Навигация по сайту Моя кладовка

Раздельное питание УМЗЧ

 

Рассматривая интуитивно, кажется очевидным, что если для каждого канала усилителя сделать свой абсолютно независимый источник питания, то будет намного лучше - каналы перестанут быть "завязаны" через общий источник питания. Однако городить два силовых трансформатора не всегда возможно - либо дорого, либо со свободным местом проблемы... Все же такой вариант я когда-нибудь рассмотрю, но сразу скажу откровенно, что два трансформатора - это не идеальное разделение: трансформаторы ведь подключены к одной сети!..

Есть еще вариант. К одному трансформатору подключить два (для стерео усилителя) выпрямителя с фильтрами. От одного запитать один канал, а от другого - другой:

Поскольку "просадки" напряжения вызваны в основном разрядом конденсаторов фильтра, то такое раздельное питание по идее должно быть полезно - нестабильность питания в одном канале мало проникает в питание второго. Вот пример работы такого "двойного" выпрямителя, нагруженного на резисторы:

В канале 1 (синий) сопротивление 24 Ом и пульсации малы. Главное, что минимальное напряжение при просадке составляет 19 вольт. можно считать, что этим напряжением и питается усилитель. Во втором канале (красный) нагрузка 6 Ом. Пульсации намного больше и минимальное напряжение равно 16,8 вольт. Следовательно даже если во втором канале будет клиппинг от перегрузки, на первый канал это подействует мало и там сигнал будет воспроизводиться с большей амплитудой, чем во втором.

С другой стороны, современные усилители слабо чувствительны к нестабильности питания, а усилитель, воспроизводящий музыкальный сигнал - это совсем не то, что простой резистор в нагрузке. И может быть все эти ухищрения напрасны?

Для проверки - есть ли разница в питании стереоусилителя от общего блока питания или питании каждого канала от собственного выпрямителя с фильтром, я собрал такую схему:

В разомкнутом положении переключателя, каждый канал питается от своего источника. При замыкании выключателя оба источника соединяются параллельно, т.е. получается один общий источник для обоих каналов. Выключатель и провода имеют очень маленькое сопротивление.

Возможностей для хорошего правильного прослушивания (нужен двойной слепой тест) у меня не было. В небольшом слепом тестировании разницы не было, но повторяю - условия были не очень... И усилители на TDA7294 - вполне возможно слишком слабые, чтобы что-то заметить.

А вот инструментальные измерения я произвел.

1. Проникание сигнала из одного канала в другой. В один канал подавался сигнал с таким уровнем, чтобы на выходе было напряжение 20 вольт амплитуды. В другом канале измерялся уровень сигнала этой же частоты (чтобы не считать шум и помехи).

В общем, различия небольшие. И сам уровень проникания и различия больше на низких частотах - из-за того, что емкости фильтра небольшие (хотя при зпапрпллеливании получается 10 000 мкФ - вполне прилично!) и низкие частоты не так хорошо сглаживают. В любом случае расслышать сигнал такого уровня невозможно, его даже измерить нелегко. Но идея подтверждается: раздельное питание - лучше. Только уж совсем нанемного!

2. Взаимные модуляции одного канала другим. В один канал подавалась частота 800 Гц и устанавливалось выходное напряжение 20 вольт амплитуды. В другой канал подавалась частота либо 30 Гц, либо 170 Гц. Такой же амплитуды на выходе. Измерялись комбинационные суммарные и разностные частоты в первом канале и выбиралось наибольшее (наихудшее) значение.

Опять же, на низких эффект больше из-за снижения фильтрующих свойств конденсаторов. А разница в способе питания - сами смотрите - мизер! Хотя раздельное опять-таки оказывается лучше.

3. "Искажение" коэффициента THD соседним каналом. Делается это так: в один канал я подаю сигнал одной частоты, а во второй канал - сигнал вдвое большей частоты. Что при этом происходит? Сигнал из второго канала проникает в первый, и для его сигнала является второй гармоникой. Следовательно, если я измерю Кг в этот момент, то он получится больше, чем есть на самом деле, т.к. к естественным гармоникам канала прибавится сигнал, пришедший из второго канала. Естественный Кг = 0,04%. А "наведенный":

Здесь особенно заметна разница на низких частотах между общим и раздельным питанием.

Возникает вопрос: почему "наведенный" Кг оказался в 100 раз больше реального? А дело здесь в том, что оба канала в этом случае одинаково нагружают трансформатор (амплитуда сигнала при измерениях близка к максиальной), и просадки напряжения в нем происходят синхронно с сигналом. А дальше обычная связь по питанию. Вполне возможно, что и сопротивление сети влияет на результат.

Выводы. Да, раздельное питание чуть-чуть лучше общего. Но настолько чуть-чуть, что вы скорее всего никакой разницы не заметите. Разве что в усилителях очень высокого класса. В TDA72хх и "Холтонах" можно не заморачиваться.

Есть три варианта раздельного питания. Один из них мы сейчас разобрали:

Видно, что кроме разряда конденсаторов, на выходное напряжение питания влияет падение напряжения на элементах, предшествующих выпрямителю. Поскольку через эти элементы протекает ток обоих каналов, то создается "завязка" между ними и идеальное разделение невозможно.

Второй вариант - один трансфоматор с раздельными вторичными обмотками:

Тут есть небольшой выигрыш - проходное сопротивление общей части транса (первичной обмотки) примерно вдвое меньше, чем всего трансформатора в целом. Я испробую и этот вариант (попозже), но ИМХО большого выигрыша можно не ждать.

Третий вариант - поставить отдельные трансформаторы на каждый канал. Это несколько улучшит ситуацию. Но судя по величине цифр, приведенных выше - очень ненамного. Хотя и этот вариант я проверю . Только помните, что силовые трансформаторы включаются в розетку, а у нее тоже может быть довольно большое сопротивление, которое сведет на нет все ваши усилия улучшить звук таким способом (Rсети на рисунке). В самом конце я расскажу, как измерить качество розетки при помощи утюга.

Все вышесказанное относится к усилителям мощности с нестабилизированным питанием. Применять раздельное питание к предварительным усилителям (или усилителям напряжения УМЗЧ, если у них отдельное питание) смысла нет - там скорее всего питание стабилизированно, а значит взаимное влияние каналов друг на друга через источник питания отсутствует в принципе!

А сейчас - одна маленькая хитрость, которая позволит с общим блоком питания получить такие же хорошие результаты, как и с раздельными.

Дело в том, что при конструировании усилителей все хорошие конструкторы размещают дополнительные конденсаторы фильтров питания в самом усилителе. Обычно емкость таких конденсаторов 1000 мкФ и больше и расположены они прямо рядом с усилительными элементами, так, что сопротивление проводников от этих конденсаторов до транзисторов/микросхем очень-преочень мало (я так всегда делаю ).

Поэтому если у вас такие вот очень правильно сделанные усилители, то питание для них можно устроить вот по такой схеме:

Провода от источника к каждому усилителю идут свои. Хорошего сечения (не экономьте, но и без излишеств), обязательно свитые "косичкой" (и минимальной длины, и проложенные так, чтобы они были подальше от входных цепей, и прочее, прочее, прочее...). Не экономьте на конденсаторах С1 и С2 - они кроме того, что фильтруют питание и поддерживают напряжение постоянным, они еще и фильтруют помехи по питанию, пытающиеся пройти из одного канала в другой. А конденсаторы в самом усилителе образуют вполне достаточние "раздельное" питание, которого хватает в большинстве случаев. Их емкости в 1000...3000 мкФ для этого хватает.

Ну и наконец...

Как проверить качество розетки при помощи утюга. Для этого потребуются утюг, тестер и сама розетка (ее нужно частично разобрать, чтобы мерять напряжение при включенном утюге, либо использовать тройник). Для начала вы измеряете напряжение в розетке на холостом ходу - U0. Потом измеряете сопротивление утюга - Rу. Потом включаете утюг в розетку и (ОСТОРОЖНО!!!) измеряете в ней напряжение еще раз - U1. Дальше все числа подставляете в формулу:

Rрозетки = Rу ( U0 / U1 - 1)

Если получится более чем 2...5 Ом - это плохо, никакое раздельное питание (даже с отдельными трансформаторами) вам не поможет - взаимное влияние каналов будет происходить через питающую сеть 220В.

 

07.07.2009

 

Яндекс.Метрика

Счетчик