Самый простой блок фантомного питания 48В

Многим, кто конструирует звуковую технику (в частности, предусилители) наверняка в какой-либо конструкции требовался блок фантомного питания. Помимо применения такого блока в составе конструкции (например, блока питания для микшерского пульта), реже этот блок может потребоваться и в виде самостоятельной конструкции. Так, например, музыканты, использующие конденсаторные микрофоны просили меня изготовить такой блок, да ещё и с соответствующим переходником для подключения микрофона к активной АС или микшеру без встроенного блока фантомного питания.
В общем то, конструкция - проще некуда. Да, понадобится хорошая стабилизация и хорошая фильтрация помех, с чем, в общем-то, неплохо справляются линейные стабилизаторы вроде LM317. Единственная и самая важная проблема - где взять достаточное переменное напряжение (не менее 32В)? Трансформаторы более 24В, вроде бы, и не дефицит, но вещь весьма специфичная, которую не всегда окажется под рукой.
Вот здесь на помощь приходит умножитель напряжения на конденсаторах и диодах. Схема давно известная и очень распространённая, слышал о ней, наверняка, почти каждый. А кто не слышал - Google в помощь :)
Не буду отдельно останавливаться на умножителе. Уточню лишь одну особенность - диодный умножитель нецелесообразно использовать на больших токах нагрузки. Но, поскольку стандартные потребителе фантомного питания сверхмаломощны, такое решение для них просто идеально.

Остановимся на умножителе на 4. Действительно, найти трансформатор на 12-15 вольт проще простого. Есть и ещё одна причина выбора именно умножителя на 4 - это наличие общей для входа и выхода точки, которая как раз является минусом. И это тоже является серьёзным преимуществом. Так, умножители, построенные по другим возможным схемам (в т.ч. с другими множителями), нужно запитывать от отдельной обмотки или трансформатора, как это показано на рисунке под вариантом I. Это обусловлено тем, что в распространённой схемотехнике минусовой выход преобразователя соединяется с нулевой точкой общего питания (общей массой), и объединение входа и выхода умножителя в этой общей точке, или - тем более - связь их через другую обмотку приведёт к его выходу из строя (пробою диодов).
Данный же умножитель можно включать по схеме под вариантом II, а значит - существенно упростить конструкцию и сэкономить на трансформаторе.

Итак, рассмотрим схему ниже. В ней всё более, чем просто. Упомянутый выше умножитель, общий ноль, стабилизатор LM317, включенный по стандартной схеме. Стабилитрон VD2 добавлен для защиты микросхемы от предельно допустимого перепада напряжений между входом и выходом (по документации - 35В). Действительно, такой перепад может быть кратковременно - в момент заряда конденсатора С7 или в случае слишком неправильной установки значения R5 (второе маловероятно). В этот момент стабилитрон шунтирует микросхему, предохраняя её, таким образом, от выхода из строя. Обратное напряжения стабилитрона должно быть не более 35В, но и, в то же время не слишком маленьким, чтобы сохранился достаточный диапазон для регулировки и стабилизации. Особенно для случаев, когда трансформатор выдаёт более 12В. Тогда установить нужное значение выходного напряжения стабилизатора (48В в нашем случае) можно с помощью R5. К слову, подавать переменное напряжение более 20В я бы не рекомендовал.

Рассмотрим её чуть подробнее. C1 - C4 и VD1-VD4 в данном случае образуют умножитель напряжения на 4. После них мы предусмотрели двойную фильтрацию - чтобы снизить фон.
Сначала идёт, по-сути, фильтр второго порядка на R1C5 и R2C6, затем уже активный фильтр/стабилизатор на LM317. И после микросхемы - обязательно - конденсатор C7, предотвращающий самовозбуждение схемы. В ранних модификациях схемы без этого конденсатора зачастую проявлялся сильный шум по питанию и мгновенно пропадал, если к выходу подключался конденсатор или нагрузка носила емкостной характер.
Подстроечным резистором R5 задаётся выходное напряжение. Рекомендации по его настройке - в конце статьи. R3, R4 и R5 рекомендуем использовать мощные (0,25Вт, 0,5Вт), т.к. в некоторых случаях они будут нагреваться.
Так же рекомендуем обратить внимание на VD6. Если схема питается от отдельного трансформатора (или отдельной обмотки) - необходимости в нём нет и его можно заменить на перемычку. Однако, если схема питается от одной из обмоток трансформатора  двуполярного источника питания, либо от этой же обмотки запитан другой стабилизатор диод необходим для защиты от короткого замыкания диодного в цепи другого выпрямителя, подключенного к этой же обмотке, при соединении сигнальной земли. Почему может произойти это замыкание, способное привести к выходу из строя выпрямитель, и как эту проблему решает диод, показано на схеме ниже.

А вот уже модифицированная схема для использования блока питания, как отдельно стоящего устройства. Здесь предусмотрено стандартное подключение устройства, нуждающегося в фантомном питании. Оно подаётся через ограничивающие резисторы R6 и R7 на сигнальные контакты устройства (для стандартных конденсаторных микрофонов с XLR разъёмом это контакты 2 и 3, 1 - общий), а непосредственно сигнал через разделительные конденсаторы C8 и C9 подаётся на принимающее устройство (микшер, усилитель, звуковая карта).

Так же для вас готовая - разработанная и испытанная печатная плата. Макет  - выше, ниже найдёте ссылку на файл в формате Sprint Layout и Gerber если захотите самостоятельно изготовить платы. Вы так же можете заказать у нас готовую заводскую печатную плату и даже собранное устройство. Для этого свяжитесь с нами через форму для связи!

Файл платы в формате Sprint Layout

Набор Gerber-файлов для производства

Внимание! Дополнительная информация по данной схеме по вопросам пользователей!

Многие, собравшие данное устройство по схеме умножителя на 4 жалуются на фон по питанию.
Поэтому считаю нужным обратить внимание на следующее: схему необходимо отрегулировать подстроечным резистором R4 схему так, чтобы фон был минимальным, а напряжение при этом - максимальным! Линейный стабилизатор работает как фильтр в том случае, если на нём падает напряжение, соизмеримое с амплитудой пульсаций. Я намеренно не задавал точного значения резисторов делителя, которым выбирается выходное напряжение для того, чтобы можно было подстроить схему под разные трансформаторы (от 10В до 16В). Конденсаторный микрофон не настолько критичен к питанию, чтобы добиваться значения ровно 48В. Поэтому, если выбранный вами трансформатор не выдаёт достаточного для нормальной работы схемы напряжения, допустимым будет выходное напряжение не менее 37В. 

Всем удачной сборки!