Układy zasilania wzmacniaczy lampowych

Układy zasilania wzmacniaczy lampowych
Pobierz PDF Download icon
W prawidłowo opracowanym wzmacniaczu lampowym należy przede wszystkim zabezpieczyć położenie punktów pracy lamp elektronowych i wyeliminować szumy spowodowane głównie przez niedostateczne filtrowanie napięcia zasilającego obwody anodowe i żarzenia. Jedną z przyczyn zmiany punktu pracy lampy jest zmiana napięcia anodowego, co jest szczególnie odczuwalne w stopniach wyjściowych przedwzmacniaczy zbudowanych na triodach (sterownikach lamp mocy), w których amplituda sygnału jest porównywalna z wielkością napięcia anodowego. Podobny efekt wywołuje zmiana napięcia żarzenia, która oprócz tego może zmniejszyć żywotność lampy.

Obecność tętnień w napięciu anodowym wywołuje szum na wyjściu wzmacniacza zawierający się w paśmie 50...100 Hz. Można go zmniejszyć zwiększając pojemność kondensatorów filtrujących, ale nie zawsze jest to panaceum na problemy, a i sama metoda jest uciążliwa ze względów technicznych. Dlatego jest wskazane użycie stabilizatora wysokiego napięcia rzędu 250...400 V do zasilania obwodów anodowych, ponieważ stabilizuje on nie tylko wyjściowe napięcie, ale zmniejsza też tętnienia. Jednym słowem – zasilanie przedwzmacniacza ze stabilizowanego źródła napięcia anodowego jest pożądane i uzasadnione.

Wzmacniaczom poświęcono mnóstwo publikacji, ale ich źródła zasilania – mimo iż mają ogromny wpływ na parametry – pozostają jakby "w cieniu". Istniejące są skonstruowane na elementach dyskretnych i pracują z małym współczynnikiem wzmocnienia w pętli sprzężenia zwrotnego, więc można spodziewać się raczej kiepskiego współczynnika stabilizacji i tłumienia tętnień.

Proponuję wykonanie stabilizatora napięcia +300 V o dopuszczalnym prądzie obciążenia 100 mA i następujących parametrach:

  • DUwy=0 w zakresie napięcia zasilającego DUwe=320...370 V,
  • DUwy=0 w zakresie prądu obciążenia DIo=20...100mA,
  • amplituda tętnień (mierzona oscyloskopem C1-64, czułość 10 mV/dz.) w zakresie 1...2mVpp.

Rysunek 1. Schemat ideowy stabilizatora napięcia anodowego

Schemat proponowanego rozwiązania stabilizatora napięcia anodowego pokazano na rysunku 1. Jest to typowy stabilizator z włączonym szeregowo elementem regulującym, którego funkcję pełnią tranzystory T2 i T3 włączone w układzie Darlingtona. Układ sterujący składa się ze wzmacniacza operacyjnego IC1A (WO), który pełni funkcję komparatora porównującego napięcie wyjściowe (wejście 3) z napięciem odniesienia (wejście 2) i wzmacniacza błędu. Jako WO zastosowałem popularny układ LM358 o współczynniku wzmocnienia przy otwartej pętli sprzężenia zwrotnego typowo rzędu 100 tys. Tranzystor T1 służy do wzmocnienia sygnału sterującego i dopasowania potencjałów elementów regulującego i sterującego. Napięcie wyjściowe stabilizatora podaje się na wejście IC1A przez diody Zenera, które eliminują większość składowej stałej (około 250 V), a napięcie zmian w jest doprowadzone do wejścia komparatora, co znacznie zwiększa współczynnik przenoszenia pętli sprzężenia zwrotnego. Napięcie odniesienia otrzymujemy ze źródła napięcia zewnętrznego +12 V za pomocą stabilizatora parametrycznego złożonego z rezystora R3 i diody D4 – jest równe około 6,2 V. Jest to zasilacz pomocniczy, wykonany w bloku zasilania wzmacniacza. Teoretycznie stabilizator parametryczny można zasilić napięciem wejściowym +340 V (C7) bez konieczności stosowania źródła dodatkowego +12 V, ale stwarza to problemy techniczne związane z dużym spadkiem napięcia i stratami mocy. Znacznie mniej problematyczne jest wykonanie dodatkowego źródła napięcia – to jedynie kilkadziesiąt zwojów cienkiego drutu na rdzeniu transformatora, mostek prostowniczy, kondensator elektrolityczny i stabilizator LM7812. Napięciem +12 V jest zasilany także wzmacniacz operacyjny i tranzystor T1. Diody D1 i D2 służą do zabezpieczenia tranzystorów przy włączaniu i wyłączaniu stabilizatora. Kondensatory C1...C4 służą do eliminowania przebiegów szpilkowych występujących przy przełączeniach diod prostowniczych.

Uruchamiając układ należy zachować szczególną ostrożność, ponieważ występują w nim napięcia niebezpieczne dla życia i zdrowia. Jeśli obciążenie nie jest dołączone, to bezwzględnie trzeba pamiętać o rozładowania kondensatorów elektrolitycznych po wyłączeniu zasilania.

Wykaz elementów

Rezystory:
R1: 47 Ω/2 W
R2: 20 kΩ/5 W
R3, R6: 1,5 kΩ
R4: 3 kΩ
R5: 4,7 kΩ/5 W
R7, R8: 1 kΩ
R9: 2,2 kΩ
R10: 2,2 kΩ (pot. wieloobrotowy, montażowy)

Kondensatory:
C1...C4: 470pF/1000 V
C5: 1 μF/50 V
C6, C7, C9: 100 μF/400 V
C8: 1 nF/50 V
C10: 1 μF/400 V

Półprzewodniki:
B1: mostek prostowniczy 1000 V/1 A
D1, D2: diody prostownicze 1000 V/1 A
D3, D4: dioda Zenera 6,2 V
D5...D7: dioda Zenera 80 V/5 W
T1...T3: tranzystor BUT11A
IC1: LM358

Inne:
X1,X2,X3: ARK500/2

Jerzy Grnaderjan
jurekl4@gazeta.pl

Artykuł ukazał się w
Elektronika Praktyczna
styczeń 2014
DO POBRANIA
Pobierz PDF Download icon
Zobacz też
Elektronika Praktyczna Plus lipiec - grudzień 2012

Elektronika Praktyczna Plus

Monograficzne wydania specjalne

Elektronik styczeń 2020

Elektronik

Magazyn elektroniki profesjonalnej

Raspberry Pi 2015

Raspberry Pi

Wykorzystaj wszystkie możliwości wyjątkowego minikomputera

Świat Radio styczeń 2020

Świat Radio

Magazyn użytkowników eteru

APA - Automatyka Podzespoły Aplikacje styczeń 2020

APA - Automatyka Podzespoły Aplikacje

Technika i rynek systemów automatyki

Elektronika Praktyczna styczeń 2020

Elektronika Praktyczna

Międzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów

Praktyczny Kurs Elektroniki 2018

Praktyczny Kurs Elektroniki

24 pasjonujące projekty elektroniczne

Elektronika dla Wszystkich styczeń 2020

Elektronika dla Wszystkich

Interesująca elektronika dla pasjonatów