|
Рассмотренная выше схема источника питания рассчитывалась, когда основными критериями, в основном, являлись минимальные
стоимостные показатели, тогда как представленный ниже источник питания разрабатывался для того, чтобы иметь минимальный уровень
шумов, позволяющий использовать его для питания высококачественного предусилителя с блоком частотной коррекции, соответствующим
стандарту RIAA.
Самой важной характеристикой источника питания для предусилительного каскада является максимально низкий уровень шумов.
Это не означает, что необходимо обеспечить только очень высокую нечувствительность схемы к внешним источникам шумов (таких,
например, как радиопомехи сетевого питания), но необходимо также обеспечить незначительный уровень собственных шумов схемы.
Самым главными причинами, которые приводят к генерации собственных шумов, являются процессы, происходящие при выпрямлении
и сглаживании сетевого напряжения, особенно, если на выходе выпрямителя используются конденсаторная схема фильтрации. В силу
этого, схемы источников питания, на выходе выпрямителей которых используются фильтрующие дроссели, в подавляющем большинстве
случаев оказываются предпочтительнее. Высоковольтные источники питания с дроссельным фильтром являются общепринятыми, однако,
использование таких схем для низковольтных источников питания не получило широкого распространения, поэтому они требуют
дополнительного рассмотрения относительно их применения. При этом следует учитывать, что источник питания должен рассматриваться
и конструироваться, как единое целое.
Примечание. Как транзистор MJE340, так и интегральный стабилизатор напряжения 317Т серии должны монтироваться
на соответствующих теплоотводящих радиаторах с соблюдением тщательно выполненной электрической изоляции. В качестве радиаторов
можно использовать, например, алюминиевый уголок с толщиной стенки 3 мм.
Низковольтная часть улучшенного блока питания
µ-повторитель, входящий в состав большинства предусилителей (например, блока частотной коррекции фирмы RIA А), должен,
без всяких сомнений, питаться от низковольтного источника питания с дополнительным внешним смещением, которое должен быть
введен в схему дополнительно к низковольтному напряжению накала. Такая необходимость вызвана тем, что катод одной из ламп
μ-повторителя находится под повышенным потенциалом относительно земли. Это приводит к необходимости иметь два различных
низковольтных источника питания и использовать в качестве нижних (по схеме) ламп μ-повторителя типы ламп, приведенные
в табл. 6.6.
| Таблица 6.6 |
| Тип лампы | Ток подогревателя Iheater, мА |
| ЕС8010 | 280 |
| 6J5-GT | 300 |
| 12В4-А | 300 |
Резистор с сопротивлением 315 Ом, подключенный параллельно выводом подогревателя лампы ЕС8010, устанавливает значение
тока подогревателя равным 300 мА. Это предполагает, что будет возможно использовать вариант последовательного включения
цепей подогревателей ламп. Вариант использования стабилизатора тока для питания подогревателей ламп при их последовательном
включении, имеет ряд преимуществ по сравнению с обычным вариантом стабилизированного источника питания, использующимся для
питания подогревателей ламп стандартным постоянным напряжением накала 6,3 В:
• стабилизатор тока имеет более высокую эффективность работы;
• стабилизаторы тока гораздо лучше защищены против случайно возникающих режимов
короткого замыкания или холостого хода;
• исключается термический удар подогревателей ламп при их включении;
• отдельные резисторы цепей подогревателей могут использоваться как составляющие
элементы фильтров радиопомех для отдельных каскадов;
• паразитные сопротивления проводов цепей подогревателей перестают влиять на
работу ламп (в схеме сложного предусилительного каскада, в котором используются лампы фирмы О ctal, потребляющие ток более
5 А при напряжении накала 6,3 В, потребуются провода, имеющие достаточно большое сечение);
• напряжение на подогревателе каждой лампы должно слегка превышать напряжение
на ее катоде, чтобы предотвратить возникновение паразитного диодного эффекта между вольфрамовым подогревателем и катодом
лампы.
Недостатками последовательной схемы питания цепей подогревателей ламп являются:
• обрыв нити накала подогревателя любой из ламп будет носить катастрофический
характер, так как прекратиться накал всех ламп и стабилизатор тока окажется на холостом ходу. Написав это, автор немедленно
подумал о том, что в его практике за 30 лет наблюдались всего два случая, связанных с неисправностью цепи накала, (причем,
причиной одного из них был сам автор, допустивший превышение предельного значения напряжения между катодом и подогревателем
Vhk(max)). К сожалению, второй случай был связан с последовательно включенными цепями
подогревателей ламп и последствия вызванных им повреждений были просто ужасными;
• теоретически не исключается температурный дрейф. При нагреве нити накала
вольфрамового подогревателя ее сопротивление возрастает (этот закон справедлив для всех металлов) Так как выделяющаяся мощность
Р = I2R, то увеличивающееся сопротивление вызывает увеличение выделяющейся мощности
в проводнике. На практике, изменение сопротивления с температурой не столь уж велико и выделяющаяся мощность в большей мере
зависит от второй степени протекающего тока, I2, следовательно, стабилизированный по току источник питания
имеет более стабильные температурные характеристики.
Схема стабилизатора тока
Как и в предыдущем случае, также хотелось бы иметь возможность задавать для подогревателей ламп режим пониженного энергопотребления,
однако, так как для подогревателей ламп затруднено применение закона Ома (из-за температурного изменения их сопротивления
при работе лампы), то невозможно непосредственно рассчитать необходимую величину тока, несмотря даже на то, что известно
напряжение, приложенное к нити накала катода, должно будет составлять 63% от значения номинального рабочего напряжения.
Понадобилось выполнить целую серию экспериментов, чтобы установить, что работа цепи накала при величине тока, составляющего
78% от номинального значения, будет эквивалентна режиму, при котором к цепи накала лампы с косвенным подогревом приложено
63% номинального значения напряжения.
При последовательном включении цепей подогревателей ламп полностью исключается вариант параллельного соединения подогревателей
отдельных групп ламп, поэтому требуется один стабилизированный источник тока на 300 мА, питающий одну общую цепь накала ламп.
Многоцелевой интегральный стабилизатор 317 серии идеально подходит для этой цели. Только вместо того, чтобы поддерживать
постоянным напряжение 1,25 В на части параллельно включенного делителя напряжения, он теперь должен бороться за поддержание
величины этого напряжения на последовательно включенном токочувствительном резисторе (рис. 6.47а).
Для того, чтобы стабилизатор работал правильно, падение напряжения на токочувствительном резисторе должно составлять
1,25 В даже в том случае, когда по цепям подогревателей ламп
проходит 78% номинального тока в режиме пониженного энергопотребления. Следовательно, сопротивление
токозадающего элемента Rsense должно составлять:
Рис. 6.47 Использование интегральной микросхемы 317 серии в качестве стабилизатора тока
Нет ничего удивительного в том, что полученное значение не совпадает с величиной сопротивления, входящего в стандартные
серии номиналов, однако, за счет увеличенного напряжения выпадения из режима стабилизации и снижения эффективности работы,
можно использовать более высокое значение сопротивления. Большее значение сопротивление вызовет увеличенное по сравнению
с напряжением 1,25 В падение напряжения при том же требуемом значении тока. Однако оно может быть уменьшено обратно до значения
1,25 В за счет резистора, включенного параллельно с токозадающим резистором. В силу вышесказанного можно использовать ближайшее
по величине сопротивление из ряда стандартной серии, которое будет равно 5,6 Ом.
В режиме пониженного энергопотребления на резисторе с сопротивлением 5,6 Ом падение напряжения составит 1,31 В, а при
номинальном рабочем режиме (токе 300 мА) падение напряжения составит 1,68 В. Необходимо использовать делитель напряжения,
который представлял бы компромиссное решение для двух рассматриваемых режимов (рис. 6.47 б).
Для того, чтобы рассчитать параметры цепи делителя, необходимо слегка видоизменить схему и предположить, что напряжение
на выводе Выход (OUT) составляет 0 В (рис. 6.47 в).
При работе интегрального стабилизатора напряжение на его выводе Настройка (ADJ) должно быть равно — 1,25 В. Если предположить,
что в цепи делителя протекает ток, равный 1 мА, то величина верхнего резистора должна составлять 1,25 кОм. Однако это значение
сопротивления не входит в ряд стандартных значений серии, поэтому выбор ограничивается значением 1,2 кОм, что, в свою очередь,
определяет новое значение тока Ichain, протекающего в делителе, которое может быть рассчитано в
соответствии с выражением:
В цепь делителя с вывода Настройка (ADJ) поступает ток, равный 50 мкА, следовательно, по нижнему резистору протекает
ток, равный (1,04167 мА + 50 мкА) = = 1,019167 мА. Ток цепи суммируется с током нагрузки, следовательно, величина необходимого
тока, протекающего по токозадающему резистору, уменьшается до значения, которое определяется разностью: (300 мА — 1,09167
мА) = 298,908 мА.
|
