Открытый проект линейного источника питания (от @Yan)

Причем даже закон больших чисел не дает ответа на вопросы, а лишь зарождает сомнения в том, кто остается в меньшинстве. К примеру, вот он понимает о чем говорит, а 1000 его слушателей нет и все они думают, что он сошел с ума. Он в свою очередь будет думать, что 1000 людей сошли с ума и не понимают его гениальность и максимум, на что можно рассчитывать, так это на то, что он сам задумается над вопросом, почему он один думает иначе, нежели 1000 его оппонентов. Сомнения, не более, на остальное можно не рассчитывать.

1 лайк

Читаю с удовольствием и интересом! Как раз таки с месяц назад во мне опять проснулся, загубленный в 90-е, инженер-конструктор технолог рэа, руки потянулись к паяльнику, и я заказал на али пару DIY наборов лбп. Дабы руки размять, так сказать. Пока едут, сижу-думаю, что переделать в них помимо рекапинга. Трансформаторы выбираю: купить торэл или заказать намотку. А тут такая тема «в руку» :slight_smile: Автор - жги!

2 лайка

Буду рад, если все это пойдет на пользу и будет востребовано.

3 лайка

Дабы немного разбавить скучную теоретическую часть обсуждений, покажу приехавший на днях разъем, который я планирую использовать для организации четырехпроводного подключения к нагрузке.



Разъем отличный! Удобное подключение, хороший контакт, ничего не болтается, все так, как я люблю!

11 лайков

Тема очень интересна. Слежу.

1 лайк

Прежде, чем приступить мучить нашу сборку (трансформатор - диодный выпрямитель - конденсатор фильтра), я расскажу, что необходимо сделать и зачем это нужно.

  1. Необходимо измерить активное сопротивление обмоток (особенно выходной/вторичной). Мне это сделать не сложно, учитывая то оборудование, которое меня окружает. Но на самом деле очень большая точность здесь не нужна и подойдет для этих целей хороший мультиметр. Крайне желательно, чтобы у мультиметра была функция компенсации сопротивления проводов (дельта). Если ее нет, то нужно замкнуть щупы в режиме измерения сопротивления, зафиксировать полученное значение сопротивления, а потом измерить сопротивление вторичной обмотки трансформатора. Из полученного результата необходимо вычесть сопротивление проводов и таким образом мы более менее получим оценочный результат сопротивления выходной обмотки. Я провел свои измерения - у меня получилось 0,1353 Ом. Чтобы никого не смущать точными цифрами, можно считать, что сопротивление вторичной обмотки 0,14 Ом. Этого более чем достаточно. То же самое делаем с первичной обмоткой. У меня получилось 58.67 Ом, округляем до 59 Ом. Можно даже до 60 Ом, тут большой точности измерений нам не нужно.
    Теперь о том, зачем нам это нужно?
    Это нужно для того, чтобы правильно оценить ток через обмотку трансформатора, так как активная составляющая обмотки будет в определенной степени ограничителем этого тока и ее необходимо учитывать.
    Выбранный трансформатор мощностью в 40 Вт рассчитан на выходной ток 4 А. Протекание тока, большего указанной величины, будет вызывать насыщение трансформатора и приводить к его неправильной работе. Мало кто этим занимается и почему-то есть некоторое стереотипное мышление, что если ток обмотки трансформатора 4 А, то и нагрузку к этому трансформатору можно подключить приблизительно вот с таким же потреблением. Но на самом деле это не так и об этом я расскажу подробнее чуть позже.

вот к примеру, никто разумеется не обозначил границы мощности, что считать слаботочным устройством, а что нет, но видно, что оценка возможностей данного трансформатора дана именно на глаз - принято решение, что мощность трансформатора избыточна. Т.е. мы изначально знаем, что выходной ток трансформатора 4 А, далее очень часто неведомым способом принимается решение, какую нагрузку мы можем подключить к такому трансформатору и вот на этом этапе вероятность принятия ошибочного решения, как показывает моя практика, очень высока! Очень часто радиолюбители/разработчики оценочно (не учитывая импульсные токи) выбирают неправильный режим работы трансформатора, при этом тот начинает работать на границе своих возможностей (часто это приводит к повышенному нагреву), а претензия о том, что все работает не так как задумывалось обычно “прилетает” трансформатору, мол, у него индукция не та или еще что-то не так. На этом пока все, позже мы вернемся к этому вопросу, пока только объяснение, зачем мы это делаем.
2. Необходимо измерить выходное напряжение трансформатора при минимальном входном напряжении питания при работе под максимальной нагрузкой. Напряжение в сети согласно ГОСТ имеет право изменяться на ±10%. Если мы номинальное напряжение берем в виде 230 В, то в диапазоне от 230 - 23 = 207 В до 230 + 23 = 253 В. Это я написал для тех, кто скажет, что в наших розетка напряжение 230 В. Хотя моя практика показывает в большей степени, что напряжение в сети колеблется скорее от номинального значения 220 В. Т.е. в диапазоне от 198 В до 242 В. По моим наблюдениям это более походит на правду. В любом случае - это не так принципиально, главное учесть работу ЛБП при пониженном напряжении.
В чем смысл?
Смысл в том, что когда напряжение в сети уменьшится до минимального, наш ЛБП должен по своему входу иметь необходимый запас напряжения (с учетом пульсаций), позволяющий стабилизатору обеспечивать подавление пульсаций и стабилизацию на заявленном уровне. Если этот порог не будет выполнен, то мы получим эффект, когда при снижении напряжения входного питания стабилизатор выходит из режима работы и начинает пропускать ток через себя не фильтруя его и не стабилизируя выходное напряжение. Многие очень часто слышат разницу в звучании компонентов по принципу день/ночь. Я разумеется не настаиваю на том, что проблема всегда в ЛБП, но очень часто проблема именно в том, что сеть в это время нагружена по разному и изменения входного напряжения влияют на работу неправильно сконструированного ЛБП. В этом случае он будет чувствовать эту разницу и влиять на звук. Правильно собранное устройство будет одинаково отрабатывать в любое время. Еще раз повторюсь, очень часто ошибка допускается на этапе проектирования, когда разработчик оценивает работу только в нормальных типовых условиях не задумываясь о том, что они могут измениться в любой момент. Слушатель услышит эти изменения в звуке, так как качество работы ЛБП сильно изменится в эти моменты. Таким образом, судить о максимальном выходном напряжении ЛБП можно только в том случае, если мы знаем, какое напряжение мы можем получить с выпрямителя при минимальном входном напряжении.
3. Необходимо измерить выходное напряжение питания при максимальном входном напряжении питания. Работа при повышенном напряжении. Этот параметр важен для расчета тепловой мощности. В режиме работы +10% мы получаем наиболее тяжелый режим работы ЛБП в том плане, что на регулирующем элементе рассеивается максимальная мощность, определяемая максимальным падением напряжения “Вход”-“Выход” и потребляемым током. Опять же, если разработчик рассчитал ЛБП относительно типовых нормальных условий эксплуатации, то при превышении напряжения его ЛБП раскалится как печка и нагреет все вокруг. Это в свою очередь повлияет на работу всего устройства и на выходной результат. Все элементы, которые имеют температурную зависимость “уплывут”, стабилизация в том числе, что в той или иной степени также повлияет на выходной результат.
Я написал все это для того, чтобы показать, что у разработчиков очень часто срабатывает триггер по принципу “Я сделал” → “Это работает”. “Раз это работает, значит я сделал все правильно, так как если бы сделал неправильно, то это бы не работало!” Но, как показывает практика, здесь много пограничных состояний, когда ЛБП может работать и выдавать необходимый ток и напряжение, но при этом из-за неправильно выбранного режима работы, например, в провалах пульсаций, выходить из режима подавления помех и стабилизации и гадить на выход, потом возвращаться в рабочий режим и так по много много раз. Получается, что он как бы и работает, но и сделан при этом неправильно и возможный результат не достигнут до возможного уровня, а со всеми его недостатками как может справляется подключенная аппаратура.

19 лайков

-«Мы слушаем тебя Каааа…»-
Слушаем и заодно собираем комплектующие «на побаловаться» :smile: Сегодня пришла плата Сигма11 и приехала парочка торов, занедорого, от мотальщика с почившего в бозе Царицынского радиорынка. Так как каждый пост автора темы, при желании, можно принимать как прямое руководство к действию, я завтра замеряю обмотки полученных трансформаторов :sunglasses:
И буду ждать новые посты :speech_balloon:
P.S. Будет крайне интересно и поучительно увидеть в будущем фактические результаты влияния информации, полученной в данной теме, на звук

3 лайка

Расскажу про еще одно заблуждение, которые «витает» на просторах интернета. Звучит оно приблизительно так: «импульсный источник питания для аудио - это зло, потому что там различные высокочастотные помехи, а вот линейный источник питания – это решение наших проблем, так как высокочастотных помех там нет».
К сожалению, это неправда и речь идет именно о последнем умозаключении, что в линейном источнике питания нет высокочастотных помех.

Если разработчик не позаботился заранее о шумах переключения выпрямительных диодов, то высокочастотные помехи в линейном источнике питания очень даже есть!

Не имеет значения, какой выпрямитель мы применяем в своей схеме, будь то супер быстродействующий диод или диод с барьером Шоттки или даже вакуумный кенотрон, в момент, когда мгновенное напряжение на вторичной обмотке трансформатора по отношению к напряжению на конденсаторе фильтра становится меньшим напряжения закрытия выпрямительного элемента (у полупроводниковых диодов это некоторое пороговое напряжение порядка 0,4-0,6 В, у кенотронов это 0 вольт) выпрямительный элемент закрывается (со скоростью, которая определяется его структурой), формируя фронт импульса, от которого запускается колебательный процесс в обмотке трансформатора. В этот момент рождается помеха, которая обычно имеет затухающий характер и возникает она на частотах порядка 20 – 100 кГц, отлично проникая в чувствительные сигнальные цепи аппаратуры, подключенные к ЛБП.
Если есть желание подробно ознакомиться с теоретическими аспектами данной проблемы, то вот замечательная статья американского инженера-разработчика Джима Хагермана.

В нашей ситуации достаточно понимания того, что высокочастотные помехи выпрямительных диодов должны быть подавлены, если этого не сделать, то мы опять вступаем на путь недоделанных ЛБП, которые как бы работают, но это не точно.
Ниже представлена типовая схема подключения трансформатора, выпрямительных диодов, фильтрующего конденсатора и снабберных цепей, предназначенных для подавления шумов переключения диодов.

Снабберная цепь обычно представлена в виде конденсатора С1 и/или RC-цепочки R1C2. Задача конденсатора С1 – понизить резонансную частоту в том случае, если возникающие помехи при переключении диодов изначально имеют достаточно высокую частоту и не могут быть подавлены цепочкой R1C2 (речь идет о частотах порядка сотен килогерц). Если установлено, что помеха переключения диодов сравнительно низкочастотная (речь идет о частотах порядка десятков килогерц), то с ней успешно справляется только RC-цепь R1C2 и необходимости в дополнительном понижении резонансной частоты с помощью С1 не требуется.
Я провел измерения и вычисления по методике Джима Хагермана и могу показать, как выглядит то, о чем я рассказываю.
Вот так выглядит выходное напряжение обмотки трансформатора (красным кругом обозначено место возникновения помехи).
Выход вторичной обмотки трансформатора_2
Если рассмотреть его внимательно, то мы увидим там следующее:


Здесь видно наличие высокочастотной затухающей помехи на частоте порядка 26 кГц.
Если на этом этапе не применить никаких мер, то этот мусор будет мусором вашего аудиотракта. Но умные люди придумали способы подавления помех переключения диодов и после установки правильных демпфирующих цепей то же самое место выглядит вот так:

Мы видим плавный спад напряжения и отсутствие каких-либо предпосылок на колебательные процессы. Мой опыт и моя практика говорят о том, что все нужное, обычно не докладывают производители по ряду причин:

  1. не знают об этом и думают, что раз и так работает, то все делают правильно;
  2. экономят бюджет на дополнительных комплектующих;
  3. экономят время, так как процесс требует вмешательства настройщика и оценки глазками происходящих процессов, скажем так, ручная настройка, которая оценивается как ручной труд, который стоит денег.
26 лайков

А можно тут тихонечко спрошу? Имеет ли значение, в каком направлении подключать первичку тора к сети (фаза, нейтраль), и в каком направлении подключать вторичку к диодному мосту?

2 лайка

Конечно, нет. Не стоит угонять тему.

2 лайка

Я думаю Ян @Yan коснется этой темы, т.к. все знаем фаза это важно… ее слышно, но как правильно ее подключить, определить мало кто рассказывает (знает…) Подождем, рано или поздно до этого дойдете я надеюсь.

4 лайка

Собственно, в подтверждение слов автора: 1) уже имею «на руках» классическую плату Сигма11 - снабберы в виде конденсаторов есть, причём на каждом диоде диодного моста; 2) ещё в пути модифицированная китайцами плата (набор для сборки) Сигма11 с использованием готового диодного моста и в этом варианте, до него никаких снабберов нет. Так что, на Али, как обычно, выбор широкий и разнообразный :slight_smile:
P.S. На моём тороидальном трансформаторе (2х9v, 20 Вт) сопротивление первички 160 Ом, обе вторички по 1 Ому.

1 лайк

Я думаю, что это вполне уместно обсудить сейчас, чтобы потом уже не возвращаться к этому вопросу.

Имеет значение. Здесь важно понимать, что нейтраль сети и провод защитного заземления имеют гальваническую связь (где-то далеко на подстанции они сходятся в виде глухозаземленной нейтрали), поэтому фаза всегда будет отличаться от нейтрали.
Теперь, если мы представим себе как первичная обмотка намотана на трансформаторе во много-много слоев, то будет понятно, что первый вывод обмотки находится где-то глубоко внутри (будем считать, что он ближе к сердечнику), а последний вывод обмотки находится снаружи трансформатора. Теперь мы размещаем трансформатор в корпусе, корпус согласно правилам безопасности подключен к шине защитного заземления и рассматриваем два варианта:

  1. Фаза подключена к началу первичной обмотки (к первому витку/самому внутреннему проводу). В этом случае фаза, которая наводит максимальное количество помех, располагается между корпусом, который выполняет функцию экранирования и последним слоем обмотки трансформатора, который подключен к нейтрали и также выполняет своеобразную функцию экрана. В этом случае все наводки сосредоточены внутри. Такое включение является правильным и наводит наименьшее количество фона в окружающее пространство. Теперь второй случай.
  2. Фаза подключена к концу первичной обмотки и является последним слоем обмотки, расположенной в верхней части трансформатора, в то время как первый вывод обмотки подключен к нейтрали, которая в свою очередь находится в непосредственной близости с корпусом, подключенным к защитному заземлению. В таком включении нет экранирующего действия за счет последнего слоя обмотки трансформатора и все наводки как навыворот излучаются в пространство. Такой вариант, разумеется, считается нежелательным.

Учитывая тот факт, что вторичная обмотка гальванически развязана, то для нее уже не существует такого понятия как фаза или нейтраль - оба вывода вторичной обмотки равноправны.

для определения можно использовать детектор скрытой проводки или индикаторную отвертку, которая работает по принципу определения интенсивности наведенного напряжения. Что-то типа этого. По интенсивности писка такого индикатора можно определить где находится фаза (внутри или снаружи) и обеспечить правильную фазировку трансформатора.

10 лайков

Спасибо, разьяснили, теперь осталось найти это начало обмотки, которое Торэл не маркирует к сожалению. Зато у Торэла в отличии от Талемы первичка намотана поверх вторички, и он абсолютно молчалив и не гудит, как Талема.

1 лайк

И это правильно, потому что первичная обмотка должна иметь минимальное выходное сопротивление. Количество витков и в том и в другом случае одинаково, а вот длина витка меньше. Длина провода вторички, намотанной первой, значительно меньше длины провода вторички, намотанной поверх первички.

Есть ли влияние параметра “время обратного восстановления” к благозвучности получаемого ЛБП? При этом множество удиофилов считают диоды Шоттки неблагозвучными, хотя их Trr=0, где правда?

Частота не больше на порядок? Ведь 20-100 килогерц легко отработают даже электролитические конденсаторы.

У многих они сходятся уже в щитке на лестничной площадке.

а в случае двух проводной сети? без заземления. Обязательно организация зануления?
Живу в старом доме и нет у меня отдельной земли.

Уже устали рассказывать… Фазировка первичной обмотки силового трансформатора. - YouTube

Они равноправны с точки зрения инженерного подхода, но с нашими железками этот номер не проходит.
Направление вторички так же важно :slightly_smiling_face:

2 лайка

Понимаю если-бы Вы рассказывали, а так… с чего усталость?