferme comme une avalanche (le relais K1 reste allumé). Une fois le système de protection déclenché, la tension et le courant de sortie traversant le circuit de charge sont très faibles. Même avec le corps du transistor VT80 chauffé à 2°C, elles ne dépassent pas respectivement 2 mV et 100 μA. Pour mettre le stabilisateur en mode de fonctionnement après avoir éliminé la cause de la surcharge, vous devez couper l'alimentation de l'amplificateur pendant une courte période. En figue. Les figures 4 et 5 montrent les dépendances graphiques obtenues expérimentalement de la tension de sortie et du courant de charge sur la résistance de charge à différentes valeurs du seuil de réponse du système de protection.
Aux fins d'un découplage complet de la puissance, un stabilisateur séparé est fourni pour chaque canal d'amplificateur. Les redresseurs sont fabriqués à l'aide d'un circuit en pont double alternance avec des filtres capacitifs de lissage. Le coefficient de transfert de courant total des transistors composites VT1 et VT2 doit être d'au moins 70000 4 et celui du transistor VT100 est supérieur à 3. Afin d'augmenter la clarté du fonctionnement de la protection, le coefficient de transfert de courant statique du transistor VT150 doit être d'au moins XNUMX.
Les transistors VT2 et VT6 sont installés chacun sur un dissipateur thermique d'une surface utile de 1000 cm2 au travers de joints isolants. Un lubrifiant thermoconducteur est appliqué sur les joints des deux côtés. KPT-8 (GOST 19 783-74), qui a permis de réduire considérablement la résistance thermique du corps du transistor - dissipateur thermique. Les transistors VT1 et VT5 sont installés sur des dissipateurs thermiques en profilé d'angle en duralumin de 15x15 mm et ayant une surface d'environ 10 cm2. Le stabilisateur utilise des résistances d'accord SP4-1. Condensateurs C1, C2-KM-5, le reste - K50-6. Les résistances R7, R20 sont bobinées. Au lieu du transistor KT814V, vous pouvez utiliser KT816V, KT816G, KT626V, KT626D ; au lieu de KT827V - KT827B ; au lieu de KT315G - KT503G, au lieu de KT503E - KT602B, KT603B, KT503B, KT503G, KT3102A - KT3102V, KT3102D, KT3102E ; au lieu de KT815V - KT817V, KT817G, KT961A, KT807A, KT807B, KT801A, KT801B ; au lieu de KT825V - KT825A, KT825B, KT825G ; au lieu de KT361G - KT501E, KT501K, KT502B, KT502G, KT3107B, KT3107I ; au lieu de KT502E - KT502G, KT502D, KT501M. Pour mettre en place un stabilisateur, vous avez besoin d'un voltmètre, d'un ampèremètre, d'une résistance de charge d'une puissance de 250...300 W (par exemple, rhéostat RSP-2) ; Il est également conseillé de disposer d'un oscilloscope avec une entrée fermée et une fréquence de coupure d'au moins 1 MHz. Tous les bras stabilisateurs sont ajustés un par un. Tout d'abord, démarrez le stabilisateur sans charge en connectant brièvement la résistance R3 et réglez la tension de sortie souhaitée avec la résistance d'ajustement R12. Le rhéostat est réglé sur la résistance maximale et connecté via un ampèremètre à la sortie du stabilisateur. Si les lectures du voltmètre n'ont pas changé, il n'y a pas d'auto-excitation. Sinon, vous devrez sélectionner le condensateur C1. Le système de protection est mis en place en réglant d'abord le curseur de la résistance d'ajustement R8 sur la position la plus basse selon le schéma. En réduisant la résistance de charge, ils obtiennent une lecture d'ampèremètre égale au seuil, puis déplacent le curseur de la résistance R8 jusqu'à ce que la protection fonctionne. Le rhéostat est ramené à la position de résistance maximale, l'alimentation du stabilisateur est coupée puis rétablie et la résistance de charge est à nouveau réduite jusqu'à ce que la protection soit activée. Si nécessaire, la position du curseur de la résistance R8 est ajustée. Le système de protection doit être mis en place rapidement afin de ne pas surchauffer le puissant transistor de l'élément de commande. Des tests répétés ont montré la grande fiabilité du stabilisateur et l'efficacité du système de protection, ce qui confirme l'exactitude de l'approche de conception d'une alimentation pour un amplificateur de puissance. Auteurs : E. Mitskevich, I. Karpinovich
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