Анодно-накальный трансформатор для лампового усилителя: особенности

Задачи, решаемые анодно-накальным трансформатором

За накал ламп отвечает электронный трансформатор для питания лампового усилителя. При наличии конструктивных недостатков — например, падения выходной мощности и необходимости нагрева ламп — наличие устройства в цепи лампового усилителя обеспечивает:

• Уменьшите чувствительность оборудования, чтобы обеспечить падение напряжения.
• Снижены искажения сигнала, источниками которых являются каскады лампового усилителя.
• Опасная для человека и элементов схемы усилителя составляющая анодного напряжения (300 В) исключена).
• В цепи нет смещения.
• Качество звука улучшилось.

Эти положительные характеристики реализуются на фоне мощности лампового усилителя, которая достигает 4… 6 Вт (и более, если используется акустическая система с хорошей чувствительностью). Коэффициент усиления варьируется за счет использования ламп с разными характеристиками. Трансформатор с анодной нитью не требует экранирования, но повышает требования к качеству изоляции обмоток первичной и вторичной обмоток — присутствует опасное для жизни напряжение.

Для реализации преимуществ потребуется подключение усилителей по симметричной мостовой схеме, что упрощает требования к трансформатору: в частности, отпадает необходимость в фильтрации анодного напряжения и требований по синхронизации накаливания ламп уменьшаются. Коэффициент трансформации устройства взят не более 1: 2. Тогда силовые трансформаторы для ламповых усилителей будут не только обеспечивать фазовую инверсию, но и выполнять роль согласования, обеспечивая именно ту гальваническую развязку, отсутствие которой часто вызывает раздражающие и фоновые шумы.

Важно! Чтобы разогреть элементы схемы, лучше через 60 минут приступить к прослушиванию музыки и фрагментов звука.

Особенности проектирования и расчёта анодно-накального трансформатора

Как сделать электронный трансформатор для лампового усилителя? Для удачного решения стоит помнить о некоторых особенностях работы ламповых усилителей. Эти усилители считаются устройствами более низкого уровня, чем несимметричные усилители, но они обеспечивают требуемую выходную мощность.

Проблема с двухкаскадным усилителем — несовершенное ослабление возникающих искажений с подавлением четных гармоник. Однако, если удастся сохранить уровень искажений на низком уровне, это не повлияет на работу схемы в будущем.

Еще одна особенность двухкаскадных ламповых усилителей — высокая общая обратная связь, которая используется для получения требуемых значений коэффициента демпфирования. Это важно, потому что анодные трансформаторы для ламповых усилителей с низкими коэффициентами трансформации часто используются для увеличения выходной мощности. Также они всеми средствами стремятся уменьшить количество промежуточных компонентов, обеспечивающих прохождение сигнала, например, использовать только межкаскадный конденсатор и вообще не использовать электролитические конденсаторы.

Характеристики обмоток силового трансформатора для лампового усилителя определяются тем, что нити накала лампы часто работают при высоких напряжениях постоянного тока и требуют высоковольтных изолированных обмоток.

Обычно невозможно комбинировать обмотки высокого напряжения с обмотками низкого напряжения, когда высокое напряжение превышает 3000 В постоянного тока, из-за риска повреждения изоляции. Следовательно, большие нити выпрямителя должны нагреваться отдельными трансформаторами. Исключение составляют многофазные выпрямители, в которых нити лампы находятся под высоким напряжением, а некоторые вторичные обмотки могут быть объединены.

Особенности расположения обмоток накаливания

Иногда для высокочастотных цепей при низком номинальном напряжении необходимы обмотки накала с низкой емкостью, например, для усилителей малой мощности. Здесь воздух занимает большую часть пространства между обмотками. При более высоких значениях проблема усложняется, потому что емкость увеличивается непосредственно по мере увеличения средней длины витка катушки для данного расстояния катушки.

По мере увеличения напряжения наступает момент, когда эффекты утечки требуют обмоток с масляной изоляцией, после чего увеличивается емкость. Существует предельное значение емкости, ниже которого нитьевой трансформатор использовать нельзя.

За исключением только что упомянутых различий, характеристики обмоток силовых трансформаторов для ламповых усилителей не сильно отличаются от конструкции обычных небольших силовых трансформаторов переменного тока. Нагрузка постоянна и имеет коэффициент мощности, равный единице. Реактивное сопротивление утечки не имеет значения из-за его квадратурного отношения к нагрузке. Однако входное напряжение должно быть точно рассчитано, чтобы обеспечить надлежащий срок службы нити накала ламп усилителя.

В мощных ламповых усилителях часто бывает необходимо защитить нити накала от высокого начального тока, который они потребляют при номинальном напряжении накала. Это достигается за счет автоматического снижения пускового напряжения с помощью токоограничивающего трансформатора, магнитно включенного между первичной и вторичной обмотками.

Важно! Выбирая вариант светильников, необходимо помнить: когда трубчатый провод холодный, сопротивление провода составляет небольшую долю от его рабочего значения.

↑ Голливудский хепиенд

Фрагмент исключен. Полная версия статьи доступна пользователям и полноправным участникам сообщества. Ознакомьтесь с условиями доступа.
Эта схема построена по принципу раздельного питания нити накала и анода. Это решение имеет ряд преимуществ, ранее оно было реализовано соответственно на трансформаторах серии «TN» и «TA».
Первый. Разделение «функций» дает хороший запас, поскольку нет необходимости вносить потери мощности, как в «подменыше», где два трансформатора также необходимы, но используются неэффективно.
В соответствии с. Стоит помнить, что трансформатор с небольшим количеством меди и стали при номинальной нагрузке излучает помехи другой интенсивности, чем трансформатор, в котором не щадили медь и сталь. Поэтому текущая маржа не помешает.
В третьих. Есть возможность, не касаясь анодного питания, изменить напряжение накала с 6 до 12 вольт. Во втором случае, если устройство гибридное, мы можем запитать операционный усилитель и нагрев от одной цепи.
Четвертое. В отличие от умножителя, удвоитель имеет лучшую нагрузочную характеристику, меньшую пульсацию и другой их спектр. Я специально не строил тройник, четверной и т.д. С увеличением количества подключений увеличиваются внутреннее сопротивление блока питания и потери. Все это ставит под сомнение желательность наращивания мультипликаторов. Может форумчане, воспользовавшись моим опытом, построят блок с другими функциями, будет интересно! Мне потребовалось 120 вольт при токе 2 мА и без фона блок питания справился с этой задачей.

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

Полезные и проверенные железяки, можно брать

Проверено в лаборатории редакторами или читателями.

Трансформатор с R-сердечником 30Вт 2 x 6В 9В 12В 15В 18В 24В 30В
Паяльная станция 80W SUGON T26, наконечники и ручки JBC!
Отличный прочный кейс для инструментов и мелких предметов
Хороший кабель порта дисплея, DP1.4
Конденсаторы полипропиленовые WIMA MKP2
Трансформатор 30 Вт, 12В 15В 18В 24В 28В 30В 36В
Держатель SN-390 для удобной пайки печатной платы
8-контактные розетки для вакуумных трубок, керамические

↑ Из 36 «переменки» — 136 «постоянки», это реально!

Читатель воскликнет: «Я просто попрощался с множителями, я говорил о законе Ома и о вас!»
Но обо всем по порядку. Иногда недостатки можно использовать, это всем известно по жизненному опыту. Исходя из этого постулата, я начал разрабатывать собственный блок питания. Моя презентация была бы неполной без описания портрета моего главного героя, а точнее антигероя, современного маленького трансформера.
Небольшое путешествие во времени. Конечно, лучшими из доступных были трансформаторы военного класса TAN. Также были трансформаторы мощностью около 15 Вт от индикаторных цепей станков с напряжениями на обмотках 6,3 и 120 В. Они питали лампы накаливания и неоновые лампы. Качество тоже было нехилым, стяжка надежная, пропитанная бакелитовой краской. А может, они делались специально для предусилителей? Шутить. К сожалению, они вошли в историю вместе с советским прошлым. На этом я заканчиваю тексты и перехожу к физике.
Все началось с появления в далеком ХХ веке трансформаторов серии «Т» с собственными «провалами» напряжения. В то время их ласково называли «трансформаторами из меди и стали с низким энергопотреблением». Вы чувствуете, куда дует ветер? Сейчас стало политически некорректно писать о снижении потребления меди, поэтому кажется, что падение напряжения под нагрузкой предрешено, как восход солнца. Там, где встает солнце, мы знаем, там, предположительно, делают трансформаторы, которые перегреваются при заявленной номинальной нагрузке. Для защиты от очень вероятного пожара были придуманы все «очаги» со встроенными взрывателями. Наличие этой «защиты» позиционируется как преимущество при «накручивании» трансформаторов с «уникальными» характеристиками. Но если рассматривать трансформатор с точки зрения качества и надежности блока питания, то падение напряжения на его обмотках должно быть минимальным, а холостой ход должен стремиться к нулю. Все остальное — злоба. Конечно, при соблюдении этих требований трансформатор не может сильно нагреваться и ему нужен предохранитель, как в ванне.
Вы можете спросить, почему я так долго «переносил яд» на трансформаторы? Вот потому что. Трансформатор — это сердце источника питания. От этого зависит качество и безопасность устройства в целом. Поэтому к оценке параметров трансформатора нужно подходить осознанно, он экономит на нервах и бережет здоровье.
Я проделал дорогостоящую лабораторную работу по электричеству, как в финансовом, так и в психологическом плане. Не буду утомлять читателя всеми подробностями, скажу лишь, что несколько «пациентов» в итоге перегрелись как минимум слишком сильно. При подключении номинальной нагрузки напряжение «благополучно упало» до заявленного уровня. Правда, ввиду появления жуткого зловония, по настоятельной просьбе жены тесты были сокращены и трансформатор «получил прописку» на помойке.

↑ Элементная база

Крепление навесное, конденсаторы закреплены в зажимах.
Все детали самые обычные. Б / у трансформаторы ТП-132-3 и ТП-132-14, производителя не указываю, т.к не могу быть полностью уверенным в их происхождении, внешний вид виден на фото.
Трансформатор, обеспечивающий тепло, заметно нагревается до менее чем половины нагрузки, анодный силовой трансформатор слегка нагревается, хотя был куплен в 2006 году. Конечно, можно использовать тороидальные или залитые трансформаторы. В любом случае требуется предохранитель, что продиктовано соблюдением мер пожарной безопасности. Только не пугайтесь, это требование должно выполняться по умолчанию, при использовании указанных трансформаторов запас составляет более 50%. Диодный мост «D3SB60» выбирается по способу монтажа и типу корпуса.
Стабилизатор «7806» 6 Вольт. Нет смысла добавлять лишние детали, чтобы получить 6.3 Вольт, оптимальное напряжение нагрева ровно 6 Вольт. Еще ниже сделать уже нельзя, усиление лампы уменьшится и все остальные параметры будут «колебаться». Если напряжение нагрева составляет 12 Вольт, используется стабилизатор «7812», техпаспорт аналогичен «7806». Не забудьте увеличить рабочее напряжение C4 и C5! Трансформатор можно взять ТП-112-12. Диоды «1N4007» намного превосходят требования по надежности, они были под рукой. Современные технологии позволяют делать хорошие диоды, падение напряжения на них минимальное, нагрева нет. С1 и С2 взяты со значительным запасом, поскольку от них зависит нагрузочная характеристика удвоителя. С3 тоже максимально возможная емкость (у меня С3 220 мкФ, резистор R1, 10 кОм). Если вы ограничены размером модуля питания, вы можете пересчитать мощность в соответствии с вашими потребностями. Резистор R1 отечественного МЛТ лучше взять на 1 Ватт, если резистор неизвестного производителя — на 2 Ватта. Теперь несколько слов об установке. Установка достаточно компактная, но температурный режим позволяет.
Мост и стабилизатор устанавливаются на КПТ-8 (я предпочитаю отечественную пасту и считаю ее в целом лучшей). ИС стабилизатора изолирована от шасси, что облегчает последующее заземление. Если вы твердо уверены, что помех не будет, вы не сможете изолировать себя. Они всегда изолируются, если радиатор электрически подключен к корпусу. Следовательно, отрицательные дорожки низкого и высокого напряжения в источнике питания разделены.
Конденсаторы С4 и С5 необходимо подключать возле выводов стабилизатора, иначе он может работать нестабильно или вообще не запуститься.
Диод D3 (в цепи стабилизатора) выполняет защитную функцию и, если исключено аварийное отключение нагрузки, его можно не устанавливать.
Запитывать светодиодный индикатор стабилизированным напряжением не рекомендую, лучше сделать отдельный вывод, как указано на схеме. Возьмите дешевый светодиод, это особенно важно, если операционный усилитель также питается от канала низкого напряжения. Токоограничивающий резистор R2 светодиода, рассчитанный после измерения напряжения при подключенной основной нагрузке. В качестве безделушки у меня есть переключатель Standby, его можно убрать, хотя для сохранения «здоровья» лампы я бы его оставил.
PS О зажимах для крепления конденсаторов читайте в моем сообщении: «Для любителей навесного монтажа частотного блока ультразвуковой трубки».

↑ Выходы из положения

Я не буду останавливаться на известных методах, поскольку все они хорошо документированы в «сети». Ограничусь простым списком с указанием основных «подводных камней».
Обратное включение трансформатора, так называемый «триггер».
«Повышающий» трансформатор работает малоэффективно, потери велики.
Вторичная обмотка, ставшая теперь первичной, потребляет значительный ток, нагружая первый трансформатор, на котором уже «висит» нагрев. Однако решение широко распространенное и вполне приемлемое.
Множитель.
Для достижения низкого уровня пульсаций требуются конденсаторы значительной емкости из-за увеличения «жилой площади» источника питания.
Появление «необычной» засоренности питающего напряжения из-за увеличения количества переходных процессов не лучшим образом отражается на звуке.
И, наверное, главный недостаток — невысокая грузоподъемность блока питания.
При этом точно посчитать, насколько снизится напряжение под нагрузкой и увеличится шум, очень сложно. Я никогда не участвую в спорах на тему: «Какой закон Ома самый правильный», и для этого напоминаю, что только сыр в мышеловке — это подарок. Другими словами, во сколько раз вы умножите напряжение, сколько вы потеряете в токе, плюс потери, где без них.
Дальнейшая презентация будет проходить на примере построения блока питания для гибридного овердрайва (операционный усилитель + электронная лампа) для гитары. Принцип можно использовать для любого другого устройства, он общий. В итоге я получил напольный ламповый гитарный предусилитель. Сначала я воспринимал это просто как модель и хотел разобрать, но он мне так понравился, что я оставил его «живым». Для наглядности рассмотрим ваш БП.