Блок питания с фильтрацией для лампового предусилителя: электронный дроссель

При построении любой маломощной конструкции на лампах одним из первых встаёт вопрос анодного питания.

Блок питания это и так - в принципе - наиважнейшая часть любого электронного устройства, но почему в данной статье я упоминаю питание именно маломощных и именно ламповых устройств? И вообще - что я подразумеваю под этими самыми устройствами?

Ну, во-первых, в соответствии с тематикой блога, это устройства звукоусиления. А это могут быть - в первую очередь - предварительные усилители для звукозаписи, которые в последнее время очень популярны именно на лампах. Ну и устройства на их основе - ламповые фонокорректоры, ламповые темброблоки, ламповые гитарные эффекты.

Специфика питания маломощных ламп - это малый ток, но при этом довольно высокое напряжение. И - для этого типа устройств - постоянное напряжение с очень хорошей фильтрацией, т.е. максимально сглаженное, с минимумом (отсутствием?) пульсаций.

В классических усилителях мощности с линейными блоками питания проблема пульсаций решается, как правило, применением конденсаторов большой ёмкости (зачастую соединённых помногу в параллель) и даже дросселей. Но я не просто так в самом начале подчеркнул, что речь идёт о блоке питания именно для микромощного (предварительного) усилителя. В этом случае конденсаторы большой ёмкости будут

  • занимать слишком много места, если конструкция компактна
  • стоить, возможно, дороже, чем вся конструкция в целом
  • перегружать маломощный анодный трансформатор в момент заряда
  • Чтоб обеспечить хорошую фильтрацию сигнала и при этом сэкономить место/средства, помогает популярная конструкция под названием "электронный дроссель".
  • Схема эта известна очень давно и имеет огромное множество повторений и модификаций, ею воспользовались сотни радиолюбителей-конструкторов. Поэтому принцип ещё действия я описывать не буду (мы против копипасты!), хотя порекомендую, всё таки, почитать самую удачную, на мой взгляд, статью об этой схеме от Олега Иванова.

    Мы не претендуем на авторство данной схемы, и, в свою очередь,  взяли за основу схему, описанную в статье по ссылке выше и немного модифицировали её, как, в своё время, Олег Иванов модифицировал одну из первых схем стабилизатора.



    Данная схема - ниже.

    В начале - как и обычно - идёт диодный мост, который может быть выполнен как из четырёх отдельных диодов, так и в виде конструкции в одном корпусе. Диоды рекомендуем использовать на ток не менее 2А. Несмотря на то, что рабочие токи схем, которые будут питаться данной конструкцией, составляют десятки, а то и единицы миллиампер, сравнительно высок и скачкообразен ток в момент заряда конденсатора. Он может вывести из строя маломощные диоды даже при целой и работоспособной внешне конструкции.

    Затем идут включённые в параллель два или более конденсатора на высокое напряжение, ёмкость которых сравнительно невелика (может быть 22мкФ, 33мкф, 47мкФ). Решение в пользу именно нескольких конденсаторов, включённых в параллель, вместо одного большого, сделано в пользу понижения стоимости конструкции и уменьшения её размера.
    Затем, через резистор в 0,47 - 1кОм, чтобы обеспечить второй порядок в фильтрации, включается ещё один или несколько соединённых конденсаторов в параллель, общей ёмкостью, соизмеримой с общей ёмкостью конденсаторов, стоящих перед резистором.

    Далее - схема с использованием полевого транзистора, принцип работы которой подробно описан в статье, одной из ключевых частей которой является множество соединённых в параллель металоплёночных или других, не электролитических конденсаторов. Впрочем, некоторые другие авторы в данной конструкции считают допустимым использовать и оксидные конденсаторы, соблюдая при этом полярность.
    После непосредственно стабилизатора мы предусмотрели делитель напряжения, который, с которого, при необходимости, можно подать смещающее напряжение на нить накала лампы, как это рекомендуют конструкторы ламповой техники, особенно в SRPP каскадал, чтобы снизить фон и вероятность пробоя через нить накала.

    Резистор R8 нужен, если в схему будет вводиться миллиамперметр или индикатор появления нагрузки. Сопротивление его подбирается таким образом, чтобы падение напряжения на нём при рабочем токе соответствовало нужному напряжению для отклонения стрелки индикатора или свечения светодиода. Так, R=U/I, где U - необходимое напряжение, I - рабочий ток. Например, чтобы при токе 10мА загорался светодиод с рабочим напряжением 2.2В, необходимо сопротивление 22Ом мощностью не менее 0,25Вт.
    Если же потребности в индикации нет, резистор следует заменить шунтом.


    Теперь рассмотрим конструкцию, которую мы разработали и теперь выпускаем серийно для использования коллегами-радиолюбителями в своих изделиях.

    На одной печатной плате размером 170х40мм мы, помимо электронного дросселя, расположили выпрямитель и стабилизатор напряжения накала. Рабочий ток его, правда, невелик и эта часть схемы может быть использована только в случае работа на одну лампу с током накала 150мА и входным напряжением не более 12В. Для работы с лампами с бОльшим током накала, но не более 1А, понадобится более массивный радиатор.
    При питании накала переменным напряжением или от отдельного выпрямителя данная (нижняя) часть схемы (левая часть платы) часть схемы не собираться.

    Как вы видите на изображении разводки (layout), на плате предусмотрено место для диодов разных типоразмеров а так же для диодного моста. Переменное высокое напряжение с анодного трансформатора подаётся на точки 250V AC in.

    Два конденсатора в параллель второй части фильтра могут быть заменены на один бОльшей ёмкости, предусмотрено место ИЛИ для двух малых ИЛИ для одного большого. В самой правой части платы предусмотрено место для включения нескольких конденсаторов в параллель. Оно выполнено в виде макетной области специально для того, чтобы можно было установить различное количество конденсаторов разных типоразмеров (предположим, 3 конденсатора по 3,3мкФ 400В или 4 конденсатора по 2,2мкФ 400В).
    Так же предусмотрена возможность расположить на плате предохранитель-плавкую вставку или многоразовый термостатический предохранитель. Выход выпрямленного и отфильтрованного напряжение - HV DC out +-, выход делителя для смещения на нить накала - heat DC shift.


    Существует несколько модификаций данной конструкции. Вы можете скачать по ссылкам ниже файлы разводки для самостоятельного изготовления. Так же вы можете заказать у нас качественный (заводские) готовые платы данного проекта.

    Для этого используйте расположенную слева форму для обратной связи.



    Модификация 1: 160х40мм, только электронный дроссель.

  • Скачать файл в формате Sprint Layout

  • Разводка

  • Внешний вид устройства (плата справа)

    Модификация 2. 170х40мм, электронный дроссель и выпрямитель для накала.

  • Скачать файл в формате Sprint Layout
  • Разводка
  • Внешний вид готовых плат

  • Собранное устройство

    Модификация 3. 170х37мм, расширенная ёмкость (увеличено количество посадочных мест под конденсаторы)

  • Скачать файл в формате Sprint Layout
  • Разводка


    Модификация 4. 90х39мм, уменьшенный размер.

  • Скачать файл в формате Sprint Layout
  • Разводка