Зачем нужен дроссель в блоке питания: Зачем используют дроссель для защиты от синфазных помех, генерируемых импульсным источником питания

Содержание

Зачем используют дроссель для защиты от синфазных помех, генерируемых импульсным источником питания

Зачем используют дроссель для защиты от синфазных помех, генерируемых импульсным источником питания

Дроссель – это одна из разновидностей катушек индуктивности. Главное предназначение этого элемента электрической схемы – «задерживать» (снижать на определенный период времени) влияние токов определенного диапазона частот.

Синфазный дроссель — важнейший компонент входного фильтра любого импульсного источника питания. Дело в том, что в процессе работы импульсного преобразователя любой топологии, при переключении полевых транзисторов возникают синфазные помехи, которые распространяются в проводниках и по дорожкам печатных плат.

Эти помехи представляют собой вредные импульсные токи высокочастотного диапазона, которые текут одновременно и по плюсовому и по минусовому проводам, причем в одном и том же направлении. Если эти помехи в конце концов попадут в сеть питания переменного тока, то они способны не только понизить качество функционирования приборов включенных в сеть по соседству, но даже вывести их из строя, особенно сигнальные цепи цифровых блоков.

По данной причине, сегодня все бытовые приборы, принципиально могущие стать источниками синфазных помех, оснащены синфазными дросселями. К таким прибором относятся: принтеры, сканеры, мониторы, плееры, периферия ПК, сами ПК и т. д.

В каждом устройстве, где имеется импульсный блок питания, на входе после конденсатора фильтра обязательно установлен двухобмоточный синфазный дроссель на кольцевом или П-образном сердечнике. По бокам от дросселя установлены конденсаторы для подавления дифференциальных помех (дифференциальные помехи — это отдельная тема), а также высоковольтные Y-конденсаторы.

Две обмотки синфазного дросселя намотаны на общий сердечник из материала с высокой магнитной проницаемостью, такого как феррит. И если по проводам обмоток потекут токи синфазной помехи — от источника в сторону сети, то магнитные поля этих токов сложатся, и индуктивность дросселя проявит себя в полной мере подавлением этих токов: львиная доля их энергии уйдет на создание магнитного поля, — таким образом амплитуда помехи существенно уменьшится, и до сети переменного тока синфазная помеха если и дойдет, то сильно ослабленной, уже не способной как-то вредоносно себя проявить.

С другой стороны, когда переменный ток из сети подается к потребителю, встречая на своем пути синфазный дроссель, он не испытывает абсолютно никакого сопротивления, ибо омическое сопротивление проводов пренебрежимо мало, а магнитные поля токов в двух проводниках направлены противоположно друг другу и равны по величине между собой.

Катушки абсолютно идентичны и намотаны идеально симметрично. Часто эти обмотки выполнены намоткой в два провода, что минимизирует индуктивность рассеивания между ними. Получается, что индуктивность синфазного дросселя для обычного импульсного тока, который в двух проводах имеет противоположное направление и одну и ту же величину, будет нулевой. Таким образом, синфазный дроссель мешает исключительно синфазным помехам, источником которых является блок питания, а не сеть переменного тока.

А если бы синфазного дросселя не было, то синфазная помеха беспрепятственно проникла бы и в сеть переменного тока, не помешали бы и конденсаторы между проводами на пути ее распространения.

Что касается эффективных конденсаторов на пути синфазной помехи, то это — керамические высоковольтные конденсаторы (Y-конденсаторы) емкостью в единицы нанофарад, устанавливаемые между каждым проводом питания и шиной заземления, чтобы часть энергии синфазных помех уходила бы в землю. Для рабочего тока данные конденсаторы представляют очень большое сопротивление, в связи с чем на КПД устройства не влияют.

Выпускаемые промышленностью выводные и SMD синфазные дроссели для плат импульсных источников питания отличаются рядом преимуществ. Они довольно компактны, не занимают много места на печатной плате, их активное сопротивление не превышает единиц мОм, а максимально допустимый ток питания через дроссель зависит по сути только от толщины провода и мощности устройства. Номинальный ток варьируется от 1мА до 10 А. Типовые величины индуктивностей — от 10 мкГн до 100 мГн.

Ранее ЭлектроВести писали о пяти мифах об энергосберегающих лампах.

По материалам: electrik. info.

Источник питания со сглаживающим дросселем

Источники питания со сглаживающими дросселями были очень популярны в период расцвета ламповых усилителей по одной простейшей причине, а именно из-за отсутствия конденсаторов с очень большой емкостью. Поэтому для сглаживания пульсаций после выпрямителя должны были использоваться дроссели (рис. 6.14).

Рис. 6.14 Источник питания со сглаживающим дросселем

Если бы представилась возможность изготовить источник питания со сглаживающим дросселем, в котором величина индуктивности дросселя имела бы бесконечно большое значение, то ток в силовом трансформаторе был бы полностью идентичен постоянному току, протекающему в нагрузке.

На практике источники питания никогда не достигают этого идеала, поэтому ток вторичной обмотки трансформатора представляет собой комбинацию постоянного тока нагрузки и меньшего по величине и приближающегося по форме к синусоидальному, тока дросселя. Тем ни менее, источник питания со сглаживающим дросселем имеет огромное преимущество, заключающееся в том, что он обеспечивает почти неизменный по величине ток, протекающий в цепи от силового трансформатора, а не последовательность коротких импульсов с высокими значениями размаха тока, как при работе выпрямителя на накопительный конденсатор.

Для того, чтобы понять, почему это происходит, необходимо очень внимательно рассмотреть форму напряжения на выходе выпрямителя (рис. 6.15).

Рис. 6.15 Форма напряжения после двухполупериодного выпрямления

После двухполупериодного выпрямления, выходное напряжение имеет вид, привеенный на данном рисунке, однако, так как от претерпевает нелинейный процесс выпрямления, набор частот, образующих этот сигнал, отличается от набора частот (фактически одного колебания с частотой 50 Гц), поступающих на вход выпрямителя. Анализ Фурье показывает, что результат выпрямления чисто синусоидального сигнала можно представить в виде суммы высших гармоник:

Необходимо учесть, что член υm(RMS) в формуле является напряжением сигнала до его выпрямления.

Приведенное выше уравнение является математической формой представления периодического сигнала несинусоидальной формы в виде теоретически бесконечного ряда синусоидальных колебаний (гармоник) на частотах, кратных частоте повторения сигнала.

На практике, говоря о гармониках непериодического сигнала, всегда ограничиваются их конечным числом, поскольку интенсивность гармоник убывает с ростом их номера. Учитывают только те гармоники, которые образуют примерно 95% общей энергии сигнала. Результат вычисления коэффициентов Фурье (то есть амплитуд гармоник) для нашего частного случая двухполупериодного сигнала дает следующее:

Последнее выражение показывает, что сигнал синусоидальной формы после двухполупериодного выпрямления можно представить набором (или суперпозицией), состоящим из постоянной составляющей (постоянного напряжения), равного 0,90υm(RMS), и последовательности уменьшающихся по амплитуде четных гармоник, кратных частоте (

f) исходного синусоидального сигнала.

Таким образом, для фильтрации переменных составляющих выпрямленного тока, целесообразно использовать дроссель имеющий очень высокое реактивное сопротивление для на частотах этих переменных составляющих, поэтому только постоянная составляющая выпрямленного тока будет протекать в нагрузке выпрямителя со сглаживающим дроссельным фильтром. Выходное напряжение источника питания со сглаживающим дросселем, таким образом, будет составлять 0,9υm(RMS), что значительно отличается от значения √2υm(RMS), характерного для источника питания с накопительным конденсатором.

Минимальный ток нагрузки для источника питания со сглаживающим дросселем

К сожалению, для правильной работы источника питания со сглаживающим дросселем требуется наличие некоторого минимального тока, протекающего в нагрузке. Если величина потребляемого нагрузкой тока меньше этого минимально допустимого значения, выпрямитель возвращается к состоянию, когда происходит заряд конденсатора (теперь уже речь идет о сглаживающем конденсаторе, включенном после дросселя) импульсами напряжения и выходное напряжение возрастает до максимального значения, равного √2υ

m(RMS). Минимальное значение потребляемого тока определяется следующим выражением:

Так как на практике индуктивность дросселя частично зависит от величины протекающего по нему тока (см. кривую намагниченности или В-Н зависимость), то следует несколько увеличить получаемое по расчетам значение. Для этого можно воспользоваться упрощенной формулой, учитывающей такое увеличение (которая будет справедлива для сетей питания переменного тока с частотами 50 и 60 Гц):

Источник питания со сглаживающим дросселем всегда работает на дополнительный сглаживающий конденсатор, в силу чего требование к минимальному значению тока нагрузки приобретает особое значение, так как невыполнение этого условия может вызвать увеличение напряжения на конденсаторе до значения, составляющего примерно 157% от его номинального значения, и которое может привести к выходу конденсатора из строя. Традиционным путем решения данной проблемы является использование переключаемого дросселя, индуктивность которого резко возрастает при малых токах, и хотя такой способ практически перестал применяться после 1960-х годов, в настоящее время он вновь получил признание.

После увеличения тока сверх минимального значения, пульсации выходного напряжения будут постоянными по величине при изменении тока нагрузки, а переменные составляющие выпрямленного синусоидального сигнала будут ослаблены в соответствии с выражением:

в котором ω = 2πf.

Если принять, что только амплитуда второй гармоники выпрямленного тока вносит существенный вклад в образование пульсаций, то указанное выражение может быть представлено в следующем виде:

в которых индуктивность L выражена в генри, а емкость С в микрофарадах, а величина υm(RMS) является напряжением на вторичной обмотке силового трансформатора.

 

Что такое дроссель в БП лампового усилителя

Дроссель – это катушка индуктивности в высоковольтной схеме блока питания, задача которого состоит в снижении пульсаций уже выпрямленного тока. Внешне дроссель в БП похож на трансформатор, только он содержит всего одну обмотку, выполненную эмалированным проводом, навитого на каркас вокруг стального сердечника. Такая катушка противодействует любым изменениям тока в цепи: поддерживает его при убывании и сдерживает при нарастании. Способность к просадкам напряжения также зависит от ёмкости электролитических конденсаторов.

Некоторые схемы БП ламповых УНЧ вместо дросселя имеют проволочный резистор большой мощности около 2 Вт. Он обычно включается последовательно в электрическую цепь между точкой на средний вывод выходного трансформатора и цепью питания вторых сеток выходных ламп. Как правило, гитарные усилители мощностью больше 30 Вт имеют именно дроссель в блоке питания. Существенным недостатком дросселей с железным сердечником следует назвать большую массу, поэтому в компактных рэковых амплифаерах они обычно заменяются электронным дросселем на высоковольтном МОП-транзисторе. Во всем остальном ЭМ-дроссель является недорогим и эффективным решением для системы электропитания.

Основные характеристики электромагнитного дросселя

При проектировании блока питания лампового УНЧ следует учитывать несколько параметров дросселя, а именно:

  • Сопротивление обмотки. Средние показатели обычно колеблются в диапазоне 100 – 200 Ом. Чем выше сопротивление обмотки, тем больше теряется анодного напряжения при соответствующем нагреве. С сопротивлением 72 Ома и током потребления 200 мА, в худшем случае потеря напряжения не превысит 14 Вольт.
  • Постоянный ток. Параметр подразумевает номинальный постоянный ток, который будет проходить через дроссель. Общее его значение вычисляется суммированием токов потребления ламп предварительного каскада (драйвера) и выходного каскада. Здесь нужно учитывать какой максимальный ток способны потреблять лампы выходного каскада. Пара на 6П3С может потреблять ток более 120 мА, пара на 6С33С – 300 мА, пара на 6П44С – 300 мА.
  • Индуктивность. Это главная техническая характеристика, единицей измерения которой является Генри (Гн). Большее значение Генри будет иметь большую фильтрацию. Средние значения для ламповых усилителей лежат в пределах 5 – 20 Гн. При большом динамическом потреблении тока слишком большая продольная индуктивность может вызвать чрезмерную просадку напряжения, которую не удержит никакая выходная ёмкость фильтра. Следует также отметить, что при большой индуктивности следует использовать меньшие параллельные ёмкости. Поскольку это повышает переходные колебания в источнике питания.

Характеристики дросселей трех гитарных гигантов

  • Marshall: 5 Гн, 120 мА, 115 Ом;
  • Fender: 4 Гн, 90 мА, 105 Ом;
  • Vox: 19 Гн, 100 мА, 500 Ом.

Как видим, средние значения у Marshall и Fender примерно одинаковые, а вот Vox выбрали более высокие значения индуктивности в комбоусилителе Vox AC30.

Назначение сетевых и моторных дросселей

В данной статье мы рассмотрим сетевые и моторные дроссели — фильтры низких частот, которые устанавливаются на входе и выходе частотных преобразователей. Простейшая схема подключения ПЧ выглядит следующим образом: три фазы на входе, три фазы на выходе, электродвигатель.

Однако здесь возникает одна проблема. Дело в том, что частотный преобразователь является генератором широкого спектра помех, которые могут оказывать значительное влияние на работу устройств, находящихся неподалеку или питающихся от одной сети. С другой стороны, ПЧ сам реагирует на помехи различного рода, поскольку в его состав входят слаботочные компоненты. Поэтому при применении преобразователя очень важным является вопрос электромагнитной совместимости.

Условно помехи можно разбить на два основных вида:

  1. помехи, передающиеся по электромагнитному полю
  2. помехи, передающиеся по питающим проводам

В первом случае наводки можно уменьшить, проведя качественное экранирование и заземление преобразователя частоты, его проводов и периферийных устройств. Высокочастотные помехи, распространяющиеся по проводам, значительно снижаются с помощью радиочастотных фильтров.

Назначение входного сетевого дросселя

Сетевой дроссель, который также называют входным реактором, подключается на входе питания частотного преобразователя (обычно это силовые клеммы R, S, T). Основными параметрами сетевого дросселя являются индуктивность и максимальный длительный ток. Индуктивность выбирается такой, чтобы при рабочей частоте и номинальном рабочем токе падение напряжения на дросселе составляло 3-5%. Рассчитать падение можно по формуле:

U=2πfLI, где f – рабочая частота (Гц), L – индуктивность дросселя (Гн), I – ток, А.

Рассмотрим основные плюсы применения сетевого дросселя.

1. Подавление высших гармоник, проникающих в питающую сеть от преобразователя частоты и обратно. Обычно в состав ПЧ входит радиочастотный фильтр, снижающий данные наводки. Подключение сетевого дросселя создает дополнительное подавление высокочастотных помех. В результате уровень высших гармоник питающего напряжения в значительной степени уменьшается, а действующее значение питающего тока стремится к величине тока основной гармоники (50 Гц).

2. В случае, когда источник питания расположен близко, и сопротивление питающей линии очень низкое, использование сетевого дросселя позволяет значительно уменьшить ток короткого замыкания и увеличить время его нарастания. Это позволяет защитить ПЧ при коротких замыканиях на выходе.

3. Если на одной шине питания расположены несколько мощных устройств, возможны ситуации, когда при их включении или выключении возникает скачок напряжения с большой скоростью нарастания. Сетевой дроссель значительно понижает этот эффект.

При выборе оборудования следует учитывать один нюанс. Чтобы избежать перегрева дросселя, его номинальный ток должен быть равен или больше максимального тока преобразователя.

Когда сетевой дроссель не нужен

Оснащение преобразователей частоты сетевыми дросселями лучше взять за правило. Многие компании увеличивают гарантию в 2 раза при покупке ПЧ в комплекте с дроселями. Однако в некоторых случаях данным оборудованием можно пренебречь:

  1. В питающей сети нет мощных электроприборов, имеющих большие пусковые токи.
  2. Питающая сеть имеет сравнительно высокое сопротивление (низкий ток короткого замыкания).
  3. Режим работы ПЧ исключает резкие изменения мощности, при которых скачкообразно растет потребляемый ток.
  4. В соответствии с рекомендациями производителя, для защиты ПЧ применяются полупроводниковые предохранители, либо защитные автоматы характеристики В.
  5. Имеется большой запас по мощности ПЧ по отношению к используемому двигателю.

Тем не менее, в целом использование сетевых дросселей значительно повышает срок службы и надежность работы частотных преобразователей.

Использование моторного дросселя

Моторный дроссель включается в цепи питания электродвигателя. Другие его названия – выходной реактор или синусоидальный фильтр.

Необходимость применения моторного дросселя обусловлена принципом работы ПЧ. На выходе преобразователя стоят силовые транзисторы, которые работают в ключевом режиме. При этом образуются прямоугольные импульсы, приближающие действующее напряжение по форме к синусоиде за счет изменения длительности. Моторный дроссель снижает высшие гармоники выходного напряжения ПЧ и делает ток питания двигателя практически синусоидальным, минимизируя высокочастотные токи. Это повышает коэффициент мощности и позволяет уменьшить потери в двигателе.

Кроме того, из-за высших гармоник на выходе ПЧ повышаются емкостные токи, которые могут привести к ощутимым потерям при длине кабеля более 20 м. Моторный дроссель существенно снижает этот эффект. Данные устройства также устанавливают там, где важно уменьшить помехи, создаваемые кабелем от ПЧ до электродвигателя.

Следует учитывать, что номинальный ток моторного дросселя должен быть больше максимального тока двигателя. Расчет падения напряжения на дросселе следует производить с учетом максимальной рабочей частоты двигателя, которая может достигать 400 Гц.

Другие полезные материалы:
Как выбрать мотор-редуктор
Выбор частотного преобразователя
Зачем нужен контактор байпаса в УПП
Схемы подключения устройства плавного пуска

Дроссель групповой стабилизации — The virtual drink — LiveJournal

Дроссель групповой стабилизации (ДГС) является одним из самых мистических компонентов в электронике, хоть он есть почти в каждом доме внутри компьютерного источника питания. Чаще всего от ДГС ждут именно того, что отражено в названии – групповой стабилизации напряжений. Оправданы ли эти ожидания?

Для начала попытаюсь дать ответы на 10 самых распространенных вопросов о ДГС, не углубляясь в теорию. Потом планирую разместить перевод англоязычной статьи с описанием принципа работы ДГС. После чего можно будет обсудить некоторые свойства ДГС, вытекающие из принципа его работы. Но пока – часть первая.

1. Улучшает ли ДГС групповую стабилизацию напряжений?

В привычном понимании этого слова – нет. Чтобы не осталось неопределенностей, начать нужно с определения терминов. Под стабилизацией понимается способность источника поддерживать постоянное выходное напряжение при воздействии разных дестабилизирующих факторов. Таких факторов множество, например, изменение температуры, старение компонентов, колебания напряжения питающей сети, изменение тока нагрузки и т.д. Здесь мы не будем касаться других дестабилизирующих факторов, кроме факторов, связанных с нагрузкой.

Чаще всего оперируют не величиной стабилизации, а обратной величиной – нестабильностью. Разные виды нестабильности и термины для ее обозначения определены в ГОСТ 52907-2008 «Источники питания радиоэлектронной аппаратуры. Термины и определения». С нагрузкой связаны два вида нестабильности (процитирую ГОСТ):

— частная нестабильность выходного напряжения источника электропитания РЭА при изменении выходного тока: показатель нестабильности выходного напряжения источника электропитания радиоэлектронной аппаратуры при номинальном входном напряжении и плавном изменении выходного тока от заданного минимального до заданного максимального установившегося значения или от заданного максимального до заданного минимального установившегося значения.

— pазмах изменения выходного напряжения источника электропитания РЭА: величина, равная разности между максимальным и действующим значениями выходного напряжения источника электропитания радиоэлектронной аппаратуры до и после скачкообразного изменения выходного тока в заданных пределах.

Эти определения скучны и громоздки, но они все равно не дают полной картины. Как минимум, нужна еще методика измерения параметров. На практике для обозначения нестабильностей используют сокращенные формулировки, например, «нестабильность при изменении тока нагрузки», «реакция на скачок нагрузки». В англоязычном варианте способность источника поддерживать постоянное входное напряжение при плавном изменении нагрузки называется «Load Regulation», а реакция на скачок нагрузки может называться «Load Transient», «Transient Response», «Recovery Time».

Нестабильность при изменении тока нагрузки обычно выражается в процентах от начального значения напряжения для изменения нагрузки от 50 до 100% или от 10 до 100%. Говоря простыми словами, этот параметр определяет, как сильно выходное напряжение источника будет просаживаться при увеличении тока нагрузки. Это наиболее часто используемая характеристика качества стабилизации напряжения, которую можно назвать статической стабилизацией.

Реакцию на скачок нагрузки труднее описать цифрами. При резком изменении нагрузки возникает переходной процесс, который начинается с просадки напряжения, затем следует выброс, и только после этого величина напряжения устанавливается на каком-то постоянном уровне. Форма переходного процесса у разных источников может быть разной, для полного описания нужно приводить осциллограмму, что иногда и делают производители. Для краткого описания параметра может быть использована пиковая величина выброса, но чаще указывают время, через которое выходное напряжение устанавливается с заданной точностью. Надо сказать, что реакцию на скачок нагрузки указывают далеко не для всех источников. Это довольно редко используемая на практике характеристика качества стабилизации напряжения, которую можно назвать динамической стабилизацией.

Таким образом, под термином «стабилизация напряжения» обычно понимают статическую стабилизацию. Чтобы посмотреть влияние ДГС на качество стабилизации напряжения, я составил полную модель полумостового ключевого источника питания на основе контроллера TL494. Полная модель потребовалась для того, чтобы увидеть реакцию петли обратной связи, в данном случае это важно. Моделируемый источник имеет два выходных канала, выходные напряжения каналов для удобства выбраны одинаковыми (10 В). Обратная связь заведена с выхода, который показан на графиках желтым цветом.

Ниже приведены графики выходных напряжений каналов источника, в котором использованы независимые фильтрующие дроссели. Оба канала нагружены одинаковым током 1 А. В момент времени, обозначенный на графиках как 3 мс, нагрузка одного из каналов увеличивается до 4 А.

Рис. 1. Раздельные дроссели, скачок нагрузки по «синему» каналу (без ОС).

При скачке нагрузке в канале, с которого не берется ОС, его напряжение сначала сильно проседает, затем идет колебательный процесс, затем напряжение устанавливается на некотором уровне ниже номинального. Второй канал (желтый график), для которого нагрузка не менялась и с которого заведена ОС, остается неизменным.

Рис. 2. Раздельные дроссели, скачок нагрузки по «желтому» каналу (с ОС).

При скачке нагрузке в канале, с которого берется ОС, появляется короткая просадка, но напряжение быстро восстанавливается на своем номинальном уровне. В то же время во втором канале (синий график), для которого нагрузка не менялась, но с которого не заведена ОС, напряжение прыгает вверх, наблюдается переходной процесс, затем напряжение устанавливается на завышенном уровне.

Наглядно видно, что статическая групповая стабилизация не очень хорошая: когда нагрузка на каналы неравномерная, тот канал, с которого не заведена ОС, становится по напряжению или выше, или ниже номинала.

Плохая и динамическая стабилизация. При скачке нагрузки на выходе канала, с которого не заведена ОС, наблюдаются сильные выбросы, величина которых в несколько раз превышает статическую ошибку напряжения.

Ниже показаны графики, снятые при тех же условиях, но только для случая связанных дросселей фильтров, т.е. с использованием ДГС.

Рис. 3. Связанные дроссели (ДГС), скачок нагрузки по «синему» каналу (без ОС).

При скачке нагрузке в канале, с которого не берется ОС (синий график), переходного процесса практически нет. Но напряжение все равно устанавливается на том же уровне ниже номинального. На втором канале (желтый график), для которого нагрузка не менялась и с которого заведена ОС, появился незначительный переходной процесс.

Рис. 4. Связанные дроссели (ДГС), скачок нагрузки по «желтому» каналу (с ОС).

При скачке нагрузке в канале, с которого берется ОС (желтый график), переходной процесс стал чуть больше, зато во втором канале (синий график) переходной процесс практически исчез. Но напряжение снова установилось на завышенном уровне.

Хорошо видно, что ДГС значительно улучшает динамическую стабилизацию. А вот статическая групповая стабилизация остается без изменений. Чаще всего от ДГС ожидают улучшения именно статической групповой стабилизации: для канала с большей нагрузкой ДГС должен поднять напряжение, а для слабо нагруженного канала – опустить. На практике этого не происходит: ДГС лишь уменьшает выбросы при скачке нагрузки. Вряд ли именно это подразумевается под улучшением групповой стабилизации. Поэтому вывод – ДГС групповую стабилизацию напряжений не улучшает. Она зависит от того, насколько сильно связаны вторичные обмотки импульсного трансформатора, а также от активного сопротивления обмоток трансформатора и дросселя. Здесь нужно сделать важное замечание – всё сказанное выше о ДГС справедливо для таких токов нагрузки, которые обеспечивают неразрывные токи дросселей. Для малых нагрузок ситуация несколько иная, но об этом позже.

2. Часто можно слышать объяснение, что ДГС представляет собой трансформатор, который «перекачивает» энергию из менее нагруженного канала в более нагруженный. Так ли это?

Нет, никакой «перекачки» энергии он не производит. Многообмоточный дроссель, действительно, можно представить как трансформатор. Но обмотки этого трансформатора оказываются включенными в цепи постоянного тока – между выпрямителями и конденсаторами фильтров. А постоянный ток трансформатор передавать из обмотки в обмотку не может. На практике этот ток имеет некоторую переменную составляющую (пульсации). Переменная составляющая будет передаваться трансформатором из канала в канал. Но ее среднее значение равно нулю, поэтому выходные напряжения каналов останутся неизменными. Единственным результатом будет уменьшение или увеличение пульсаций в том или ином канале.

На эквивалентной схеме эффект трансформации в ДГС можно представить в виде дополнительного источника E переменного напряжения, включенного последовательно с дросселем L (рис. 5).

Рис. 5. Источник напряжения пульсаций, наведенного в обмотке ДГС.

Может показаться, что напряжение этого источника будет суммироваться с напряжением вторичных обмоток трансформатора T и в результате выпрямления диодами D1 и D2 даст увеличение или уменьшение выходного напряжения. Но это не так. Попытаемся перенести источник E в левую часть схемы, чтобы он оказался явно включенным последовательно с обмоткой трансформатора (рис. 6). Однако в результате получим схему, которая не является эквивалентной первоначальной. В исходной схеме (рис. 5) источник E был включен в цепь с неразрывным током, а в новой схеме (рис. 6) он оказался в цепи, ток которой разрывен.

Рис. 6. Перенос источника нарушает эквивалентность схем.

При работе двухтактного преобразователя диоды D1 и D2 открываются по очереди, как и ключи в первичной цепи. Во время паузы, когда оба ключа закрыты, ток дросселя продолжает течь (он ведь неразрывен), при этом открыты сразу оба диода, а напряжение на вторичной обмотке трансформатора близко к нулю. Для простоты можно рассмотреть предельный случай с максимальной шириной импульса, когда паузы нет вообще. Тогда диоды D1 и D2 открываются по очереди на целый полупериод. Чтобы сохранить эквивалентность схемы, в левой части нужно изобразить два источника E1 и E2 (рис. 7), которые будут работать по очереди, когда будет открываться соответствующий диод.

Рис. 7. Эквивалентная схема с двумя источниками.

Полярность включения этих источников одинаковая, но надо учесть, что полярность на выходах вторичных полуобмоток противоположная. В результате, напряжение верхней полуобмотки будет складываться с напряжением дополнительного источника, а нижней полуобмотки – вычитаться. Допустим, напряжение пульсаций имеют ту же частоту, что и частота преобразования. Во время первого полупериода на верхней полуобмотке будет положительное напряжение, открыт диод D1. Допустим, напряжение пульсаций в этом время имеет положительную полуволну, что даст некоторую добавку к напряжению верхней полуобмотки. Во время второго полупериода будет положительное напряжение на нижней полуобмотке, открыт диод D2. Но в это время напряжение пульсаций имеет отрицательную полуволну, что даст уменьшение суммарного напряжения. В результате за целый период вклад источников E1 и E2 окажется равным нулю. На практике для двухтактного преобразователя частота пульсаций в два раза выше частоты преобразования, тогда анализ становится еще более простым. Во время каждого полупериода будет укладываться целый период напряжения пульсаций, что даже в рамках полупериода даст нулевой вклад.

3. Если ДГС не помогает групповой стабилизации, почему он тогда называется ДГС?

Не, знаю, откуда пошло название «Дроссель групповой стабилизации». Оно действительно плохо отражает функцию этого компонента. Хотя, конечно, к групповой стабилизации этот дроссель некоторое отношение имеет, но только к динамической, а не к привычной всем статической. Вероятно, название вводит в заблуждение, многие публикации неверно объясняют работу ДГС.

Вот, например, цитата из Википедии:

«Вторая его (ДГС) функция — перераспределение энергии между цепями выходных напряжений. Так, если по какому-либо каналу увеличится потребляемый ток, что снизит напряжение в этой цепи, дроссель групповой стабилизации как трансформатор пропорционально снизит напряжение по другим выходным цепям.»

На самом деле, никакого перераспределения энергии между цепями выходных напряжений ДГС не производит. Подобное описание можно встретить в многочисленных книгах по ключевым источникам питания. Пока еще ни разу не встречал правильного описания принципа работы ДГС на русском языке.

В англоязычной литературе этот дроссель называется «Coupled inductors», т.е. «Связанные дроссели». Ни о какой стабилизации речь не идет. В русскоязычном варианте можно использовать термин «Дроссель межканальной связи».

4. Если он ничего не дает, почему его широко применяют, например, в компьютерных БП?

Основная функция ДГС как и у обычного дросселя – выделение вместе с конденсатором фильтра среднего значения напряжения. Можно ставить ДГС, можно ставить отдельные дроссели, но какие-то дроссели в любом случае нужны. Связанные дроссели, выполненные на одном сердечнике, занимают на плате меньше места, чем раздельные дроссели. Немаловажным преимуществом является значительное улучшение динамической групповой стабилизации, что исключает большие провалы и выбросы при резком изменении нагрузки. Еще одним очень важным преимуществом применения ДГС является значительно лучшее поведение каналов источника при малых нагрузках, когда ток в случае применения раздельных дросселей был бы разрывным. В условиях разрывного тока выходное напряжение канала может стать сильно завышенным. В случае применения ДГС для одного или нескольких каналов можно значительно продлить область неразрывного тока в область малых нагрузок. Но даже если какой-то канал попадет в область разрывного тока, то с ДГС зависимость выходного напряжения от тока будет не такой сильной. Кроме того, есть еще целый ряд менее очевидных преимуществ применения ДГС, которые будут рассмотрены позже. Одно из них – возможность перенаправления пульсаций с одного канала в другой. Это позволяет более эффективно использовать конденсаторы фильтра. Хоть ДГС и не обеспечивает статической групповой стабилизации при больших нагрузках, целый набор его других качеств делает целесообразным применение ДГС в ключевых источниках с несколькими выходными напряжениями.

5. Влияет ли ДГС на динамическую групповую стабилизацию в источниках без ОС?

Почти не влияет. Ведь принцип действия ДГС заключается в том, что он передает скачок напряжения с любого канала на тот, к которому подключена ОС. В результате резко уменьшается переходной процесс. С раздельными дросселями каналы изолированы друг от друга по переменному току выходными фильтрами, что препятствует передаче быстрых перепадов напряжения в канал с ОС. На рисунках ниже показана реакция на скачок нагрузки источника без ОС в случае раздельных и связанных дросселей.

Рис. 8. Раздельные дроссели, нет ОС, скачок нагрузки по «желтому» каналу.

Рис. 9. Связанные дроссели (ДГС), нет ОС, скачок нагрузки по «желтому» каналу.

Видно, что характер переходного процесса для вариантов с раздельными дросселями и с ДГС разный, но амплитуда выброса почти не меняется. Статическая стабилизация тоже не меняется. Однако нужно еще раз обратить внимание на область малых нагрузок, когда ток в одном из каналов может стать разрывным. Если в другом канале остается неразрывный ток, то ДГС даст значительно меньшее превышение напряжения канала с малой нагрузкой. Поэтому применение ДГС даже в источниках без ОС вполне оправдано.

6. Нужно ли применять ДГС в обратноходовых источниках с несколькими выходными напряжениями?

Нет, ДГС применяется лишь в преобразователях понижающего типа (buck converters), это прямоходовый, полный мост, полумост. В обратноходовых источниках как статическая, так и динамическая групповая стабилизация обеспечивается трансформатором (который там, скорее, является многообмоточным дросселем). Дополнительно есть специальные методы улучшения групповой стабилизации для обратноходовых источников, но они не используют связанных дросселей.

7. Есть ли особые требования к индуктивности обмоток ДГС?

По сути, это обычный дроссель фильтра. Его индуктивность выбирается из тех же соображений, что и для одиночного дросселя.

Иногда можно услышать мнение, что индуктивность обмоток ДГС не должна быть большой, так как пульсации тока необходимы для его правильной работы. Но это не более чем очередной миф.

Для получения неразрывного тока дросселя для всего диапазона токов нагрузки, индуктивность выбирается такой, чтобы амплитуда пульсаций тока не превышала значения минимального тока нагрузки. Здесь нужно сделать важное замечание. Если имеется хотя бы один канал, который будет заведомо нагружен, для менее нагруженных каналов индуктивность может быть существенно меньше, чем в случае раздельных дросселей. Благодаря возможности ДГС осуществлять перераспределение пульсаций между каналами, можно получить в менее нагруженных каналах очень небольшие пульсации тока (вплоть до нулевых), что обеспечит работу в режиме непрерывного тока почти от нулевой нагрузки. Более подробно об этом речь пойдет ниже.

8. Каким должно быть отношение витков обмоток ДГС?

Для отношения числа витков обмоток ДГС есть важное требование: оно должно быть равно отношению числа витков вторичных обмоток трансформатора для соответствующих каналов.

Что будет, если это требование не выполнить? Часто можно слышать, что при невыполнении требования появится отклонение выходных напряжений или будет пере- или недо-компенсация выходных напряжений при изменении нагрузки. Это тоже не более чем миф, так как никакой компенсации ДГС вообще не производит и на выходные напряжения не влияет.

На самом деле, при несоответствии отношения числа витков ДГС появится большой ток пульсаций, циркулирующий между выходными фильтрами нескольких каналов. Этот ток приведет к появлению пульсаций выходных напряжений, во много раз превышающих ожидаемые.

Сказанное можно пояснить. К каждой обмотке ДГС приложено некоторое импульсное напряжение. Во время импульса напряжение на обмотке дросселя равно VL = Vin — Vd — Vo, где Vin — пиковое напряжение на вторичной обмотке трансформатора для данного канала, Vd — падение на выпрямительном диоде, Vo — выходное напряжение. Во время паузы напряжение на обмотке дросселя равно VL = — Vd — Vo. Для правильно спроектированного ДГС отношение напряжений на обмотках (как во время импульса, так и во время паузы) в точности равно отношению числа витков. ДГС можно представить как трансформатор, к каждой обмотке которого подключен некий внешний источник, ЭДС которого полностью совпадает с ЭДС обмотки. Очевидно, что в таких условиях ток течь не будет. Но если значения ЭДС совпадать не будут, возникнет ток, величина которого будет ограничена лишь паразитными параметрами: активным сопротивлением обмоток и импедансами индуктивности рассеяния и емкости выходного фильтра. Величина этого тока может быть большой, что приведет к высокому уровню пульсаций на выходе.

Существует ошибочное мнение, что при расчете отношения числа витков обмоток ДГС нужно учитывать падение на диодах. Это не так. Отношение числа витков должно быть точно такое, как у трансформатора. Падение на диодах влияет лишь на значение выходного напряжения. Поэтому если выражать отношение витков ДГС через отношение выходных напряжений, то для каждого канала надо брать не просто выходное напряжение, а сумму выходного напряжения и падения на диоде.

9. Чем отличается расчет ДГС от расчета обычного дросселя?

Расчет ДГС можно свести к расчету обычного дросселя. Для этого все выходные каналы нужно привести к одному, пропорционально пересчитав напряжения и токи. После этого можно рассчитать дроссель для такого воображаемого источника, вся мощность которого сосредоточена на одном выходе. Затем нужно снова разделить каналы, поделив обмотку на несколько частей. Каждая из получившихся обмоток должна иметь количество витков, прямо пропорциональное выходному напряжению канала (приблизительно, более точное соотношение называлось выше), а сечение – обратно пропорциональное. В результате все обмотки будут занимать ту же площадь окна сердечника, что и первоначальная единственная обмотка.

10. Зачем последовательно с обмотками ДГС добавляют небольшие дроссели?

Этот вопрос, судя по обсуждениям, является самым загадочным. Наиболее распространенная версия – они служат для подгонки отношения витков обмоток ДГС к идеальному значению. Иначе даже при номинальной нагрузке будет наблюдаться отклонение выходных напряжений от номинальных. Версия неправильная, опять же, ни ДГС, ни дополнительные дроссели не могут повлиять на величину выходных напряжений.

Хотя предпосылки верные – проблема точного соблюдения отношения витков ДГС действительно есть. Дело в том, что отношение витков должно в точности соответствовать отношению витков обмоток трансформатора. Но само число витков обмоток трансформатора и обмоток ДГС обычно должно быть разным (иначе соотношение можно было бы легко выдержать). Можно просто умножить число витков трансформатора на целое число, но не всегда при этом получается оптимальное число витков для дросселя. В общем случае, получить нужное отношение для целого количества витков при небольшом их количестве не всегда возможно. В результате появляется значительный ток пульсаций в выходных цепях, который создает большое напряжение пульсаций на элементе с наибольшим импедансом. А это чаще всего ESR выходного конденсатора. Таким образом, напряжение пульсаций будет приложено к выходу. Еще одной причиной появления тока пульсаций может быть различие падений напряжения на диодах во время импульса и во время паузы. Решением проблемы является добавление дополнительного импеданса в виде небольшой несвязанной индуктивности (единицы процентов от индуктивности обмоток ДГС). Это приведет к ограничению тока пульсаций и снижению пульсаций напряжения на выходе.

Рис. 10. Фрагмент схемы компьютерного БП.

На рис. 10 приведен фрагмент схемы компьютерного источника питания. Можно заметить, что дополнительные дроссели установлены не во всех каналах. Связано это с тем, что они несут еще одну функцию. Ток пульсаций распределяется между каналами следующим образом: где несвязанная индуктивность будет больше, там ток пульсаций будет меньше. Следовательно, можно перенаправить ток пульсаций из одного канала в другой. На практике чаще всего токи пульсаций направляют в один канал из всех остальных каналов. Здесь есть два резона. Во-первых, перенаправление тока пульсаций в самый высоковольтный канал позволяет сэкономить на конденсаторах, так как при более высоком напряжении конденсаторы оказываются более эффективными. Во-вторых, можно значительно снизить токи пульсаций во всех каналах, кроме одного. Если есть хотя бы один заведомо нагруженный канал (в данном случае это канал +5 В), остальные каналы могут работать с очень малыми токами нагрузки, не выходя из режима неразрывного тока. В результате значения напряжений на выходах этих каналов будут оставаться неизменными вплоть до очень малых нагрузок. Данный эффект проиллюстрирован на рисунках ниже.

Рис. 11. Раздельные дроссели, «синий» канал работает с малой нагрузкой, ток дросселя этого канала стал разрывным.

Рис. 12. В результате напряжение «синего» канала резко подскочило вверх.

Рис. 13. Связанные дроссели (ДГС), «синий» канал работает с малой нагрузкой, но ток теперь неразрывный. Даже без специальных мер ДГС понижает порог минимальной нагрузки.

Рис. 14. Напряжение «синего» канала почти в норме.

Рис. 15. Связанные дроссели (ДГС), «синий» канал работает с малой нагрузкой. Последовательно с обмоткой дросселя этого канала добавлена небольшая несвязанная индуктивность. Пульсации тока в этом канале значительно уменьшились. Имея такие маленькие пульсации тока, канал будет нормально работать даже с очень маленьким током нагрузки.

Рис. 16. Видно, что пульсации напряжения в «синем» канале практически исчезли. Фильтрующая емкость для этого канала может быть уменьшена.

Чтобы достичь таких результатов с раздельными дросселями, потребуются очень большие значения индуктивностей. Для источников, от которых требуется нормальная работа в условиях малой нагрузки некоторых каналов, это, вероятно, является самым важным плюсом от применения ДГС.

Требуемую индуктивность рассеяния для разных обмоток ДГС можно получить чисто конструктивно, используя разные способы намотки. Например, для Ш-сердечников обмотка, самая близкая к керну, будет иметь минимальную индуктивность рассеяния. Ее следует использовать в том канале, в который перенаправляются токи пульсаций. В компьютерных БП дроссель выполнен на кольце, получить нужную индуктивность рассеяния здесь сложно. Поэтому применены отдельные индуктивности. Для БП с высокой частотой преобразования роль дополнительных индуктивностей может играть индуктивность монтажа, которая специально может быть сделана большой. В таких случаях улучшение топологии без знания дела может повлечь за собой заметное ухудшение параметров источника.

Корректор коэффициента мощности блока питания APFC — Ozon Клуб

Реактивная мощность БП

В блоках питания для обеспечения стабильности напряжения используются емкие конденсаторы. Они обуславливают формирование значительного уровня реактивной мощности ПК. Коэффициент мощности в устройствах составляет 0,7, что предполагает использование проводки с запасом прочности от 30%. Питание проходит по схеме с непостоянной амплитудой, что негативно воздействует на элементы, уменьшая их ресурс.

В блоках нередко используют компоненты, подобранные без учета запаса по силе тока. Чрезмерная нагрузка выводит элементы из строя и приводит к поломке такого оборудования. Для минимизации негативного влияния реактивных мощностей нужен корректор.

Реактивное напряжение не выполняет полезную работу, передвигаясь от генератора к нагрузке, но при этом нагревает провода. Интенсивный нагрев и регулярные перегрузки приводят к перегоранию отдельных элементов электрической цепи или нарушению целостности обмоток проводов.

Коэффициент мощности — что это?

Коэффициентом мощности (КМ или PF) называют отношение активной питающей электрической мощности к полной. Без PF не удастся правильно вычислить параметры нагрузки в сети. PF указывает на то, какова эффективность использования сети блоком питания компьютера.

Без стороннего вмешательства показатель не достигает единицы как максимально полезного значения. PF исправляется PFC — он стремится повысить PF, тем самым уменьшить количество незадействованной мощности, исключить бесполезный оборот энергии.

Для чего нужна корректировка коэффициента

Неиспользованная мощность не фиксируется приборами учета, так что пользователи не платят за подобные траты энергии. Однако это напряжение постоянно перемещается по кабелям, разъемам и контактам, бессмысленно перегружая их.

Для одного пользователя перегрузка сети не так критична, особенно если в технике используется новая функционирующая проводка. Здесь превышения нагрузки оказываются практически не заметными. Но это только в пределах одной квартиры. При рассмотрении общей системы для большого офиса, здания, города или страны лишняя нагрузка будет ощутимой. Там потребление тока исчисляется сотнями Ампер.

Еще одной причиной использовать PFC является непродуманная система конденсатора большой емкости. Он неравномерно потребляет электрический ток, накапливая напряжение в определенные моменты. Когда конденсатор активируется, появляется реактивный бросок тока, искажающий напряжение. Большинство аппаратов рассчитаны на работу с идеальной синусоидой, так что даже небольшие отклонения могут негативно сказаться на состоянии оборудования.

Разновидности блоков питания с ККМ

БП с корректировкой коэффициента мощности делят на две большие группы, по типу встроенного ККМ.

  • Пассивный — система оснащена дросселем.

Дроссель — компонент с сопротивлением, по действию противоположный реактивной работе конденсаторов. С его помощью удается снизить негативное влияние реактивных усилий, компенсируя появляющиеся в момент заряда всплески. Коэффициент мощности при этом немного увеличивается, наблюдается стабилизация входного напряжения на блоке стабилизаторов.

  • Активный — в БК встроен источник питания импульсного типа, повышающий напряжение.

Активная схема ККМ рассчитана на увеличение коэффициента до 0.95, приблизив его к идеалу. Такая система оказывается устойчивой к перепадам напряжения в сети и способна некоторое время работать на заряде встроенных в схему конденсаторов. Такое решение обойдется дороже обычного пассивного корректора.

На рынке представлены блоки питания разных конфигураций как со встроенной коррекцией, так и без нее. Необходимость PFC в каждом конкретном случае определяется индивидуально. Надо понимать особенности использования компьютера. Например, на игровых сборках компонент будет полезен, но необязателен.

За счет снижения уровня помех БП с корректорами удобно применять с периферией, направленной на работу с аналоговыми сигналами. Компьютер с подобным БП станет отличным дополнением для звукозаписывающей студии. Даже начинающим музыкантам рекомендуется оснащать сборки такими БП с корректорами, поскольку это позволит нейтрализовать помехи, а также получить чистое звучание на выходе.

Принцип работы

APFC — система активной коррекции коэффициента. В состав конструкции входят электронные компоненты, требующие отдельного питания. Внутри, помимо стандартного импульсного блока, расположен стабилизатор напряжения.

Принцип действия предполагает накопление электрической энергии в дросселе и передачу ее на нагрузку, когда это потребуется. Использование дросселя приводит к тому, что ток сети отстает от напряжения, а когда напряжение в сети пропадает, проявляется самоиндукция. Причем напряжение самоиндукции нередко приближено к двойному начальному. Так удается работать от малого напряжения в исходной сети.

В задачи активного ККМ входит разделение тока и его точное дозирование через дроссель. APFC должен удерживать 410 В на выходе даже при нестабильности внешних условий и показателей питающей сети.

Процессы внутри блока питания управляются при помощи схемы контроля. Регулировка самоиндукции осуществляется при помощи транзисторов, открывающихся в определенное время. Момент связан с периодом накопления энергии в компонентах системы.

Плюсы и минусы APFC

К преимуществам использования активного ККМ относят:

  • увеличение коэффициента мощности до 0,9 и выше
  • возможность работать в нестабильной сети с изменяющимся уровнем напряжения
  • устойчивость к помехам
  • получение стабильного напряжения на выходе
  • незначительные пульсации выходного сигнала
  • компактные фильтры, работающие на 200 КГц
  • увеличение КПД. Активные ККМ не влияют напрямую на КПД техники, но они снижают потери в потреблении тока, что в целом повышает полезность действий системы
  • снижение помех, которые передаются в общую сеть
  • экономия электроэнергии
  • снятие чрезмерной нагрузки с проводки
  • можно отказаться от использования UPS при запуске компьютеров от батарей и бесперебойников.

Недостатки системы:

  • высокая стоимость блоков питания с хорошими APFC
  • сложная диагностика и ремонт оборудования
  • высокая цена на запчасти не всегда оправдывает проведение ремонтных работ
  • чувствительность к большому пусковому току от бесперебойников.

Энергоэффективность оборудования

В контроле эффективности БП для компьютеров используется программа сертификации 80 PLUS, включенная в международный стандарт энергоэффективности электрических приборов. 80 PLUS оценивает технику по PF и КПД, присваивая класс уровня энергоэффективности. Стандарт указывает на необходимость добиться высоких показателей мощности при определенной нагрузке. Чтобы получить первый уровень 80 PLUS устройства должны иметь КПД 80% и PF не менее 0,8. Для максимального 80 PLUS Titanium нужен КПД от 90% и PF не менее 0,95.

Получить такие показатели в PF можно исключительно при помощи корректоров. Причем наибольшей эффективностью обладает активный ККМ. Он устойчив к кратковременным провалам сетевого напряжения и помогают даже при небольшом входном напряжении получить нужный показатель на выходе.

Выбор в пользу блока питания с APFC представляется удачным решением, помогающим сохранить работоспособность элементов компьютера и питающей сети.

Ламповый усилитель. Дроссели в блоке питания

Ламповый усилитель. Дроссели в БП и моделирование. Дроссель Др5-0,08 безусловно годится для усилителей с одиночными лампами 6п14п, 6п6с, 6п3с, поскольку допустимый ток невелик, всего 0,08А. Пара 6П3С в плече может потреблять ток более 120мА. Поэтому за неимением лучшего годится и дроссель Др0,4-0,34, хотя индуктивность меньше 1 генри маловата. Дело в том, что П-образный CLC-фильтр, кроме индуктивности имеет в активе ещё и ёмкости. Так вот, при большом динамическом токопотреблении, чрезмерно большая продольная индуктивность даже вредит. Это характерно для режима АВ1. При пиках сигнала на дросселе с большой индуктивностью возникает просадка напряжения и никакая выходная ёмкость фильтра просадку не удержит. В режиме АВ1 применять Др0,4-0,34 можно даже с увеличенной входной буферной емкостью, например 2,2-4,7мФ 450В. А выходную ёмкость можно поставить поменьше. При таких параметрах источник питания в динамике отрабатывает наброс нагрузки лучше, а переходная колебательность оказывается меньше. Следует напомнить, что для заряда большой ёмкости при включении усилителя надо ограничивать пусковой ток специальными мерам, например плавным пуском, задержкой и т.п. Зарядный ток такой ёмкости велик, а длительность заряда сильно увеличена. Следовательно, надо принимать специальные меры для аккуратного (плавного и безаварийного) заряда ёмкости.

А вот для А-режима усиления лошадиные индуктивности 10 Гн применять можно, но эти индуктивности должны быть рассчитаны на сквозные токи мощных ламп. Например, для двухтакта на 6С33С нужен ток дросселя 300-500мА, для сдвоенных 6П3С в каждом плече одного канала желателен допустимый ток дросселя 150-250мА, сдвоенный каскад на 6П44С потребует ток дросселя 300мА. При большой продольной индуктивности фильтра поперечные ёмкости должны быть существенно меньше, поскольку они не только избыточны, но и повышают переходную колебательность источника. Проводники для раздачи анодного питания мощного усилителя должны быть 0,5-0,75 кв.мм, безо всякого посеребрения. Плохим следствием электромагнитных дросселей значительной индуктивности является большое резистивное сопротивление обмотки. Например, Др5-0,08 имеет в пассиве 270 Ом. При токе 0,1 ампера балластом теряется 27 вольт анодного напряжения, при соответствующем нагреве. Гораздо больше мне нравятся парные ЭМ-дроссели от осветительного обрудования, с индуктивностью 1,4-2,5 генри. Именно о применении таких дросселей и написана эта заметка. Как показала практика, среди наиболее распространённых дросселей нет экземпляров с сопротивлением больше 72 Ом и меньше 18 Ом. Значит, в худшем случае потеря напряжения при токе 0,2 ампера не превысит 14 вольт. Это вполне допустимо, ибо чудес в энергетике нет. На такие жертвы приходится идти, ради снижения пульсаций напряжения в 20-40 мВ.

Существенным общим недостатком всех дросселей с железом следует считать большую массу. Именно поэтому при построении БП лампового УНЧ можно рекомендовать другие средства фильтрации, например применение электронного дросселя на высоковольтном МОП-транзисторе. Кроме того, сам блок питания с силовыми трансформаторами на 50Гц также можно заменить импульсным источником малой массы, вследствие высокой частоты модулятора, например 120 кГц. Другим недостатком можно считать корявую форму типовых дросселей и их большие габаритные размеры. Про компактность блока питания лампового усилителя с дросселями на трансформаторном железе, как правило, приходится забыть. Неудобно их размещать в закрытые короба. Собственно поэтому нередко их ставят на шасси.

Очень неплохим выходом из положения является применение в системе электропитания электромагнитных дросселей от бытовых осветительных приборов. Описываемый здесь материал из разряда личного опыта. Чтобы не расширять продажи осветительных ДРЛ-дросселей, много лет такие штучки приходится скрывать от публичного распространения. Совершено очевидно, что в активе многих умельцев есть технические решения и опыт, которые им не хочется показывать. Поэтому публикуемые авторские или типовые схемы обыкновенному телезрителю не всегда удаётся довести до состояния, которое можно отнести к высокому классу. Нужно заметить, что искусство создания высококачественных ламповых усилителей во многом включает в себя личный опыт и авторские умения, которые обоснованно приходится скрывать. Применение дросселей можно отнести к разряду недорогих и эффективных решений для системы электропитания. Но есть в таком решении и ограничения в виде необходимости применения оч’умелых ручек. Дело в том, что осветительные дроссели изначально имеют повышенные габариты, за счёт подошвы. Кроме того крайне неудобным оказался способ крепления проводов на зажимах. Поэтому для доработки приходится применять болгарку и тонкий диск по металлу. А проводники из разрезанного клеммника или из пластиковой скорлупы торцевых крышек приходится извлекать крайне аккуратно и удлинять при помощи обыкновенного МГШВ-провода на клею. Таким образом, удаётся достигнуть результирующего эффекта и повысить компактность дросселя процентов на 30. А без доработки, с громоздкими осветительными дросселями, получается обыкновенная, столь же корявая конструкция, как с трансформаторными. Ниже показаны картинки с дросселями разных габаритов и индуктивности от различных производителей. Это уже доработанные и готовые к применению изделия, как польского, так и французского производства, а также обыкновенный совдеп. Практика показала, что никакой разницы в производителе нет. Видимо выработан стандарт конфигурации.

У всех дросселей примерно одинаковые конструктивные решения и одинаковые по свойствам материалы, которые не могут противостоять болгарке. Вначале показаны обрезки дросселей отечественного изготовления. Первый комплект дросселей, показанный слева имеет довольно значительную индуктивность, около 2,5 Генри при резистивном сопротивлении 75 Ом. Это очень хорошие параметры для среднего источника питания лампового усилителя. Справа дроссели индуктивностью 1,5 Генри и сопротивлением 42 Ом. Допустимые токи практически всех дросселей из осветительного оборудования ДРЛ светильников могут достигать 300 мА. А степень симметрии двух произвольно выбранных из большой кучи дросселей просто замечательная и не бывает хуже 1%. В простейшем случае можно приближенно оценить индуктивность дросселя с применением миллиамперметра и вольтметра переменного тока, путём подключения дросселя к Латру и бытовой сети. Установив предельное возможное напряжение при допустимом токе (например 0,2 ампера), делят измеренное напряжение на измеренный ток, а затем на угловую частоту 314 радиан в секунду. Полученное значение даёт индуктивность, если пренебречь резистивной составляющей, которая и в самом деле оказывается пренебрежимо малой. Как видно по картинкам выигрышными выглядят размеры дросселей и их форма. И по массе эти железки также выгодны в сравнении с трансформаторными дросселями традиционной конструкции. Ниже показаны дроссели более аккуратного изготовления по внешнему виду, это отечественные дроссели по конструктиву зарубежного проекта, а также дроссели маде ин франс. Комплект первый имеет на борту 1,7 Генри при резистивном сопротивлении 66 Ом. Допустимый сквозной ток может достигать 0,3 ампер. Второй комплект имеет индуктивность поменьше, около 1,4 Генри и меньшее резистивное сопротивление, величиной всего 38 Ом.

Чем меньше резистивное сопротивление обмотки дросселя, тем меньше окажется падение напряжения на нём и соответственно меньше будет рассеиваемая в дросселе мощность. Следовательно, в более мощном усилителе выгоднее применить дроссель с обмоткой в 38 Ом. При токе потребления 300 мА просадка постоянного напряжения окажется всего 11 вольт. А это очень неплохой результат при такой здоровенной индуктивности. Пульсации переменного напряжения в анодном источнике с таким дросселем можно уменьшить до 20 мВ. А потраченные габариты по блоку питания останутся очень скромными. Ниже показана ещё одна картинка с дросселями сравнительно небольшой индуктивности. Слева очень компактные дроссели с индуктивностью 1,5 Генри и резистивным сопротивлением 52 Ома. Это отличные штуковины, пригодные для довольно мощного усилителя. А вот справа размещены дроссели большенького габарита и веса. Индуктивность их поменьше – всего около 1 Генри, зато резистивное сопротивление всего 18 Ом. Это довольно крутой результат, ведь падение напряжения при допустимом токе 0,5 ампера всего 9 вольт. Крупные дроссели с картинки имеют обмотку из более толстого провода, и пригодны они для мощного токового усилителя на 6С33С, а также для выходного каскада на сдвоенных токовых телевизионных лампах. 

Кроме практических рекомендаций и примеров применения железок, здесь же можно показать иллюстрации по моделированию режимов работы разных дросселей в цепях электропитания лампового усилителя. Подобные результаты, наряду с физическим экспериментом позволяют подтвердить пригодность такого железа к применению. Многие применяют для моделирования специализированные среды – симуляторы, например EWB. Наиболее продвинутые специалисты работают в системах более высокого уровня, например AnsysMultiphysics. Ansys лучше годится для решения «тяжёлых» задач. А для простеньких примеров, мне больше нравится применение собственного программного обеспечения. Оно было разработано более 25 лет назад, давно устарело морально, поскольку выполнено с применением софта для 16-разрядной математики. Некоторыми вспомогательными средствами 32-разрядной операционной системы моё старинное программное обеспечение удалось освежить, однако оно всё равно устарело. Тем не менее, бывает удобно применять его для сравнительно небольших задач, требующих ускоренного ответа. А удобно это только по причине хорошо закрепленных навыков. Жаль, что и здесь многое уже забыто. Для описываемого софта характерно полное отсутствие интерфейса. Все модели для анализа режимов приходится писать прямо в текстовом формате в ASCII-коде. Для задач повышенного размера приходится рисовать модель на бумаге. Такая визуализация существенно облегчает представление. Нужно заметить, что для серьёзных сред математического моделирования математическую модель также приходится писать в виде текста (Ansys), поэтому изначальное неудобство отсутствия у меня интерфейса в некотором роде универсально.

Для специалистов понятно, что построение корректной и работоспособной дискретной модели для дросселя довольно непростая задача, особенно учитывая необходимость динамического, автоматического управления выбором метода численного интегрирования. В моих программных модулях предпочтение отдаётся неявным методам. Учитывая кратко изложенные здесь сведения, любой уверенный пользователь симуляторов вроде MicroCAP, может составить представление, насколько мне не интересны, ни интерфейс, ни математика, ни примеры применения подобных систем фирменной буржуйской разработки. Ниже показано несколько иллюстраций исследования режимов выпрямителей в моей собственной программной среде математического моделирования. Вначале показаны исходные схемы двухполупериодных мостовых выпрямителей, которые применяют в ламповой и в транзисторной технике. В каждой из представленных схем при построении макромоделей в математическом описании применены дискретные модели индуктивностей, интегрируемые по методу трапеций.

Две другие схемы двухполупериодного выпрямления показаны ниже, причём схема с нейтральной точкой нашла более широкое распространение. Для всех схем на этапе машинного анализа генерируются численные модели в текстовом формате. Для адаптации к применению без графического интерфейса их переводят к схемотехническому формату. Подобное упрощение вполне объяснимо, поскольку любому наблюдателю гораздо более понятна схемотехническая интерпретация. В то время как текстовый формат пригоден только для машинного представления.

Для математического моделирования пригодны вовсе не картинки схем. Нужны математические модели, численные модели, системы уравнений и их цифровое кодирование. В решении задач моделирования нужен инструментарий узловых уравнений, а также соответствующая автоматизированная идентификация и нумерация. Основным машинным средством в большинстве программных сред служит гибридный алгоритм расширенного узлового анализа. Инструментом реализации метода расширенных узловых уравнений служит матричная арифметика. В результате применения методов теории цепей, математика ПО формирует системы алгебраических уравнений. Как правило, это нелинейные системы. Нередко они ещё и нестационарные, но в ряде случаев их приходится считать квазистационарными. Порядок систем алгебраических уравнений может быть чрезвычайно высоким. Искусство построения эффективного программного обеспечения заключается в тонком сопряжении всевозможных граничных условий и в преодолении многочисленных некорректностей, как математического, так и технологического характера. Системы уравнений в многомерном пространстве решают, только численно, итерационно, без вариантов. И в результате получается некоторая совокупность рабочих точек, соответствующих формализованной задаче. Примеры двух крайне упрощенных схемных моделей для выпрямителя блока питания показаны ниже. В первой модели применён разделительный управляемый источник ЭДС EU. Это источник напряжения, управляемый напряжением, ИНУН. Во второй схемной модели корректность коммутации обеспечена применением модели диода обратного тока VD3. 

Результаты моделирования нескольких таких моделей выпрямителей с индуктивными дросселями показаны ниже. На левом графике снизу зеленым цветом показана кривая выпрямленного напряжения, а желтым – обратного напряжения на выпрямительном диоде (мостового выпрямителя). На правом графике показана кривая напряжения источника питания с учётом потерь напряжения в выпрямительных диодах моста. Красным цветом показана кривая выпрямленного напряжения для реального маломощного источника при слабой батарее выпрямительных конденсаторов 200мкФ и относительно небольшой индуктивности фильтрующего дросселя 50мГн. В результате большого внутреннего сопротивления, падение напряжения внутри источника оказывается около сотни вольт относительно амплитуды, а пульсации выпрямленного напряжения крайне велики и достигают значения в 50 вольт. 

При изменении параметров текстовой модели легко получить динамические характеристики любого выпрямителя. Важно, чтобы макромодели всех компонентов были адекватными реальным условиям эксплуатации. Ниже показано семейство динамических характеристик, полученных при изменении параметров модели. Наглядно продемонстрирована фильтрующая способность индуктивной катушки, поскольку при двукратном увеличении индуктивность наблюдается переход в порядке чередования кривых 1-2-3-4-5. В качестве нагрузки использован резистивный эквивалент. 

Далее показаны характеристики другого выпрямителя, рассчитанного на более высокое напряжение, при сравнительно небольшом токе нагрузки. Емкость выбрана сравнительно небольшой – 200мкФ, а вот индуктивность приближена к реальным значениям источника питания лампового усилителя. При значении 0,8 генри пульсации напряжения приходят к приемлемым значениям, но разгон по характеристике происходит сравнительно медленно. Внизу слева показаны кривые для синусоидального напряжения на выходе силового трансформатора, а также выпрямленного напряжения с учётом потерь напряжения в диодах. Справа, показаны характеристики на выходе БП. Красным цветом выделена кривая выходного напряжения, а сиреневым – масштабированные пульсации напряжения на дросселе. 

При необходимости проведения более тщательного моделирования, путём варьирования параметров в модели источника, можно задать любой спектральный состав высших гармоник, в соответствии со степенью насыщения трансформатора. Совершенно аналогично можно регулировать параметры электромагнитных дросселей. Нужно заметить, что практическое значение имеют только модели, в которых с заданной точностью запрограммированы однозначно нелинейные характеристики стали. Модели с неоднозначными нелинейностями вебер-амперных характеристик, а также параметрические модели высоких порядков для практического анализа малопригодны. Довольно удобным оказалось применение в программной оболочке динамических моделей резисторов. Они представляют собой некие прототипы резистивных матриц, с динамическими ключами, обеспечивающими определенные законы управления. В качестве закономерностей коммутации использованы двоичные законы кодо-импульсного (КИУ) управления. Такие макромодели допустимо применять в качестве нагрузочных элементов для тех же исследуемых блоков питания, в которых нужно запрограммировать сброс и наброс нагрузки по ходу работы источника, в заданные интервалы времени, преодолевая конфликты при совпадении этих интервалов.

Вполне вероятно, что мне удастся представить в отдельном цикле статей более подробную информацию о математическом и схемотехническом моделировании электронной схемотехники. Ведь это материалы, сравнительно легко извлекаемые из готовых моделей, приведенных в стандартные цифровые форматы документации. Исходников накопилось очень много, нужно лишь выдернуть фрагменты материалов их архива и адаптировать к сети. Количество разработанных и тестированных мною моделей транзисторов, тиристоров, симисторов, ОУ, а также пассивных компонентов и цифровых устройств довольно велико, а их качество очень разное. Моделей для электронных ламп у меня нет, 20 лет назад тема эта была не актуальна. Писать их сейчас, особенно для устаревшей программной оболочки у меня никакого желания тоже нет. Поэтому, скорее всего, в изложении придется ограничиться иллюстрациями общеобразовательного характера. Дополнительно нужно непременно сказать, что вопрос о необходимости тщательного исследования динамики блоков питания ламповых усилителей отнюдь не праздный. В нынешней ситуации возникли технологические подвижки, следствием которых стало появления новых элементов в базисе электронных устройств, а также резкое увеличение энергетического ресурса, например ёмкостных элементов электронных цепей. В связи с этим нередко приходится наблюдать, как в схемотехнике ламповых блоков питания появляются ёмкости в несколько миллифарад. А это совсем не безобидно. Если раньше была тенденция применения конских индуктивностей в 10 и более генри, то теперь другая крайность, применение электролитов чудовищных ёмкостей. Совершенно обоснованно могу сказать, любые крайности по соображениям здравого смысла неприемлемы. Если в моих схемах появляются такие ёмкости-монстры, то для их применения есть некоторые основания и приняты специальные меры ограничительного характера. Для подтверждения высказанных соображений могу привести графические иллюстрации по результатам численных экспериментов с фильтрующими дросселями и ёмкостями для блока питания. При плохом демпфировании ёмкостей и неудачном выборе сочетания L и C, довольно нетрудно привести систему электропитания к продолжительным колебаниям, перенапряжениям и аварии. На рисунке показан переходный процесс при пуске БП с разными значениями емкости в 100-200-400 мкФ и неизменной индуктивностью дросселя в 0,5 генри. В ходе разгона кодоимпульсная модель резистивной нагрузки производит наброс и сброс нагрузки (на 30-60%) в произвольные моменты времени. Об этом свидетельствуют небольшие выбросы напряжения в момент коммутации и участки с просадкой напряжения на 3-6%. 

Примечательно, что с увеличением емкости БП, явно прослеживается уменьшение уровня пульсаций, улучшение сглаживания, однако существенно возрастает колебательность характеристики и продолжительность перехода в установившееся состояние. А это вполне может оказаться причиной появления в усилителе различных барабашек в звуке, а также всякого рода призвуков, которые так любят оценивать удифилы на слух. Но гораздо худшим последствием бездумного выбора ёмкости, можно считать величину пускового перенапряжения. И если не принимать специальных мер, то электролиты могут не выдержать и бабахнут. Ниже показаны характеристики того же БП при дискретном регулировании индуктивности и неизменной ёмкости 100мкФ. В модели поочередно использованы три значения индуктивности дросселя 0,5-1,0-2,0 генри. В результате получается, что при увеличении индуктивности, существенно сниженным оказывается уровень пульсаций выпрямленного напряжения (почти четырёхкратно), но разгон по характеристике естественно замедляется. Увеличение индуктивности приводит к снижению выброса пускового напряжения, радикальному снижению. Но не нужно думать, что его нет совсем.

Желательно понимать, что если в одном месте убыло, то в другом месте прибыло. Значительные напряжения могут возникать на самой индуктивности. В достигнутом установившемся режиме колебательность системы при увеличенной индуктивности дросселя не велика, зато отчётливо видны продолжительные участки с просадкой напряжения при набросе и сбросе нагрузки. Демонстрация физических принципов работы выпрямителя имеет характер обучалки. Для количественной же оценки очень существенное значение имеют сами модели. От их корректности зависит не только само соответствие, но и точность получаемого результата. При наличии свободного времени постараюсь подготовить отдельную публикацию, где можно рассмотреть наиболее актуальные вопросы построения эффективных и безопасных классических блоков питания. Там же можно сформулировать совокупность требований и рекомендаций по выбору фильтрующих компонентов. Весьма важно понять, что путём машинного моделирования можно получить конкретные значения номиналов фильтрующих элементов и конфигурацию схемы источника питания, пригодные для практического повторения. И чем выше соответствие результата практике, те корректнее написана модель и правильнее работает математика ПО.

Ниже показана картинка с готовым БП для лампового усилителя, в котором использованы беленькие электромагнитные дроссели. Этот вариант сконструирован для питания усилителя на 8 лампочках 6П18П. Конструкция показанного БП питает вариант двухканального двухтактного усилителя со сдвоенными лампочками по схеме, описанной в другой статье. Как видно по картинке реализовано компактное размещение всех компонентов в двухэтажной конфигурации и применены плоские прямоугольные дроссели. Пара анодно-накальных трансформаторов обеспечивает питание двух низковольтных оконечных каскадов при отдаваемой мощности до 108Вт. Для питания предварительного каскада применен мелкий тороидальный трансформатор мощностью около 20Вт, с обмоткой из тонкого провода, размещенный с торца. Там же есть ещё немного места для монтажа релейного модуля задержки подачи анодного питания. Однако подгонку такого модуля в нишу ограниченного размера сделать не так просто. Поэтому на этапе конструирования скелета нужно заранее тщательно продумывать компоновку блока питания и всех систем, его составляющих. При проектировании нужно понимать, что важнейшим критерием для конфигурирования блока питания всегда является правильная оценка потребляемой лампами и нагрузкой мощности и выбор соответствующих трансформаторов.

Блочное конструирование источника питания исключительно удобно не только в эксплуатации, но также на этапе испытаний. Компактный блок питания можно предварительно полностью отрепетировать и настроить на нужный режим электропитания. Размещают такой блок питания в центре тяжести конструкции корпуса при монтаже. На следующем этапе настраивают каждый каскад, начиная с конца усилителя. Блочная конструкция БП весьма ремонтопригодна, поскольку при любой аварии легко вскрыть колпак и демонтировать блок питания целиком, заменив его другим. Ниже показаны картинки с корпусом лампового усилителя, подготовленным к сборке. Блок питания установлен и закреплён непосредственно сверху шасси. В шасси предусмотрены крупные отверстия, предназначенные для вывода в подвал жгутов из проводов электропитания. Шасси представляет собой прямоугольную стальную коробку и служит одновременно корпусом усилителя. На передней панели предусмотрено прямоугольное отверстие для индикатора, а также входные клеммы для кабелей. Позднее по центру лицевой панели будет просверлено отверстие для установки сдвоенного регулятора громкости. Блок питания довольно тяжелый, около 6 кг. Поэтому корпус должен быть изготовлен из прочной стали и иметь рёбра жесткости.

Довольно любопытными мне показались соображения, изложенные в статье Евгения Карпова, которая попалась мне случайно. В белорусском журнале Радиолюбитель за 2011 год опубликована заметка по применению в качестве дросселей электронных модулей, на MOSFET-транзисторах. Это довольно популярная на форумах тема. В сети даже встречаются специальные штучки, которые некоторые оригиналы предлагают применять в цепях анодного питания, как панацею для фильтрации высших гармоник. Совершенно очевидный для меня ответ Карпова. Евгений действительно поставил точку в досужих рассуждениях. Достоинства ЭД есть, но они минимальны, а потому заниматься этой темой не стоит. Как-то интуитивно мне было понятно и без статьи, что достоинства электронных дросселей (ЭД) ориентированы на сравнительно узкий диапазон применения. И действительно, если не городить сложную систему фильтрации пульсаций, со следящими ОС, то при изменении нагрузки лампового усилителя эффективность электронного дросселя будет меняться. Поэтому Е.Карпов справедливо отметил, что применение электронных дросселей предпочтительно в А-режиме. Для усилителей в режиме АВ диапазон изменения тока нагрузки в динамике слишком велик, что снижает эффективность ЭД в фильтрации. И в отношении габаритов, сомнительность достоинств ЭД также подтвердилась, поскольку для рассеивания мощности на транзисторе приходится устанавливать радиатор. Только по массе ЭД выигрывает перед электромагнитными дросселями. Но и здесь применение сравнительно компактных осветительных дросселей делает преимущество ЭД минимальным. Зато в отношении кошерности никаких шансов у ЭД перед ЭМ-дросселем нет. Именно поэтому применение электромагнитных дросселей из медного провода на стальном сердечнике и остаётся незыблемым как классика.

В статье показаны практические сведения из личного опыта, пригодные для ознакомления и научения. Кроме того, они годятся для тупого и меркантильного воспроизведения, и применения плоских и удобных беленьких дроссельных железок в блоках питания ламповых усилителей, вместо традиционных серийных дросселей типов Д или Др. Лучше бы не расценивать мою публикацию как рекламу дросселей от осветительного оборудования. Во всех публикациях мне свойственно исключать указание конкретных сведений о торговых марках оборудования и комплектующих, использованных для практических конструкций. Желательно отчётливо понимать, что рекламировать фирменные железяки не следует.

                Евгений Бортник, Красноярск, Россия, февраль 2018

Дроссели объяснены

Описание дросселей

Общие

«Дроссель» — это общее название катушки индуктивности, которая используется в качестве фильтрующего элемента источника питания. Обычно они представляют собой блоки со стальным сердечником с зазором, похожие по внешнему виду на небольшой трансформатор, но только с двумя выводами, выходящими из корпуса. Ток в катушке индуктивности не может измениться мгновенно; то есть катушки индуктивности имеют тенденцию сопротивляться любому изменению тока. Это свойство делает их удобными для использования в качестве фильтрующих элементов, поскольку они имеют тенденцию «сглаживать» пульсации в форме волны выпрямленного напряжения.

Зачем нужен дроссель? Почему не просто резистор большой серии?

Дроссель используется вместо последовательного резистора, потому что он обеспечивает лучшую фильтрацию (меньше остаточных пульсаций переменного тока на питании, что означает меньше шума на выходе усилителя) и меньшее падение напряжения. «Идеальный» индуктор должен иметь нулевое сопротивление постоянному току. Если бы вы просто использовали резистор большего размера, вы бы быстро достигли точки, в которой падение напряжения было бы слишком большим, и, кроме того, «проседание» питания было бы слишком большим, потому что разница в токе между полной выходной мощностью и холостым ходом может быть большим, особенно в усилителе класса АВ.

Вход конденсатора или входной фильтр дросселя?

Существует две распространенных конфигурации источника питания: вход конденсатора и вход дросселя. Входной конденсаторный фильтр не обязательно должен иметь дроссель, но он может иметь дроссель для дополнительной фильтрации. Входное питание дросселя по определению должно иметь дроссель. Конденсаторные входные фильтры на сегодняшний день являются наиболее часто используемой конфигурацией в гитарных усилителях (на самом деле, я не могу представить себе производственный гитарный усилитель, в котором использовался бы входной фильтр дросселя).

Входной конденсаторный источник питания будет иметь фильтрующий конденсатор сразу после выпрямителя. Тогда он может иметь или не иметь второй фильтр, состоящий из последовательного резистора или дросселя, за которым следует другой конденсатор. Сеть «колпачок, индуктор, колпачок» обычно называется сетью «Пи-фильтр». Преимуществом конденсаторного входного фильтра является более высокое выходное напряжение, но он имеет худшее регулирование напряжения, чем входной фильтр дросселя. Выходное напряжение приближается к sqrt (2) * Vrms переменного напряжения.

На входе питания дросселя будет дроссель, следующий сразу за выпрямителем.Основное преимущество источника питания с дросселем — лучшее регулирование напряжения, но за счет гораздо более низкого выходного напряжения. Выходное напряжение приближается к (2 * sqrt (2) / Pi) * Vrms переменного напряжения. Входной фильтр дросселя должен иметь определенный минимальный ток, протекающий через него, чтобы поддерживать регулирование.

Разница напряжений между двумя типами фильтров может быть довольно большой. Например, предположим, что у вас есть транзистор 300-0-300 и двухполупериодный выпрямитель. Если вы используете конденсаторный входной фильтр, вы получите максимальное постоянное напряжение без нагрузки 424 вольт, которое будет падать до напряжения, зависящего от тока нагрузки и сопротивления вторичных обмоток.Если вы используете тот же трансформатор с входным фильтром дросселя, пиковое выходное напряжение постоянного тока будет 270 В и будет намного более жестко регулируемым, чем входной фильтр конденсатора (меньше изменений напряжения питания с изменениями тока нагрузки).

Как выбрать дроссель:

Дроссели

обычно рассчитаны на максимальный постоянный ток, сопротивление постоянному току, индуктивность и номинальное напряжение, которое представляет собой максимальное безопасное напряжение, которое может быть приложено между катушкой и корпусом (который обычно заземлен).

Если вы используете дроссельный входной фильтр (маловероятно, если вы не пытаетесь преобразовать усилитель класса AB в настоящий класс A и нуждаетесь в более низком напряжении, или если вы проектируете усилитель с нуля и хотите улучшить регулировку питания), дроссель должен быть способен обрабатывать весь ток выходных ламп, а также секции предусилителя. Обратите внимание, что это означает не только ток смещения выходных ламп, но и пиковый ток на полном выходе.Обычно для этого требуется дроссель размером со стандартный выходной трансформатор мощностью 30-50 Вт, поскольку дроссель должен иметь воздушный зазор (как и несимметричный ОТ), чтобы избежать насыщения сердечника из-за протекающего через него постоянного тока смещения, и дроссель также должен иметь низкое сопротивление постоянному току, чтобы избежать слишком большого падения напряжения на нем, что снизит выходное напряжение и ухудшит регулировку нагрузки. Эта комбинация низкого DCR, воздушного зазора и высокой индуктивности (подробнее об этом позже …) обычно приводит к значительному размеру дросселя.Чтобы рассчитать требуемый номинальный ток, сложите токи пластины выходной лампы полной мощности, токи экрана и токи питания предусилителя и добавьте коэффициент запаса. Для усилителя мощностью 50 Вт это может быть 250 мА или около того.

Если, с другой стороны, вы выбираете дроссель для источника питания конденсатора (например, типичный дизайн Marshall или Fender), то требования несколько смягчаются. Назначение дросселя в источниках питания такого типа — не фильтрация и регулирование напряжения, а просто фильтрация постоянного тока, подаваемого на сетку экрана выходных ламп и секции предусилителя.Экраны обычно потребляют около 5-10 мА каждый, а лампы предусилителя потребляют около 1-2 мА (для типичного 12AX7; 12AT7 обычно смещены примерно в десять раз больше). Это означает, что вы можете обойтись дросселем гораздо меньшего размера, и, кроме того, ток питания предусилителя не сильно меняется, поэтому вы можете обойтись более высоким сопротивлением постоянному току, что означает, что для намотки кабеля можно использовать провод меньшего размера. дроссель, что означает более высокую индуктивность для сердечника данного размера. Просто сложите текущие требования к экранам и лампам предусилителя и добавьте немного больше для запаса.Для усилителя мощностью 50 Вт типичное значение может составлять 50-60 мА.

Для типичного источника питания дросселя вам понадобится дроссель с сопротивлением не более 100-200 Ом или около того. В качестве источника питания конденсатора обычно может использоваться дроссель с постоянным током 250 Ом — 1 кОм. Чем выше сопротивление, тем больше падение напряжения и хуже регулирование, но и стоимость будет ниже.

Что касается значения индуктивности, это зависит от того, какую фильтрацию вы хотите.Индуктивность в сочетании с емкостью фильтра образует фильтр нижних частот. Чем больше катушка индуктивности, тем ниже частота среза фильтра и тем лучше подавление 120 Гц (если двухполупериодное выпрямление) или 60 Гц (если полуволновое выпрямление) составляющей переменного тока выпрямленного постоянного тока. В общем, чем больше, тем лучше в разумных пределах (большие индуктивности при низком сопротивлении постоянному току означают большие дроссели, которые стоят больше денег). Как правило, емкость 5-20 Henries является хорошим выбором со стандартными электролитическими конденсаторами емкостью 32-50 мкФ.Значения индуктивности и емкости также определяют переходную характеристику источника питания, что означает тенденцию к выбросу источника питания или «звонку» с затухающими колебаниями всякий раз, когда применяется переходный процесс тока (например, при запуске или при сильном скачке тока, например жесткий аккорд «ми» на полную мощность!).

Номинальное напряжение должно быть выше, чем напряжение питания, в противном случае изоляция на проводе может выйти из строя, что приведет к замыканию питания на корпус.


Я настоятельно рекомендую зайти на сайт Дункана Манро (http://www.duncanamps.com/), чтобы загрузить его программу-калькулятор источника питания. Это позволит вам поэкспериментировать с различными значениями индуктивности и емкости и увидеть результирующие остаточные пульсации переменного тока и переходную характеристику фильтра питания. Можно моделировать входные фильтры конденсаторов и катушек индуктивности. Это отличный обучающий инструмент.


Авторские права © 1999-2007, Рэндалл Эйкен. Запрещается воспроизводить в любой форме без письменного разрешения Aiken Amplification.

Пересмотрено 18.02.14

Входной источник питания конденсатора дросселя

Входной источник питания конденсатора дросселя

[На главную] [Наверх]

Создание передатчика CW (и, возможно, AM) по этой ссылке я решил используйте входной дроссель. Если бы я использовал нестандартные компоненты, мой первый выбор был бы были хорошим входным конденсатором.

Поскольку я был типичным «дешевым окороком», мое решение использовать дроссель было основано на использовании легкодоступные аварийные силовые трансформаторы.Моя коллекция силовых трансформаторов в основном взята из старого оборудования, которое я утилизировал. Как и многие из нас, трансформаторы для моего домашнего проекта обычно не заказываются специально для конкретного проекта. Мои трансформаторы были в основном собирают из старых редуктор с ламповыми выпрямителями.

Полный и нормальный коэффициент мощности

Вы, наверное, никогда не слышали об этом и не задумывались об этом, но фактор мощности вызывает какие-то очень странные эффекты в питании. Обычный коэффициент мощности — это то, где ток и напряжение не совпадают по фазе, поэтому значение тока, умноженного на напряжение, больше не говорит нам о реальной мощности системы.Это реактивная мощность, и ее даже можно называется «VAR power» или вольт-амперная реактивная мощность. Трансформатор с значительная утечка магнитного потока или вторичная обмотка, нагруженная индуктивным или Емкостная нагрузка имеет фазовый сдвиг между напряжением и током. Это вызывает первичный, чтобы казаться реактивным, а не резистивным. Это увеличивает нагрев в компоненты для заданного значения реальной мощности нагрузки.

Источник питания конденсатора или источник питания с неподходящим дросселем фильтра индуктивность, есть другая проблема.2R потери в проводниках и компонентах. Эти системы также известны как . нелинейные нагрузки.

Нагрузка с высоким пиковым током и низким средним током или нелинейная нагрузка почему мы не можем измерить линейное напряжение для определения регулирования линейного напряжения с помощью большой конденсаторный входной источник питания. Вот почему обычные электрические таблицы падения напряжения или Расчет сопротивления не применяется к источникам входных конденсаторов большой мощности, как современные усилители радиочастоты киловаттного уровня.

О коэффициенте мощности и нелинейных нагрузках можно прочитать на это внешняя ссылка.

Трубчатые выпрямители высокого вакуума

Трансформаторы, используемые в ламповых выпрямительных системах, почти всегда более высокое первичное и вторичное сопротивление, чем у трансформаторов, используемых с твердотельные выпрямительные системы. Для этого есть веская причина. Ламповые выпрямители намного «мягче» на вторичный, чем твердотельные выпрямители. Благодаря высокому сопротивлению пластин, высокому вакуумные выпрямители пропускают ток через довольно значительную часть синусоидального сигнала. волна. Это приводит к довольно низким уровням гармоник и менее заметным фактор силы.Более мягкая форма волны снижает нагрузку на трансформатор для заданного мощность нагрузки.

Подача питания дросселя

В некотором оборудовании также используются источники питания дросселя. Входной дроссель снижает пиковый ток за счет увеличения времени потребления тока. от трансформатора. Это снижает кажущийся коэффициент мощности и напряжения даже дальше, чем и без того «мягкое» выпрямление выпрямителя высокого вакуума.

Расходные материалы для конденсаторных входов

Конденсаторные входные источники питания, особенно те, которые используют твердотельные выпрямители и Трансформаторы с низким ESR (эквивалентным вторичным сопротивлением) работают с очень высокими Коэффициент полной мощности .Только ток отрисовывается в течение коротких периодов около пиков формы сигнала переменного тока, когда напряжение трансформатора превышает напряжение, накопленное в конденсаторе фильтра на выходе выпрямителей. Этот делает пиковый ток очень большим по сравнению со средним током. Тяжелая вершина загрузка квадратов от синусоидальной волны, и гармоники произведены. Форма волны больше не синусоидальная волна, отношение пикового тока к среднему току очень высокий, поэтому мы не можем использовать более традиционный смещение фактор силы. Коэффициент смещения мощности относится к реактивным нагрузкам которые изменяют или «смещают» соотношение тока и напряжения, а не нагрузки которые искажают форму сигнала или нагружают линию только при скачках напряжения.

Нагрев компонентов трансформатора и «выпрямительной стороны»

Сторона выпрямителя системы питания, площадь до фильтрации занимает место, имеет изменяющуюся форму волны, которая почти всегда не имеет синусоидальной формы. Это означает он содержит гармоники. Стандартные преобразования RMS или усреднение текущих уровней не может применяться по закону Ома для определения нагрева компонентов.Если только секции фильтрации имеют большой дроссель фильтра, ток обычно имеет высокие пики с более короткой, чем обычно, продолжительностью. Большая часть энергии нагрузки извлекается из трансформатор за очень короткий промежуток времени. Кратковременный высокий пиковый ток формы волны значительно увеличивают потери (то есть больше тепла) в любом сопротивление. Стандартная формула P = IR, при использовании нагрузки постоянного тока или среднего тока больше не применяется!

Предположим, у нас есть типичный источник входного конденсатора нагрузки 1 А, который питается от высококачественного низкоомного источник питания.Если мы добавим сопротивление 30 Ом на стороне переменного тока фильтра емкости, мы могли бы предположить, что тепло будет 30 Вт, исходя из P = ИК. Можно ожидать, поскольку 1 * 30 = 30, что нагрев резистора будет 30 ватт. По сути качественный источник в довольно жестком питании с последовательным 30-омным сопротивлением. резистор где-нибудь на стороне переменного тока конденсатора фильтра может легко произвести 60 или более ватт тепла в резисторе 30 Ом при среднем токе нагрузки всего 1 ампер.

Замена лампового выпрямителя твердотельными диодами для уменьшения Трансформатор тепла

Все это поднимает важный вопрос.Иногда мы слышим заявления о том, что замена ламповый выпрямитель с кремниевым выпрямителем продлевает срок службы трансформатора «трансформаторы минимальных размеров». Эта идея часто основана на уменьшенном количестве нитей накала. нагрузка значительно снижает нагрев трансформатора, потому что «10 Вт трансформатора нагрузка снимается ». Это вообще не так! Снятие 5 вольт на 2 ампера фактически оказывает на трансформатор следующее действие:

Большая часть энергии проходит через традиционный силовой трансформатор, за исключением небольшого процент энергии превратился в тепло.Нагрузки с высоким полным коэффициентом мощности, такие как нагрузка, создаваемая системой входного фильтра конденсатора, выделяет гораздо больше тепла в трансформаторе, чем резистивные нагрузки. Мы не экономим столько тепла, сколько думаем за счет удаления резистивной нагрузки малой мощности, в то время как существуют нагрузки более высокой мощности, особенно вторичная нагрузка ВН с высоким полным коэффициентом мощности.

Нагрев трансформатора, вызванный нагрузкой на нить накала, немного меньше, чем ток накала, умноженный на разницу между выпрямителем холостого хода и полной нагрузкой напряжение на обмотке накала.Скажем, удаление выпрямителя 5U4 приводит к образованию нити накала. напряжение на обмотке увеличивается с 5 до 5,4 вольт. Падение напряжения в этом случае составляет 0,4 вольта, а сила тока 2 ампера. Замена 5U4 на кремниевый выпрямитель удаляет некоторое количество тепла менее 0,4 * 2 = 0,8 Вт. Конвекционный и лучистый тепло может дать еще один ватт тепла, приложенного извне к трансформатор, поэтому мы экономим чуть меньше 2 Вт тепла (считая лучистую тепла) в компоненте, уже рассеивающем 10-30 Вт.Большая часть этого сияющего тепла будут добавлены обратно с любыми дополнительными понижающими резисторами или с более высокими рассеяние в других компонентах из-за повышенного высокого напряжения.

Настоящая проблема заключается в том, что твердотельный выпрямитель имеет очень резкий переход в и вне проводимости …. а также очень низкое сопротивление. Это значительно увеличивает PFa. (полный коэффициент мощности) вторичной и первичной обмоток ВН. Поскольку твердотельный выпрямитель имеет более сложное включение и гораздо меньшее сопротивление при включении, чем выпрямитель. В трубке коэффициент мощности увеличивается при значительно большей мощности нагрузки обмотки.Это более чем компенсирует экономию тепла за счет удаления нити накала выпрямителя. резистивная нагрузка.

Нагрев обычно снижается только при вводе дросселя, поскольку добавление полупроводниковых выпрямителей не сильно изменит коэффициент мощности дросселя входное питание. Нагрев трансформатора может увеличиваться при высоком вакууме. выпрямительные лампы переключаются на твердотельные во входном конденсаторе, потому что коэффициент полной мощности становится хуже.

Использование избыточных трансформаторов

Есть несколько способов изменить напряжение на трансформаторе.Резисторы ESR в на рисунках ниже показано ESR трансформатора.

Рассмотрим типичная обмотка с ответвлением на 700 В:

Удвоители напряжения

Эта система выдает выходное напряжение постоянного тока около В 2,8 раза больше среднеквадратичного вторичного напряжения. Эта система будет производить около 198 0 вольт постоянного тока без нагрузки . Это более чем вдвое больше среднего нагрев обмотки при заданной мощности нагрузки из-за увеличения пикового тока. В вторичная обмотка имеет наложенное на нее постоянное напряжение с обычными схемами удвоения, увеличение шансов выхода из строя изоляции.Удвоитель напряжения также обеспечивает половину напряжение, или 990 вольт постоянного тока , но он подходит только для легких нагрузок, потому что Точка 900 вольт — это только полуволновое выпрямление. Нагрев трансформатора за счет ESR представлен двумя резисторами по 30 Ом.

Удвоитель напряжения, подобный этому, также обеспечивает изоляцию вторичной обмотки трансформатора. под нагрузкой, с пиковым напряжением 2200 вольт между обмотками и 2000 вольт до возможно заземление.

Это специальная модель схемы удвоителя трансформатора с среднеквадратичным значением 700 В.2 * R, но это не так. При питании от конденсатора есть очевидное коэффициент мощности, который делает нагрев больше, чем ожидалось. В этом случае с током 81,45 мА Нагрузка 150 Вт, можно предположить, что нагрев R4 (трансформатор) составляет 0,4 Вт. В Фактически средний трансформатор тепла почти 10 Вт . Это связано с тем, что среднеквадратичный ток в R4 (трансформатор теряет), появляющийся короткими импульсами, составляет около 400 мА (среднеквадратичное значение)!

Выходное напряжение 1,833 кВ .

Трансформаторный ток в удвоителе напряжения вызывает тепловые импульсы, которые очень большой.

Это также будет форма волны тока трансформатора.

На доработке …..

Поставка мостов

Мы можем использовать двухполупериодный мост через всю вторичную обмотку с конденсатором. входное питание. Напряжение питания постоянного тока примерно в 1,4 раза больше среднеквадратичного напряжения. Коэффициент мощности не сильно увеличился, поэтому нагрев пропорционально примерно одинаковый для одинаковых мощность нагрузки как система заземленного центрального ответвителя.Эта система будет производить около 1000 вольт постоянного тока . В качестве бонуса центральный кран может обеспечить 500 вольт постоянного тока, если фильтруется как показано! Никаких дополнительных компоненты требуются, а напряжение центрального отвода является двухполупериодным выпрямленным.

В этом случае при нагрузке 150 Вт, нагреве в R4 и R5, комбинация, представляющая такое же вторичное ESR 60 Ом, составляет всего 8,46 Вт. Мы сэкономили немного тепла с той же мощностью нагрузки и тем же трансформатором, переход от дублера к полноволновому мосту.

Это говорит нам о том, что мы можем получить вдвое большую мощность от данного трансформатора, переходить на дублер неправильно. Нам действительно стоит бежать при той же температуре около 80%. власти. Это означает, что мы не можем получить дополнительную мощность от данного трансформатора. используя удвоитель, мы действительно получаем немного меньше.

Это половина мощности трансформатора в мосте. Это сила в R4. Общее тепло представлено общей мощностью как в R4, так и в R5.

Это также будет форма волны тока трансформатора.

Повторяющийся пиковый вторичный ток трансформатора составляет 1,52 ампера для обеспечения 158 мА на нагрузку. Это примерно 10: 1 отношение пикового тока к среднему.

Полноволновой мост с дросселем

Мы можем использовать двухполупериодный мост через всю вторичную обмотку с дроссельным входом. поставка. Напряжение питания постоянного тока примерно в 0,9 раза больше приложенного среднеквадратичного напряжения при достаточном реактивное сопротивление дросселя фильтра.Коэффициент мощности значительно снижен, поэтому нагрев пропорционально намного меньше для той же мощности нагрузки, что и у конденсаторной системы ввода. Эта система будет вырабатывать около 900 В постоянного тока для токов нагрузки, превышающих критическое значение. Если дроссель фильтра находится на заземленной стороне моста там используется выпрямитель, либо второй дроссель, постоянное напряжение снижается по центру нажмите. Правильно спроектированная поставка могла произвести 900 и 450 вольт . Коэффициент мощности низкий, что снижает нагрев трансформатора для заданного мощность нагрузки.

Мы можем использовать двухполупериодный выпрямитель с заземленным центральным ответвлением и конденсаторным входом. фильтр. Эта система производит примерно в 1,4 раза большее среднеквадратичное значение среднего отвода к внешнему отводу. напряжение на нагрузке. Трансформатор 1000 VCT будет производить около 700 вольт при легких нагрузках.

Мы можем использовать двухполупериодную заземленную систему выпрямителя с центральным ответвлением с дросселем. система входных фильтров. Напряжение питания постоянного тока примерно в 0,9 раза больше среднеквадратичного значения полуобмотки. напряжение при достаточном реактивном сопротивлении фильтрующего дросселя. Коэффициент мощности значительно снижен, поэтому нагрев пропорционально намного меньше при той же мощности нагрузки, что и вход конденсатора система.Эта система будет производить около 450 вольт постоянного тока. для токов нагрузки, превышающих критическое значение. Коэффициент мощности низкий, понижающий трансформаторный обогрев на заданную мощность нагрузки.

С одним трансформатором ТТ на 1000 В, использующим разные общие выпрямители и фильтры. систем, у нас есть выбор: 2800, 1400, 900, 700 или 450 вольт.

См. Эту страницу.

Этот источник питания перемещает дроссель в отрицательный вывод выпрямителя, чтобы я мог извлечь смещение от переменного напряжения, возникающего на дросселе.Я сделал это в глобусе Скаут, и все работает нормально.

Это двухполупериодный мост, в котором центральный отвод трансформатора используется для получения половинное напряжение для каскадов низкого уровня и экранных сеток лампы PA. R1 — это Высоковольтная нагрузка, R2 — низковольтная нагрузка, а R3 — система смещения.

— это обычные диоды 1N4007, входящие в стандартный комплект поставки.2/A13″ bgcolor=»#99FFCC»> 190 398 477 240 338 347 338 26.2

Amp FAQ: Что такое дроссель? — Guitar.com

Привет, Крис, я собираюсь собрать элементы, необходимые для создания моего собственного 50-ваттного усилителя, и мне сказали, что я должен использовать дроссель в блоке питания. Что это?

— Брэд, Дарлингтон

Привет, Брэд, большое спасибо за твой вопрос, и какой он отличный! Проще говоря, дроссель — это индуктор, который находится в источнике высокого напряжения и чья работа заключается в том, чтобы помочь отфильтровать любой остаточный шум в источнике питания.Обычно они выглядят как трансформаторы, но имеют только два вывода и могут быть намного меньше.

Не все гитарные усилители имеют дроссель, потому что не всем усилителям он нужен. Разработчик схемы полностью решает, будет ли дроссель выгодным или нет по сравнению с соответствующими дополнительными затратами.

Обычно дроссель заменяет резистор, который находится между выходным трансформатором и узлами сетки экрана выходного клапана в шине ВН. Преимущество использования одного из них заключается в том, что они регулируют ток без падения напряжения, что позволяет уменьшить провисание выходного каскада.

Вы обнаружите, что большинство усилителей мощностью 30 Вт и более имеют дроссель в блоке питания. Легче генерировать мощный чистый аудиосигнал, если ваш блок питания не изо всех сил справляется с требованиями плеера.

Подавление опциями

По сравнению с силовым резистором за 1 фунт стерлингов дроссели довольно дороги, их стоимость в двадцать раз больше. К счастью, по большому счету это все еще относительно дешево.

Вы обнаружите, что те, которые выставлены на продажу, будут иметь различные рейтинги и измерения, которые вам нужно будет принять во внимание.Это сопротивление постоянному току, постоянный ток, индуктивность и номинальное напряжение. Вам нужно будет сосредоточиться только на трех из них: сопротивление постоянному току, ток и индуктивность.

1. Сопротивление постоянному току

Хотя идеальный дроссель будет иметь нулевое сопротивление, вы обычно найдете его с показанием 100-200 Ом. Чем ниже DCR, тем меньше падение напряжения и лучше регулирование. Не беспокойтесь об этом слишком сильно — конструкция дросселя претерпела значительные изменения с 1960-х годов, и разница между дросселем на 105 Ом и версией на 180 Ом минимальна для использования на гитаре.

2. Постоянный ток

Это говорит вам, какой ток может проходить через дроссель. Вам нужно будет рассчитать комбинированные требования для секции предусилителя и сеток экрана выходного клапана.

3. Индуктивность

Помните, я сказал, что дроссель — это индуктор? Что ж, значит, у него должна быть номинальная индуктивность! Индуктивность измеряется в единицах Генри (H), и, как показывает опыт, большее число означает большую фильтрацию. Дроссели для гитарных усилителей обычно доступны в диапазоне 5-20 Гн, и я не могу представить себе ситуацию, когда потребовалась бы более высокая индуктивность.

Дроссельная заслонка

Давайте посмотрим на характеристики дросселей, обычно используемые тремя крупными производителями усилителей:

  • Маршалл: 5 Генри, 120 мА, 115 Ом DCR
  • Fender: 4 Henries, 90 мА, 105 Ом DCR
  • Vox: 19 Генри, 100 мА, 500 Ом DCR

Вы увидите, что и Fender, и Marshall использовали очень похожие характеристики для своих дросселей, в то время как Vox выбрал более высокие значения индуктивности и DCR в AC30.

Однажды я попытался заменить дроссель Marshall на Fender в сборке Super Lead и не обнаружил очевидных тональных изменений.Я ожидал, что спецификация, выбранная каждым из них, была просто самой близкой из доступных у их поставщиков. Дроссель Vox выделяется тем, что они решили фильтровать всю подачу высокого напряжения, а не только его часть, как это делали Маршалл и Фендер. Индуктивность выше, потому что нужно больше фильтровать, понятно?

Если вы строите клон Fender или Marshall — а я подозреваю, что это так — то просто выберите подходящую спецификацию и приступайте к сборке!

Посетите рифтампы.com, чтобы узнать больше.

Фильтры синфазных шумов — питание переменного / постоянного тока

Синфазный ток часто попадает в устройство жертвы через линии питания переменного или постоянного тока к устройству. Аналогичным образом, устройство-источник радиопомех часто проводит ток синфазного сигнала через линию питания переменного тока, где он улавливается устройством-жертвой. Путь переменного или постоянного тока должен быть заглушен для подавления помех. Для этого используются синфазные дроссели.

Выберите дроссель, который физически подходит к шнуру питания, как «SLIP ON» или как «SNAP ON» вокруг кабеля.SNAP ON очень удобны, когда присутствуют большие вилки питания или толстые кабели, такие как линии на 240 вольт, используемые для питания линейных усилителей. Как и в случае со всеми дросселями, чем больше дросселей поворачивает или проходит через дроссель, тем лучше дросселирование. В некоторых сложных случаях может потребоваться каскадирование или включение нескольких дросселей последовательно, чтобы получить достаточное сопротивление дросселя для уменьшения синфазного тока. При последовательном включении импедансы дросселей складываются. Более высокий импеданс дает более низкий ток синфазного режима (I = E / R).

Выбор смеси

Не забудьте выбрать правильный «MIX» для частоты помех:

Mix 75 для 150 кГц — 10 МГц (включая диапазон AM) — полезен для переключения источников питания, настенных бородавок, инверторов постоянного тока в переменный

Mix 31 для 1-300 МГц (подходит для большинства любительских и коммерческих передатчиков HF)

Mix 61 для 200-2000 МГц

Mix 43 для 20–250 МГц (включая FM-вещание, самолет, коммерческое радио)

Не знаете, какую смесь выбрать для ваших потребностей в RFI / EMI? Попробуйте Ferrite Ring Combo Pack , который охватывает подавление радиопомех от.1–2000 МГц и решает большинство проблем, связанных с кабелями переменного / постоянного тока и многими проблемами синфазного сигнала в линии питания коаксиальных антенн.

У вас шумный импульсный блок питания? Вот набор фильтров для линии питания переменного тока и выходной линии постоянного тока, которые помогают подавить синфазный ток, тем самым уменьшая радиопомехи / шум, излучаемый или проводимый в близлежащее чувствительное электронное оборудование. Проста в установке и не требует доработки оборудования.

У вас шумный выходной инвертор постоянного тока и переменного тока? Вот набор фильтров для выходной линии переменного тока и входной линии постоянного тока, которые помогают подавить синфазный ток, тем самым уменьшая радиопомехи / шум, излучаемый или передаваемый на близлежащее чувствительное электронное оборудование.Проста в установке и не требует доработки оборудования.

Вот несколько дополнительных вариантов для различных сетевых дросселей переменного и постоянного тока (щелкните ссылку продукта, чтобы получить информацию о ценах и оптовых скидках):

СТАНДАРТНЫЙ кольцевой фильтр шума (внешний диаметр 2,4 дюйма, внутренний диаметр 1,4 дюйма) — подходит для стандартных кабелей питания переменного тока для электронных устройств на 120/240 В переменного тока

Типовые установки, подходящие для большинства устройств с питанием от переменного тока

F240 Пончик Тороид на телевизоре с плоским экраном Кабель питания переменного тока

Кабель переменного тока на F-240 Toroid — 6 витков на настольном компьютере Кабель питания переменного тока

Замечания по применению : Подавление радиопомех зарядного устройства аккумуляторной электрической дрели — используйте F240-31 на шнуре питания переменного тока с 4-6 витками, как показано на рисунке выше.Симптомом являются радиопомехи на частоте 20-60 МГц. Еще один пример проблемы RFI импульсного источника питания (SMPS), которая обычно очень широкополосная по своей природе.

БОЛЬШОЙ кольцевой фильтр шумов (4 ″ OD, 3 ″ ID) — подходит для стандартных шнуров питания переменного тока для электронных устройств на 240 В переменного тока

Отлично подходит для больших кабелей или нескольких кабелей — используйте несколько жил для более сильного дросселирования. Также полезно, когда вам нужно большое количество оборотов для сильного дросселирования

Big Clamp On Noise Filter (1 ″ ID) — для больших силовых кабелей или нескольких витков стандартных кабелей 120 В переменного тока, 20 А

Типичная установка на силовых кабелях (подходит для кабелей 240 В и более толстых, таких как большие приборы, линейные усилители — постарайтесь получить не менее 2 витков кабеля, в противном случае используйте несколько зажимов FSB31-1 последовательно на кабеле, как показано ниже

Комплект радиочастотных помех от настенной бородавки

Источники питания постоянного тока от настенных бородавок могут быть источником значительного радиопомех из-за синфазного тока, использующего провод питания постоянного тока в качестве «антенны».Чтобы подавить шум радиопомех и развязать антенну, используйте небольшое ферритовое кольцо с намотанным через него шнуром постоянного тока.

Поскольку у большинства пользователей есть много источников питания от бородавок для различных электронных устройств, у нас есть специальный комплект RFI для оптовых поставок на 10 бородавок.

СТАНДАРТНЫЙ кольцевой фильтр синфазных помех (внешний диаметр 2,4 дюйма, внутренний диаметр 1,4 дюйма) — подходит для стандартных кабелей питания постоянного тока до 20 А

Типичные установки, подходящие для большинства устройств с питанием от постоянного тока (отлично подходят для разъемов постоянного тока мобильного радиоприемопередатчика, чтобы уменьшить шум зажигания и предотвратить попадание радиопомех в автомобильные компьютеры и наоборот).Также отличное подавление шума для импульсных источников постоянного тока с питанием от переменного тока (SMPS) — используйте один фильтр на выходе постоянного тока, а другой — на входе переменного тока. Для достижения наилучших результатов скрутите провода перед намоткой. Используйте смесь 75 для лучшего подавления на частотах переключения.

F240 на кабеле постоянного тока — показано 4 витка

# 12 витых проводов постоянного тока на тороиде F240

БОЛЬШОЙ кольцевой фильтр синфазных помех (4 ″ OD, 3 ″ ID) — подходит для обычных шнуров питания постоянного тока более 20 А, также подходит для шнуров питания переменного тока

Отлично подходит для больших кабелей или нескольких кабелей — используйте несколько жил для более сильного дросселирования.Также полезно, когда вам нужно большое количество оборотов для сильного дросселирования

Типичное применение: очень хорошо подходит для большого числа витков / сильного подавления больших кабелей или кабелей с большими разъемами. Возможно большее количество витков, чем у FSB-1 с размером отверстия 3 дюйма.

F400 на кабеле батареи AWG 4 — 8 витков очень эффективны для инверторов с питанием от солнечной батареи и постоянного тока. 8 витков — это примерно 6 футов кабеля в этом примере

Big Clamp On Noise Filter (1 ″ ID) — для больших силовых кабелей или кабелей с разъемами

Типовые установки (очень хорошо подходят для сильноточных кабелей постоянного тока, кабелей инвертора переменного и постоянного тока, кабелей постоянного тока для солнечных панелей, кабелей для морских / лодочных батарей постоянного тока, кабелей постоянного тока для лодочных радаров, кабелей постоянного тока для радиолюбителей / морских SSB и т. Д.)

Фильтр синфазного шума постоянного тока для морских, мобильных, переносных и стационарных станций ВЧ-операций

RFI-DC-30 представляет собой фильтр синфазных помех для оборудования с питанием от постоянного тока до 30 А и 600 В постоянного тока при 105 ° C и обеспечивает эффективное двойное подавление синфазного тока с помощью отдельных дросселей на положительном и отрицательном кабелях на ВЧ частоте. диапазон от 1 до 61 МГц (выгодно до 160 МГц).Очень полезно для подавления шума от генераторов, инверторов, зарядных устройств, солнечных панелей, ветряных генераторов и других устройств, создающих шум, использующих одну и ту же шину питания постоянного тока. Простая установка между источником шума и жертвой шума без каких-либо модификаций любого устройства.

Коробка корпуса представляет собой корпус из ПВХ 4 ″ x4 ″ x 2 ″, устойчивый к атмосферным воздействиям, с 1/4 ″ нержавеющей фурнитурой для простоты подключения к цепям постоянного напряжения и (опционально) к заземлению для большего ослабления синфазного тока, присутствующего на постоянном токе. положительные и отрицательные линии.

Дроссели

против индукторов: в чем разница?

Во многих технологиях используются дроссели или индукторы для подачи, изменения и фильтрации электрического тока. Понимание разницы между дросселями и индукторами необходимо при проектировании устройств и механизмов, которые зависят от электроэнергии. Каждый из этих электрических компонентов подходит для конкретных приложений.

Дроссель — это тип индуктора, но его применение, функция и конструкция отличаются от других конструкций индукторов.Обычно этот электрический компонент имеет сердечник в форме пончика с намотанной на него изолированной катушкой.

Как следует из названия, дроссель отключает или ограничивает высокочастотный переменный ток (AC). Он пропускает только постоянный ток (DC) через проводник. Дроссель устраняет переменный ток и пропускает только постоянный ток к нагрузочному резистору или другим компонентам нагрузки.

Дроссели защищают изоляцию от повреждений, вызванных резким повышением тока в цепях, вместо этого способствуя постепенному нарастанию и падению тока.Дроссели также могут сбивать напряжение, позволяя создавать переходные напряжения на люминесцентных лампах, удерживая напряжение газа от превышения напряжения системы.

Катушка индуктивности — это основной электронный компонент, подобный дросселю, но они не взаимозаменяемы — проще говоря, все дроссели являются индукторами, но не все индукторы являются дросселями. Индукторы выполняют различные функции, но в основном накапливают электрическую энергию от токов в виде магнитного поля. Они содержат магнитный сердечник, обернутый изолированной катушкой, и обычно являются одним из самых крупных компонентов электронных устройств.

Катушки индуктивности используются во многих областях, в том числе:

  • Фильтры . Индукторы фильтруют частоты, увеличивая импеданс по мере увеличения частоты.
  • Датчики . Индукторы могут ощущать близость к другому объекту без физического контакта. Это обнаружение происходит потому, что магнитные поля индуктора и объекта взаимодействуют в процессе, известном как индукция.
  • Трансформаторы . Трансформаторы включают индукторы для повышающих и понижающих процессов.Размещение нескольких катушек индуктивности с одним и тем же магнитным полем создает трансформатор.
  • Двигатели . Индукторы вызывают вращение вала двигателя с помощью своего магнитного поля. Индуктор служит регулятором для увеличения и уменьшения скорости с помощью источника питания.
  • Energy S torage . Индукторы временно накапливают электрическую энергию в магнитном поле. В компьютерах используются индукторы для поддержания цепей под напряжением и в импульсных источниках питания.

Во многих приложениях используются индукторы.Когда катушка индуктивности предлагает фильтрацию сигнала, она считается дросселем. Хотя они могут показаться взаимозаменяемыми, между ними есть несколько различий. Индукторы могут генерировать магнитные поля, а также могут накапливать энергию в магнитных полях. Основное назначение дросселя — отвод переменного тока и пропускание постоянного тока. Радиочастотные (RF) дроссели полагаются на все более крупные размеры катушек индуктивности для блокировки низкочастотных сигналов.

В Triad Magnetics наша опытная команда использует последние достижения в технологии производства магнитов для создания катушек индуктивности и дросселей, которые превосходят ожидаемые характеристики.Мы обеспечиваем соответствие нашей продукции высочайшим стандартам с помощью инспекций, проверок отгрузки и анализа отказов. Наши магнитные решения соответствуют всем соответствующим отраслевым стандартам и международным нормам, включая UL и CSA.

Мы обслуживаем ряд отраслей промышленности с помощью инновационных решений в области магнетизма более 75 лет. Со своего склада в Перрисе, Калифорния, и с производственных предприятий на Филиппинах, в Китае, Тайване и США мы доставляем лучшие в отрасли индивидуальные и стандартные магнитные изделия.

Наши профессиональные логистические возможности и обширная глобальная сеть поставщиков позволяют нам предлагать в кратчайшие сроки в отрасли более 1000 изделий из магнитных материалов.

Чтобы узнать больше об индукторах, загрузите нашу электронную книгу «Руководство по индукторам». Для получения дополнительной информации о наших решениях свяжитесь с нами или запросите расценки сегодня, чтобы узнать, как индукторы и дроссели от Triad Magnetics могут помочь вашему проекту.

Пустая страница

Использование дросселей блока питания

Последнее обновление:

Введение

Все продукты Lundahl основаны на технологии двойных катушек (симметричных) C-Core с использованием самодельных сердечников Audio Grade непосредственно на заводе Lundahl.Действительно, они сами производят сердечники из магнитной фольги. А также дроссели и даже сетевые трансформаторы. Это означает, что все дроссели источника питания также можно использовать как дроссели с трубчатым анодом. Таким образом, в отличие от обычных дросселей, дроссели Lundahl работают на частоте до 20 кГц и более. Недорогой дроссель — ужасный источник излучения магнитного и электрического поля по нескольким причинам. Дроссели Lundhal по определению почти ничего не излучают. Во-первых, потому что они имеют большие размеры, поэтому вы работаете далеко от насыщения, а также при максимальном заданном токе.Во-вторых, симметричная конструкция с двойной катушкой излучает поле для каждой катушки, находящейся в противофазе. Таким образом, чистое радиационное поле очень низкое. Эта конструкция с двойной катушкой означает, что у вас всегда есть две катушки, расположенные в пространстве в противофазе друг с другом, но, конечно же, связанные электрически синфазно. Они расположены по другую сторону сердечника и физически повернуты на 180 градусов. Вы не можете использовать катушки независимо друг от друга, потому что это сделало бы их трансформатором.Поэтому вам нужно убедиться, что на каждой катушке один и тот же сигнал, и тогда он работает.

Если вы сейчас слишком запутались … Прочтите это в другой раз. То, что относится к сетевому трансформатору в этой статье, на самом деле применимо и к дросселям.

Короче говоря, просто подключите две катушки последовательно или параллельно, но убедитесь, что вы подключили их по фазе. Так что используйте схему подключения из даташита. Вы можете подключить их тремя способами:

  1. в серии. Так указывается значение Генри. Если вы купите дроссель 10H, он будет иметь 10H для обеих серий.
  2. параллельно. Этот вариант имеет только 50% индуктивности, но для этого у вас есть удвоенный ток и половина сопротивления постоянному току. Лучше всего проверить прайс-лист на jacmusic.com, потому что там есть краткий обзор того, какая катушка лучше всего подходит для требуемого постоянного тока. В большинстве случаев, если соединение временных рядов дает лучшее соотношение цены и качества, но с некоторыми
  3. в конфигурации подавления синфазного сигнала.Схема будет следовать в тексте, внизу. В этой конфигурации одна катушка подключена к положительному выводу второго конденсатора, а одна — к заземлению ко второму конденсатору. Это даст наименьшее поле излучения от дросселя. Таких хороших результатов нельзя достичь с помощью более дешевых дросселей E-Core, а дроссели Lundahl с двойной обмоткой — важный шаг в направлении создания действительно бесшумного усилителя. Электрически это рассчитывается как последовательное соединение. Более подробная информация также здесь.
для небольших источников питания с очень низким уровнем шума, например, в предусилителях, вы можете использовать пластинчатые дроссели, такие как LL1667 / 25, в качестве дросселей источника питания, они также подходят для этого использования. В таблице (ниже) вы видите некоторые из перечисленных пластинчатых дросселей. Таким образом вы получите чрезвычайно высокую индуктивность. Это позволяет работать с конденсаторами меньшего размера и, таким образом, уменьшать пики заряда конденсаторов, ответственные за фоновое излучение. Относительно высокое сопротивление постоянному току, однако, приведет к небольшому падению напряжения, поскольку вы работаете с низким током.Даже сопротивление постоянному току хорошее, так как это дополнительный элемент стабилизатора, а также полезно при запуске, когда конденсаторы еще пусты. Опять же, с версиями с более высоким током, такими как 50 мА и более, вы увидите, что сопротивление постоянному току становится ниже. В приведенной ниже таблице показано очень гармоничное семейство продуктов.
Как правильно выбрать дроссель.

Технические характеристики иногда могут сбивать с толку. Обычно вы знаете требуемый выходной постоянный ток. Выберите это в таблице.Затем справа вы видите несколько вариантов индукции. Если существует несколько вариантов индукции, это связано с тем, что некоторые трансформаторы имеют низкое сопротивление постоянному току, а другие — высокое сопротивление постоянному току. Дроссели с низким сопротивлением постоянному току будут менее теплыми, но обычно имеют меньшую индуктивность. Более высокое сопротивление постоянному току обеспечивает дополнительную фильтрацию и лучше защищает от импульсного тока, когда конденсаторы пустые при включении. Такие эффекты необходимо хорошо учитывать. Таким образом, низкое сопротивление постоянному току не всегда лучше, но оно может быть полезно, когда у вас есть проблемы с нагревом или другие ограничения источника питания. Таким образом, каждая катушка имеет свои преимущества, но катушки с более высоким сопротивлением следует использовать, когда у вас есть возможность.Более того, более высокое сопротивление меди является дополнительным фильтрующим элементом. Так что да, вам нужно производить на 21 или 2 Вт больше энергии, но наклоны заряда конденсаторов не такие агрессивные, а дополнительная фильтрация означает, что вы можете немного сэкономить на размере конденсаторов и получить тот же эффект. .

Глядя в таблицу, иногда можно найти тип с чуть большим током, и у вас будет гораздо большая индуктивность. Хотя часто это тип с большим сердечником или более тонким проводом, чтобы получить больше обмоток на сердечнике.Таким образом, просмотрев эту таблицу, вы найдете то, что вам нужно, быстрее, чем глядя в таблицы данных. Это сэкономит вам много времени. В этой таблице перечислены только полезные комбинации. Многие параллельные конфигурации не интересны. Некоторые из них вы найдете в списке, но мы знаем, что у них нет возможности CMR, что и делает Lundahl таким привлекательным.

Кроме того, «бесполезные» конфигурации не перечислены в этой таблице, например, если соединить обе катушки LL1667-20mA параллельно, это даст вам катушку 40mA, но только на 50H.Что не так хорошо, как LL2743-70mA, у которого даже 64H. Даже в этом случае, параллельный LL1667-20mA имеет только 195 В переменного тока на катушке, что является большим ограничением. В общем, LL2743-70m будет лучшей катушкой в ​​этом случае, а LL1667-20mA, подключенный на 40mA, здесь даже не указан. Итак, ниже приведены только хорошие и полезные комбинации.

LL2742 интересен тем, что имеет двойной вес, у него огромное ядро ​​2,5 кг. Это обеспечивает выдающуюся производительность, но при этом цена почти такая же, как и у стандартных типов ядер 1.35кг.

LL1685 представляет собой небольшой сердечник, но индуктивность стала возможной за счет использования более тонкого провода, что приводит к относительно высокой индуктивности за счет более высоких потерь в меди, но даже не намного. (Хитрость в том, что меньшее ядро ​​также имеет меньший диаметр). Кроме того, максимальное среднеквадратичное значение пульсаций напряжения немного меньше. В целом, они работают на удивление хорошо, и, конечно же, имеют только половину размера и немного дешевле. Хороший продавец.

Аморфные сердечники — это особенность самих по себе, это не обычная сталь, а сплав стекла и металла, не имеющий кристаллов и имеющий гораздо более красивую кривую гистерезиса.Обратите внимание, что они имеют ту же индуктивность, что и «материнский» тип, но только ПОЛОВИНУ максимального переменного напряжения на катушке. Обычно это не проблема для фильтра C-L-C, но их нельзя использовать в фильтре L-C. Вероятно, мы сможем получить для вас ЛЮБОЙ дроссель в аморфной версии по заказу клиента.

Можно ли превысить максимальный ток пластины? Для применения в качестве анодного дросселя ответ часто ДА! , но для применения в качестве дросселя источника питания обычно ответ НЕТ!

При использовании в качестве дросселя источника питания теоретически вы можете превысить ток пластины, если у вас есть цепь C-L-C, и по этой причине небольшое напряжение переменного тока на дросселе.Однако при включении конденсаторы разряжены, поэтому напряжение на них равно нулю. Однако трансформатор выдает полное напряжение, и выпрямители и дроссели должны переваривать это полное напряжение, для чего они не предназначены. Таким образом, в течение этой секунды дроссель может находиться под очень высоким напряжением. В сочетании с током заряда конденсатора это приведет к насыщению дросселя, и в этот момент он станет медным сопротивлением, повредив выпрямитель сейчас или позже. Таким образом, если дроссель насыщается, постоянный ток резко возрастет и не исчезнет до того, как конденсаторы заполнятся, и насыщение исчезнет.Мы пишем это здесь только для того, чтобы вызвать некоторые мысли по этому поводу.

НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, чтобы узнать больше об этом, но это касается использования анодного дросселя

Некоторые комментарии к этой таблице:

  1. Есть два размера сердечника. Большой (1,35 кг) и маленький (0,75 кг). Меньшие штуцеры имеют меньшую стоимость и меньший вес. Для этого они будут иметь меньший ток и меньшую индуктивность. Однако, если вам подходят индуктивность или постоянный ток, это хороший выбор..

  2. Дроссели

    можно оптимизировать для получения максимальной индуктивности за счет большего сопротивления постоянному току. Это хорошо, потому что меньше риск насыщения при включении, особенно при высокой индуктивности. Таковы LL2743.

  3. Дроссели могут быть посередине, поэтому ток средний, со средним сопротивлением и разумной индуктивностью. Дроссели может быть оптимизирован для работы с большим током. По своей природе в таком случае пользователю потребуется низкое сопротивление постоянному току.У них средняя индуктивность.

  4. Все дроссели могут использоваться как сильноточные дроссели путем параллельного включения двух катушек. У них низкая индуктивность. Теоретически это возможно со всеми дросселями, но не всегда в результате получается дроссель лучше, чем уже существующие. Если в этом есть смысл, мы их тоже перечисляем. Для приложений с очень высоким током это нормальный способ.

Внутреннее подключение:

CMR Config?

Р-ДЦ

Макс. Потеря напряжения

Макс.потери мощности

Макс. Среднеквадратичное значение
при 100 Гц

Первая сортировка
по току
Затем отсортировано
по Генри

Вес
(кг)

Особые указания по применению

Серия

Есть

2400 Ом

12В

0,06 Вт

390 В ~

5 мА

810H

1,35

Дроссель нормальный
LL1667-07mA

Серия

Есть

2400 Ом

17В

0,1 Вт

390 В ~

7 мА

580H

1,35

Дроссель нормальный
LL1667-10 мА

Серия

Есть

2400 Ом

24 В

0,2 ​​Вт

390 В ~

10 мА

405H

1,35

Дроссель нормальный
LL1667-15mA

Серия

Есть

2400 Ом

36 В

0,5 Вт

390 В ~

15 мА

270H

1,35

Дроссель нормальный
LL1667-25 мА

Серия

Есть

2400 Ом

60 В

1,5 Вт

390 В ~

25 мА

168H

1,35

Дроссель нормальный

LL1668
5-7-10 мА

Они существуют как анодные дроссели, но не используются в качестве дросселей источника питания.LL1667 имеет большую индуктивность, а падение напряжения LL1667 достаточно низкое при низком токе.
LL1668-15mA

Серия

Есть

680 Ом

10 В

0,2 ​​Вт

235 В ~

25 мА

167H

1,35

Низкие потери постоянного тока, но меньшая индуктивность
LL1668-25mA

Серия

Есть

680 Ом

17В

0,4 Вт

235 В ~

25 мА

100Н

1,35

Низкие потери постоянного тока, но меньшая индуктивность
LL2743-70 мА

Серия

Есть

400 Ом

28В

2,0 Вт

450 В ~

70 мА

64H

1,35

Высокая индуктивность, но большие потери постоянного тока.

Серия

Есть

130 Ом

11,7 В

1,05 Вт

330 В ~

90 мА

19ч

0,75

Маленький размер, но большие потери постоянного тока и меньшая индуктивность.
LL2743-90 мА

Серия

Есть

400 Ом

36 В

3,2 Вт

450 В ~

90 мА

50H

1,35

Высокая индуктивность, но большие потери постоянного тока.
LL1673-20H

Серия

Есть

60 Ом

6 В

0,6 Вт

400 В ~

100 мА

20ч

1,35

Дроссель нормальный
LL1673-20H-AM

Серия

Есть

60 Ом

6 В

0.6Вт

200 В ~

100 мА

20ч

1,2

Аморфный, но возможна только половина максимального переменного тока. Обратите внимание, что трансформатор имеет меньший вес, так как в сердечнике 50% стекла.
LL1685-17H

Серия

Есть

130 Ом

13 В

1,3 Вт

330 В ~

100 мА

17H

0,75

Маленький размер, но большие потери постоянного тока и меньшая индуктивность.
LL1685-17H-AM

Серия

Есть

130 Ом

13 В

1,3 Вт

165 В ~

100 мА

17H

0,65

Аморфный, но возможна только половина максимального переменного тока. Обратите внимание, что трансформатор имеет меньший вес, так как в сердечнике 50% стекла.
LL2743-110 мА

Серия

Есть

400 Ом

44V

4,8 Вт

450 В ~

110 мА

41H

1,35

Высокая индуктивность, но большие потери постоянного тока.
LL1685-13H

Серия

Есть

130 Ом

16,9V

2,2 Вт

330 В ~

130 мА

13H

0,75

Маленький размер, но большие потери постоянного тока и меньшая индуктивность.
LL1685-13H-AM

Серия

Есть

130 Ом

16,9V

2,2 Вт

165 В ~

130 мА

13H

0,65

Аморфный, но возможна только половина максимального переменного тока. Обратите внимание, что трансформатор имеет меньший вес, так как в сердечнике 50% стекла.
LL1673-15H

Серия

Есть

60 Ом

8,4В

1,2 Вт

400 В ~

140 мА

15H

1,35

Дроссель нормальный
LL1638-10H

Серия

Есть

36 Ом

5,8 В

0,9 Вт

300 В ~

160 мА

10ч

1,35

Дроссель нормальный

LL1685-90mA
(будет работать параллельно 180mA)
У нас есть специальное ценовое предложение для них!

Параллельный

№CMR возможен только если в серии

32,5 Ом

11,7 В

1,05 Вт

115 В ~

180 мА

4,8 ч

0,75

Маленький размер, но большие потери постоянного тока и меньшая индуктивность.
LL1673-10H

Серия

Есть

60 Ом

12В

2,4 Вт

400 В ~

200 мА

10ч

1,35

Дроссель нормальный
LL1673-10H

Серия

Есть

60 Ом

12В

2,4 Вт

400 В ~

200 мА

10ч

1,35

Дроссель нормальный
LL1638-08H

Серия

Есть

36 Ом

7,2Вт

1.4Вт

300 В ~

200 мА

8H

1,35

Дроссель нормальный
LL2742-250 мА

Серия

Есть

160 Ом

20 В

640 В ~

250 мА

17H

2,5

Эти дроссели обладают очень высокой проводимостью, но это происходит за счет более высокого тепловыделения, 10 Вт при 250 мА последовательно.Катушка сильно нагревается, но она для этого создана.
LL1673-08H

Серия

Есть

60 Ом

15 В

3,8 Вт

400 В ~

250 мА

8H

1,35

Дроссель нормальный
LL1638-5.3H

Серия

Есть

36 Ом

7,2В

2,0 Вт

300 В ~

280 мА

5,3H

1,35

Дроссель нормальный
LL1685-10H

Параллельный

№CMR возможен только если в серии

33 Ом

10 В

3,4 Вт

165 В ~

320 мА

2,5H

0,75

Маленький размер, но больше потерь постоянного тока и меньше максимального переменного тока
LL1638-04H

Серия

Есть

36 Ом

14,4 В

5,8 Вт

300 В ~

400 мА

4H

1,35

Высокая индуктивность, но большие потери постоянного тока.
LL2742-250 мА
(будет работать параллельно 500 мА)

Параллельный

№ CMR возможно только для серии

40 Ом

20 В

320 В ~

500 мА

4H

2,5

Эти дроссели обладают очень высокой проводимостью, но это достигается за счет более высокого тепловыделения, 10 Вт при 500 мА в параллельном режиме.Катушка сильно нагревается, но она для этого создана.

LL1673-08H
(будет делать 500 мА параллельно)

Параллельный

№ CMR возможно только для серии

15 Ом

7,5В

3,8 Вт

200 В ~

500 мА

2H

1,35

Прекрасный дроссель, когда вы можете работать с 200 В ~, и конфигурация CMR невозможна
LL1638-5.3H
(560 мА параллельно)

Параллельный

№ CMR возможно только для серии

9 Ом

5 В

2,8 Вт

150 В ~

560 мА

1,3H

1,35

Дроссель нормальный
LL1638-04H
(будет делать 800 мА параллельно)

Параллельный

№CMR возможен только если в серии

9 Ом

7,2В

5,8 Вт

150 В ~

800 мА

1H

1,35

Очень высокий ток, но большие потери по постоянному току

В конфигурации с двойной катушкой (КОНФИГУРАЦИЯ CMR) одна катушка находится на пути подачи тока, а другая — на пути возврата тока.Электрически они будут вести себя как последовательно. Все магнитные устройства создают нежелательное магнитное и электрическое поле. Оба могут излучать в каскады предварительного усилителя или каскады драйвера. Вызывает очень трудный для понимания гул. Лундаль использует великолепный способ уменьшить как магнитные, так и электрические поля рассеяния до минимально возможного уровня, вы можете не поверить, пока не испытаете это на собственном опыте. Для этого все трансформаторы Lundahl всегда имеют ДВЕ полностью идентичные катушки на сердечнике. Это создаст поля рассеяния, каждое в противоположной ориентации.На некотором расстоянии эти поля будут постепенно вытеснять друг друга. Такой результат не может быть достигнут с помощью более дешевого дросселя E-Core, поскольку обмотки имеют одинаковую ориентацию. Даже в этом случае с кольцевыми сердечниками только магнитное поле будет постепенно исчезать на расстоянии, но не электрическое поле, поскольку все обмотки имеют одинаковую ориентацию электрического поля. Так что для меня дроссели с двойной катушкой Lundahl — лучший шаг в направлении создания действительно бесшумного усилителя.

В технических описаниях дана хорошая схема того, как подключить дроссель с двойной катушкой, используя эту функцию и получить от нее лучшее подавление шума.(проверьте, например, здесь, все внизу последней страницы). Тем не менее, если вы этого хотите, всегда можно использовать их как одну катушку. Это будет тот случай, когда вы соедините катушки последовательно прямо на трансформаторе и подключите его как один дроссель. Так что выбор всегда за вами.

Обзор типов

1) Серия LL1638 Обмотка толстой проволокой. Обеспечивает наилучшую производительность для приложений с сильным током.Доступны с разными воздушными зазорами, что приводит к разному току / генри.
2) Серия LL1673 То же, что и выше, но намотана проволокой средней толщины. Обеспечивает лучшую производительность для приложений High Henry.
3) Серия LL1685 То же, что и 1673, но намотан на следующий сердечник меньшего размера. Цена ниже, но меньше Генри.
4) Серия LL2742 Серия с более высокой индуктивностью, но намотанная тонкой проволокой с более высоким сопротивлением.Технический предел: 250 мА последовательно дают рассеивание в катушке 10 Вт.
5) Серия LL2742 Серия с более высокой индуктивностью, но намотана тончайшим проводом. Последовательное сопротивление 400 Ом. Технический предел: 158 мА последовательно дают рассеивание в катушке 10 Вт.
Примечание: В приведенной выше таблице приведены только лучшие и полезные комбинации.

НЕКОТОРЫЕ ПРАВИЛА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЦЕПИ ВЫПРЯМИТЕЛЯ ТРУБКИ БЕЗ НАСАДКИ


Стандартная электрическая схема с четко определенной точкой заземления.
На этой принципиальной схеме первичный конденсатор — это C1, вторичный конденсатор — это C2.


Старая принципиальная схема. Блок питания предусилителя Kaneda. Эквивалент Lundahl — предыдущая схема (выше).


Странный способ рисования трансформатора, вероятно, связан с тем, как он был намотан. Указывая здесь, это был один сердечник с двумя обмотками на нем. Поскольку нижняя обмотка имеет обратный ток, ее необходимо подключать реверсивно. Это похоже на то, что делает Лундал.Я впервые увидел эту технологию где-либо еще. Lundahl — это дальнейшее развитие, поскольку это не две обмотки на одном сердечнике. Lundahl имеет две физически разделенные катушки с противоположным физическим направлением, которые затем соединяются магнитно. Таким образом, магнитные поля идентичны и совпадают по фазе, а поля рассеяния в воздухе находятся в противофазе. Таким образом значительно снижается радиация.

Emission Labs Application Note об улучшенном соединении катушки CMR — НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ

При использовании высоковольтных источников питания наилучшие результаты всегда достигаются за счет большого дросселя.Это дает во много раз больший эффект, чем использование конденсаторов большой емкости.

  1. БОЛЬШОЕ недоразумение от людей, которые раньше делали низковольтные источники питания. Здесь использование БОЛЬШИХ конденсаторов, таких как 10.000 … 50.000 мкФ, улучшит результат, потому что в конструкциях с низким напряжением накопление энергии происходит только в первичном конденсаторе. Не так с ламповыми выпрямителями! Это высокий импеданс, а накопитель энергии в основном находится в дросселе . Для лампового выпрямления нужно взять небольшой первичный конденсатор .(см. также следующее примечание). Максимальное значение этого параметра указано в таблице данных трубки. Например, для 274A это 4 мкФ. Максимум — это наивысшее значение, и вы можете смело выбирать и более низкое значение. Чем выше значение, тем больше ток заряда через первичный конденсатор. Провода излучают переменное магнитное поле, и это создает гул в предусилителе. (и вы никогда не узнаете, откуда исходит этот гул. Путь по воздуху ….)
  2. В некоторых приложениях полностью отсутствует первичный конденсатор и используется только накопитель энергии в дросселе.Это повысит эффективность источника питания и даст больше тока. Этот метод не рекомендуется для дешевых штуцеров, потому что он заставит пластину гудеть (механически). С дросселями LUNDAHL это возможно, и при этом не будет шума.
  3. Двухтактные усилители очень нечувствительны к гудению источника питания. Они могут работать совершенно без шума, даже при 30 В переменного тока на постоянном напряжении, но … только до тех пор, пока остальная часть конструкции сделана хорошо.
  4. Усилители
  5. SE очень чувствительны, но если возникают какие-либо проблемы с гудением, это обычно не источник питания.Улучшение питания первых конденсаторов может помочь, потому что это снижает все напряжения переменного тока во всем усилителе. Тем не менее, вы лечите проблему не в том месте и никогда не получаете полного излечения из-за этого. Чаще всего это плохая проводка или какие-то другие ошибки где-то. Рекомендованных номиналов конденсаторов на принципиальных схемах обычно более чем достаточно.
  6. С выпрямителями Mercury люди часто говорят, что они «гудят» или звучат каким-то образом «беспокойно». Это правда, но это происходит из-за плохого дизайна.Хорошие дизайны вообще не гудят. Эти выпрямители «зажигаются», прежде чем переходят в проводящее состояние. Из-за этого они имеют более низкий внутренний импеданс и могут работать с удивительно большими первичными конденсаторами. Но … это отраслевой метод, а не то, что мы хотим для Hi-Fi. Опять же …. то, что эти выпрямители показывают в своих таблицах, — это максимальные значения конденсаторов для промышленных приложений, и никакие «обязательные» значения для HiFi не используются! Возьмите такое же низкое значение первичного конденсатора, что и для выпрямителей без ртути, и у вас не будет гула.
Вот окончательный вывод:

Если вы хотите увеличить блок питания, лучший результат даст:

    а) ДРОССЕЛЬ
    б) ВТОРИЧНЫЙ КОНДЕНСАТОР
    в) нет в)

Рекомендации по проектированию лампового источника питания с использованием дросселя.

Последнее обновление:

Описание

Много ошибок сделано с блоком питания, из-за чего усилитель гудит.После того, как ошибки сделаны, их часто невозможно локализовать в источнике питания, и вы будете искать везде не в том месте и не найдете, откуда на самом деле исходит гудение. Эта информация также применима при использовании кремниевых диодов. Многие грехи и ошибки в конструкции блока питания совершаются в профессиональных изделиях. С ними источник питания часто используется для экономии средств. Так что не перестраивайте профессиональную схему без критики. DIY часто уделяет больше внимания источнику питания и дает лучшие результаты.Пожалуйста, найдите время и прочтите это приложение, прежде чем приступить к проектированию источника питания. Хорошо построенный и правильно спроектированный блок питания окупается, и только благодаря этому можно добиться максимально тихого звука.

Стандартная схема. Для достижения наилучших результатов важно использовать проводку заземления по схеме «звезда».

Пики заряда C1 всегда имеют некоторый риск попасть на выход и вызвать там небольшую пульсацию. Это связано с тем, что вам нужно подключить C1 к земле, а пульсирующий ток C1 очень высокий, с формой волны «всплеска».Некоторая небольшая часть этого пульсирующего тока может попасть в сигнал усилителя или выход постоянного тока источника питания. На выходе усилителя становится слышно примерно 1 милливольт. Возможно, у вас когда-то была ситуация с гудением усилителей, и увеличение значения cap C1 (как в приведенной выше схеме) совсем не помогло. Хотя теоретически это должно было исправить ситуацию. В таком случае вам следует рассмотреть следующую схему.

Улучшенная схема с методом подключения с подавлением синфазного сигнала (CMR).

Цепь трансформатора + зарядный конденсатор C1 магнитно изолированы от выхода. Это будет лучше всего работают, когда два дросселя намотаны на один сердечник. Так обстоит дело со всеми дросселями Lundahl.

C1

4 мкФ

Дроссель

10 Генри

C2

50 мкФ

Резистор

470k 5Вт

Некоторые примеры выходных напряжений постоянного тока:
Обмотки 60 мА 100 мА 140 мА
250-0-250 271В 239В 213В
325 — 0 — 325 371В 337В 308В
375 — 0 — 375 440В 400 В 375В

Первым продуктом Hewlett Packard был осциллятор 200A, созданный г-ном Дж.Hewlett и Packard в самом известном в мире гараже, считающемся родиной Силиконовой долины. Позже они модифицировали его до 200B, чтобы продать 8 единиц этих аппаратов Disney Studios, что стало их самой крупной коммерческой сделкой, которую они заключили на данный момент. Посмотрите, что они использовали в блоке питания: лампу 5Z4 с первым конденсатором всего 4 мкФ. Хотя для используемой лампы (5Z4) указано, что она имеет максимум 60 мкФ в качестве первого конденсатора, «максимум» — это не то, что он использовал для создания источника питания без шума. Полная схема здесь.
Соображения:
  1. Фактическое выходное напряжение постоянного тока будет зависеть от таких факторов, как сопротивление меди дросселя и трансформатора, а также (часто очень высоких) допусков электролитических конденсаторов.У некоторых может быть отклонение -50% или + 100%, и это нормально. В техническом паспорте указаны только значения, действительные в течение 5000 часов (проверьте технические характеристики и прочтите их!). Что произойдет после этого, они не говорят, потому что это не определено.
  2. Напряжения соответствуют медному сопротивлению постоянного тока 78 Ом для дросселя и 130 Ом для сетевого трансформатора. Это средние значения.
  3. Используйте конденсаторы FOIL, если вы можете потратить на них дополнительные деньги. Электролитические конденсаторы — фактор номер один для отказов в старом оборудовании.Причин много. Стоимость новых электролитических конденсаторов может составлять от -25% до + 50%. В этом нет ничего странного, и это можно найти в каждом техническом описании. Это когда НОВИНКА! Когда они СТАРЫ, все может стать намного хуже. СТАРЫЙ означает в конце жизни. Срок службы электролитических конденсаторов ниже, чем вы думаете. Угадай здесь. При более низких температурах срок службы значительно увеличивается, но при высоком токе пульсаций он уменьшается. Для низкого тока пульсаций C1 вам нужно сделать C1 как можно меньше, а не как можно больше.C2 не будет иметь пульсаций тока, поскольку дроссель этого не допустит. Увеличение C1 не уменьшит гул усилителя, но испортит лампу выпрямителя. Увеличение даже заставит некоторые усилители гудеть сильнее, потому что теперь у вас есть очень большие пиковые токи, протекающие через конденсатор. Эти пики излучаются в предусилитель и вызывают почти невозможное устранение шума. Таким образом, для аудио значение C1 должно быть низким. 4uf — оптимальное значение.
  4. большее значение дросселя и C2 уменьшит пульсации напряжения и не повлияет на выходное напряжение.Грубо говоря, каждое удвоение значения уменьшит пульсацию в два раза.
  5. Если вы хотите уменьшить гул с помощью усилителя SE с нулевой обратной связью, вы должны сначала понять, откуда он исходит. Обычно это НЕ источник питания высокого напряжения! Я думаю, что с двухтактной конструкцией это никогда не будет высоковольтным источником питания. Я видел усилители PP с нулевой обратной связью без дросселя источника питания, и пульсации напряжения 10% переменного тока на постоянном токе, и вообще без гула
Вот список вещей, которые помогут больше всего (в этом порядке):
  1. Ребята, это не может повторяться достаточно часто, но, пожалуйста, ПРОЧИТАЙТЕ спецификации.Не просто быстро посмотреть, где максимальные характеристики. Прочтите также часть технического описания TEXT . Затем имейте в виду, что если вы коснетесь одной максимальной спецификации, вы уже не получите максимальный срок службы, но вы также не сможете коснуться других максимальных характеристик, если это не указано. Значит, вы хотите использовать максимальное напряжение? Хорошо, но тогда максимальный ток не получится. Возможно, всего 50%. Или вам нужен максимальный ток? Хорошо, но тогда у них не может быть максимального напряжения.Я знаю, это скучно. Но это не повод игнорировать его. Эта ситуация представлена ​​так называемыми кривыми снижения номинальных характеристик (любого!) Лампового выпрямителя. Если для вас это ничего не значит, все, что я могу сказать: прочтите спецификации. Мы должны сказать, что таблицы данных написаны людьми, которые знают, для людей, которые не знают. А не наоборот.
  2. Улучшите схему подключения, используйте подключение «звездой», как на приведенной выше принципиальной схеме. Это автоматически предотвращает многие ошибки подключения. Сильные токи переменного тока, протекающие через слишком большие конденсаторы, создают всевозможные эффекты гула, которые трудно понять.Это связано с тем, что пульсации конденсатора будут заземляться в шасси вашего усилителя и иметь общие пути со звуковыми сигналами. «Земля» — это металлический анод. Заземляющий провод — это провод, и он может быть плохим заземлением. Единственное хорошее заземление в виде провода — это заземляющая «звезда». Хорошая схема заземления «звездой» не требует наличия металлического шкафа для вашего усилителя и вообще не создает шума.
  3. Все провода, которые каким-либо образом подключены к диодам, излучают магнитное поле.Это поле может улавливаться усилителем. Вы можете всегда искать, откуда исходит этот (невозможно отследить) гул, и лучше с самого начала держать излучаемые поля на низком уровне. Так что держите эти провода короткими, держите их подальше от предусилителя и по возможности проложите их ближе к шасси. Важно: Allays просверливают их проводами, у которых ток идет в обратном направлении. (Например, необходимо просверлить выходные обмотки трансформатора переменного тока, а также провода нагревателя выпрямителя). Благодаря регулируемому напряжению смещения, очень хорошо отфильтруйте это напряжение смещения.Он должен быть чище, чем чистый.
  4. Используйте нагрев нити постоянным током. Нагрев переменного тока не будет звучать лучше, потому что они будут гудеть, и в этом нет ничего лучше.
  5. Если это помогает, установите на катодный резистор развязывающий конденсатор большего размера. С пентодами в предусилителе вы можете обнаружить, что более низкое значение уменьшит гул! Если так, то в другом месте у вас есть серьезные ошибки. Попробуйте нагреть эту трубку постоянным током, и вы сможете вылечить ее.
  6. Добавьте дополнительную фильтрацию к высоковольтному источнику питания.Единственное, что вы можете увеличить — это индуктивность дросселя. Или немного увеличьте C2.

Автор: alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.