Daleko najveći broj izlaznih stepena današnjih audio
pojačala se napaja iz ispravljača sa više-manje istom topologijom. Pod pojmom
"ispravljač" ovde se podrazumeva čitav sklop za napajanje sa mrežnim
transformatorom, diodama za ispravljanje, elektrolitima i ponekad sklopovima za
stabilizaciju napona. U tutorijalu o audio napajanjima koji će te naći na ovom
sajtu, se već govorilo o osnovnim postavkama pa to ovde neću ponavljati.
Zbog različitih trendova zadnjih godina, dobar broj mlađih ili manje iskusnih
audio-entuzijasta i samograditelja je često u dilemi kakav izvor napajanja im
treba za gradnju nekog pojačala koje su odabrali kao svoj sledeći poduhvat.
Pažljiv čitalac malopre pomenutog tutorijala bi na osnovu toga što je tamo
rečeno trebalo da je sposoban da odredi recimo kakav i koliki transformator mu
treba, koliko kapaciteta itd... itd... Međutim, zabuna postoji u zadnje vreme i
oko potrebe za stabilizacijom napona iz izvora jer se to u zadnje vreme dosta
propagira na mnogim WEB-sajtovima. Moj stav po tom pitanju proistiće iz mog
ličnog dugogodišnjeg iskustva i donekle se razlikuje od jednog dela današnjih
modernih tokova. U svakom slučaju, moje ideje i stavovi nikoga ne obavezuju pa
će se svako od vas vec prikloniti onome što mu više prija.
Najveći deo pojačala čak i HighEnd klase NEMAJU stabilisano napajanje za izlazne
stepene što smatram i normalnim i opravdanim. Za SVAKI audio pojačavač se može
uraditi stabilisano napajanje i ni jedan neće zbog toga lošije raditi ili
zvučati. Promena (ako je, zbog dodavanja stabilizacije, ima) može biti samo u
pozitivnom smislu ali je mnogo češće to plod neke vrste autosugestije koje
nekada nismo svesni a nekada ne želimo da je priznamo. Istini za volju treba
reći da realno postoji jedan broj slučajeva u kojima stabilisanje izlaznog
napona iz ispravljača može i realno poboljšava krajnji rezultat i to se najčešće
događa u slučaju lošeg dimenzionisanja ispravljačkog dela.
Jedan broj današnjih pojačala ima po koncepciji odvojeno tj. zasebno napajanje
(najčešće sa višim naponom) za predstepene u okviru samog izlaznog pojačala. Ti
se stepeni popularno zovu "naponski deo" i za njega je i korisno i opravdano
uraditi stabilizaciju i to što bolju, jer su ti stepeni mnogo osetljiviji i na
varijacije napona i na eventualne "primese" kao što su šum i brum "utisnuti" u
jednosmernu komponentu a sve se to dodavanjem dobre stabilizacije, ili potpuno
eliminiše ili svodi na tako zanemariv nivo da više praktično ne može imati
negativnog uticaja.
Ovde predloženi izvor napajanja (PSU kako ga sada već svi zovu, a što potiče od
izraza Power Supply Unit) je zamišljen kao univerzalno primenjljiv za gotovo
bilo koje današnje pojačalo budući da se gotovo bez izuzetka sva napajaju
simetričnim naponom. Svakako, za različite izlazne napone i struje će biti
neophodno da se karakteristike nekih komponenata promene i prilagode tim
konkretnim zahtevima. Ovde prikazani primer je rađen za izlazni stepen
koji je tražio 42V za sam izlaz i 55V za "naponski deo".
Najveći deo šeme će, verujem, svima biti jasan pa ću
se zadržati samo na nekim detaljima koji možda nisu sasvim uobičajeni ili često
viđeni. Između priključka na gradsku mrežu i primara trafoa se osim
standardnog i neizbežnog prekidača za uključenje celog uređaja, nalazi još
nekoliko korisnih elemenata. MOV je Metal Oxyde Varistor i služi da eliminiše
naponske pikove kojih često ima u mreži usled uključenja i isključenja većih
potrošača a naročito elektromotora. Uprošćeno rečeno, u normalnom radu on nema
niti vrši ikakav uticaj jer ima osobinu da se pri naponima nižim od onog za koji
je namenjen (u ovom slučaju 275V) on ponaša kao vrlo veliki otpor. Kada napon na
njegovim krajevima pređe predviđenu vrednost on momentalno smanjuje unutrašnji
otpor i na taj način praktično ograničava te prenaponske udare. Treba ga
uvek koristiti na ulazu ispravljača i trebalo bi da može da se nabavi u
svakoj boljoj prodavnici komponenata i nije skup, a ako baš ne možete da ga
nađete, slobodno koristite neki (ISPRAVAN!!!) iz neispravnog kompjuterskog
PSU-a veće snage. Prepoznačete ga po tome što liči na disk-keramički
blok kondenzator samo je obično nešto veći i deblji i, što je karakteristično,
najčešće svetlo-plave boje.
Tri paralelno vezana otpornika od 47oma/9W služe da ograniče
takozvanu "inicijalnu struju" u momentu uključenja uređaja jer su tada glavni
veliki elektroliti prazni pa se praktično ponašaju kao kratak spoj. Budući
da ti otpornici trebaju samo prvih sekund...dva...tri, predviđeno je da se
po isteku tog vremena oni kratkospoje i to obavlja 24V-ni relej kontrolisan
tiristorom i pripadajućim elementima. Vrednosti tih komponenata zavise od
konkretno korišćenog napona na sekundaru trafoa pa su označene zvezdicama što
znači da ih u svakom konkretnom slučaju treba eksperimentalno odrediti. Vreme
koje će proteći od momenta uključenja do momenta kratkospajanja tri otpornika i
puštanja punog mrežnog napona na primar, će zavisiti uglavnom od odnosa
vrednosti otpornika i elektrolita u gejtu tiristora i što su njihove vrednosti
veće, to vreme će biti duže.
Sklop za napajanje snažnih izlaznih tranzistora ili FET-ova u pojačalu je rešen sasvim
standardno i bez stabilizacije. Njega čine mostni ispravljač sa 4 diode tzv.
GREC i dva niža glavnih elektrolita od po 4700uF kojima su paralelno dodati blok
kondenzatori od po 470nF. Napon elektrolita će svakako zavisiti od napona
napajanja koji je potreban izlaznom stepenu i bilo bi dobro da su za napon barem
10-15% viši od napona koji će u radu na njima vladati. Za većinu pojačala do
nekih 100-150W će ovaj broj i ukupni kapacitet elektrolita biti dovoljan. Jedino
kada se traže i očekuju baš vrhunske karakteristike pojačala, ili ako se napaja
pojačalo u klasi A, treba koristiti više kapaciteta nego što je na šemi. Uloga
blokova parelelno svakom elektrolitu je objašnjena u tutorijalu koji je pomenut
na početku ovog teksta.
Jedan broj pojačala je tako rešen da postoji potreba da mu se ulazni tzv. "naponski" deo
napaja višim naponom od izlaznog stepena za pojačanje snage. Taj napon je obično
viši za nekih 7..8V pa ponekad i do 15V od "glavnog" napona. Da bi se on dobio
potrebno je da mrežni trafo ima u svakoj polovini sekundara "domotano" još
navoja ali dosta tanjom žicom ili da se za napajanje "naponskog" dela koristi
potpuno zaseban izvor sa sopstvenim malim transformatorom. Srećom postoji i
treće rešenje koje je obično najzanimljivije samograditeljima a to je zasebno
ispravljanje i udvostručavanje postojećeg napona sekundara. Na ovaj način otpada
potreba za naručivanjem posebno motanog trafoa ili za celim zasebnim
ispravljačem jer oba rešenja traže i povećana novčana sredstva. Pomoćni viši
naponi dobijeni na ovaj način (udvajanjem) nisu sposobni za veća opterečenja
odnosno struje ali na sreću to za predstepene i nije potrebno jer struja tu
retko dostiže 50tak miliampera po grani. Kod ovog ispravljača je korišćen upravo
taj način dobijanja pomoćnih viših napona. Rešenje je vrlo jednostavno i
pouzdano i puno puta provereno u praksi a može se dodati svakom postojećem
izvoru napajanja slične konfiguracije. Tako dobijeni napon nije dovoljno
stabilan da bi direktno služio za napajanje predstepena. Zbog toga se u svakoj
grani nalazi i po jedan mali ali vrlo dobar promenjljivi stabilizator sa kojim je
moguće menjati stabilisani izlazni napon u dosta širokim granicama. Svakako, ako radite izvor napajanja
za napone koji su dosta različiti (viši ili niži) od ovih datih na šemi, biće potrebe
da se neke vrednosti elemenata malo koriguju.
Za ceo ovaj projekat nisam razrađivao nikakvu pločicu jer to nije bilo
praktično. Nemoguće je znati kakve elektrolite će neko naći i koristiti, kakav
mu je raspored i raspoloživi prostor u kutiji itd. pa nije bilo logike da radim
pločicu. U ostalom, šema je toliko jednostavna da bi pomalo bilo bruka da neko
ko je sposoban da uradi pojačalo nije sposoban da projektuje i uradi ovako
jednostavnu pločicu. Jedino je sklop sa udvajačima i stabilizatorima više-manje
univerzalan i bez potrebe za promenama (izuzev vrednosti nekih elemenata), pa
prilažem moju verziju pločice koja sadrži sve komponente uključujući i
stabilizatore za obe strane napajanja.
*** OBRATITE PAŽNJU *** da su na
šemi redni tranzistori u stabilizatorima označeni kao MJE340 i MJE350
a na pločici su MJE15030 i MJE15031. Šema će isto raditi i sa
jednim i sa drugim parom ali je pločica rađena za ovaj drugi par i ne
možete umesto njih u isti položaj staviti MJE340/350 jer se raspored nožica razlikuje, odnosno, kod ta
dva tipa tranzistora Baza i Emiter su zamenili mesta pa se 340/350
moraju postaviti okrenuti-rotirani za 180 stepeni!!! To znači da im metalna površina sa
zadnje strane treba da "gleda" na one Zenerice od 10V dok 15030/15031
treba postaviti baš onako kako je to na rasporedu predstavljeno. Raspored je inače
dat kao da je gledano sa strane komponenata.
DODATAK
Za one koji baš ne mogu bez stabilizacije evo predloga šeme za stabilizaciju
"glavnog" napajanja tj. napajanja završnih stepena nekog izlaznog pojačala. Opet
važi ista opaska kao i maločas: ako ovu šemu koristite za dosta drugačije napone
od ovih koji su dati u primeru, biće za optimalan rad potrebno da se vrednosti
nekih elemenata malo koriguju, no to će te već morati sami da odradite. Nije
apsolutno neophodno da se slepo držite tipova tranzistora koji su dati, jer će
ovo sigurno lepo raditi sa još mnogim drugim tranzistorima. Bitno je da se glavni redni
darlingtoni nalaze na hladnjacima jer će se kod većih
snaga pojačala i oni grejati mada ne previše. Postoji samo jedan trimer kojim se
podešavaju OBA izlazna napona (i pozitivni i negativni u isto vreme!). U stvari podešava se
pozitivna grana regulatora, dok negativna uvek automatski prati promene pozitivne strane i proizvodi
tačno isti toliki negativan napon. U datom primeru je izlazni napon ±42V
a ulazni se može kretati u granicama od ±48V do ±56V, i ne
bi valjalo da bude ni niži ni viši od ovih granica. Ako radite za neke
druge napone, važno je da taj ulazni napon bude i pri najvećoj struji potrošnje
viši za barem 5V od izlaznog, ali sa druge strane, zbog disipacije odnosno
grejanja rednih darlingtona, ne bi valjalo ni da je razlika
ulaznog i izlaznog napona veća od nekih 12 do 15V!
