Я уже давно уже задумал сделать батарею из 12 Вольт аккумуляторов для того, чтобы питать небольшие усилители или макеты, где не требуется больших напряжений и токов, или где важно иметь напряжение без пульсаций. И вот, где-то год назад я купил 12 таких вот, в Китае сделанных аккумуляторов
и сделал их батарею, которая в зависимости от степени зарядки дает 140 – 160 Вольт. Но потом, когда я ее подсадил, стал вопрос – а как эту батарею зарядить ? Из литературы я узнал, что заряжать свинцовые аккумуляторы включенные последовательно не рекомендуется. Что же делать ? Перекоммутировать все, и потом, снова вернуть обратно ? Когда аккумулятор один, ну два – нет проблем. А когда их 12 ? И я собрал вот такую вот схемку, которая очень облегчила мне обслуживание этой батареи. Пришлось, правда, добавить еще 12 реле на 12 вольт с двумя группами контактов, 12 диодов ( любые кремниевые на 2 А, я использовал 1N5822, но можно и что-то по-проще ). Для того, чтобы при зарядке на сидеть у батареи и не подкручивать рукоятку блока питания, я сделал стабилизатор тока на биполярном транзисторе КТ892 ( просто был под рукой – сюда вполне сгодится любой установленный на радиатор среднего размера КТ827, КТ829 с любой буквой ). Если поставить указанные в схеме детали, то ток стабилизации получается около 2 ампер, если нужно его уменьшить, поставьте 3 или два диода вместо четырех, а если увеличить – то добавьте один – два. Зарядному устройству надо подавать на вход 20 – 21 вольта постоянного напряжения, можно от стандартного БП ( у кого есть ), можно от простейшего самодельного, состоящего из понижающего трансформатора на 15 вольт, выпрямительного диодного моста и конденсаторов. Как реле подойдет любые с двумя ( и более ) группами контактов, рассчитанные на 12 вольт VDC. У меня использованы РЭС22. Неплохого качества китайские реле можно купить на е-Вае по 2 – 3 доллара за штуку.
Зарядка заканчивается при достижении 14,7 вольта на контактах аккумулятров, по идее надо будет схему дополнить устройством автоматического отключения зарядного устройства. Полностью заряженный аккумулятор, отключенный от зарядного устройства ( но не нагруженный ) должен показывать на своих зажимах около 13,2 – 13.5 вольта, то есть вся заряженная батарея в режиме “холостого хода” будет давать около 160 – 165 вольт. Подзаряжать батарею нужно, когда ее общее напряжение снизится до 140 вольт. Важно иметь ввиду, что зарядку ( как и тренировку ) аккумуляторов нужно проводить в теплом помещении, лучше при примерно +20 градусов. При низкой температуре емкость батареи и выдаваемое ею напряжение немного снижается.
В заключение – схема и фото самой батареи со стабилизатором тока, на фото батарея как раз включена на зарядку ( на схеме – наоборот ):
Вовсе не из желания как то улучшить звук этого миниусилителя, а просто для увеличения громкости ( чувствительности ) с лампой 6SN7 RCA на раскачке – в мой макет ( смотрите более раннюю публикацию http://klimanski.com/?p=1784) был поставлен анодный дроссель вместо 100К резистора в первоначальной схеме и получилось вот такое:
А вот фото дросселей, купленных на е-Вае, но может быть можно поставить и первичку от любого малогабаритного SE выходника типа ТВЗ1-9, только хорошо бы убрать ( или сильно уменьшить ) толщину прокладки в магнитопроводе для увеличения индуктивности первичной обмотки.
От сделанных изменений звук усилителя несколько неожиданно для меня не только стал громче ( это и ожидалось ), но заметно прибавил рельефности музыкальным образам и сделал бас несколько более упругим и энергичным ( некоторые называют такое его преображение почему-то “мясом” ). Но особенно интересным мне теперь показалось звучание фортепьяно. Как тут не вспомнить Шишидо с его хорошо известным тезисом, что “…теперь я могу честно признаться, что не знаю, почему схема с межкаскадным трансформатором звучит лучше….”. Я конечно не Шишидо, и тем более не могу объяснить, почему замена резистора 100К на дроссель так сильно изменила звук к лучшему… Но – факт. Ооочень рекомендую попробовать. В качестве выходного подойдет любой малогабаритный SE трансформатор с сопротивлением первички от 5 до 12 К, например, ТВЗ-1-9, ТВЗШ и т.п. Вместо диодного выпрямителя рекомендую поставить 6Ц5С ( или его аналог 6Ц4П ), правда, при этом надо будет другой сетевой трансформатор с двумя анодными обмотками по 300 Вольт.
Правда, как и всегда это бывает с трансформаторами и анодными дросселями, при первом включении необходимо минимум 2 – 3 часа ( а лучше – часов так 10 ) “прогрева” усилителя музыкой – нельзя забывать об этом. В заключение – остальная аппаратура использованная при прослушивании: источник – ламповый FM тюнер Fisher 90-B, акустика – открытые экраны на Visaton B-200 с активным басовым оформлением TQWT( статью об этих колонках можно найти в разделе Акустика ), все это было в моей спальне 18 кв. метров. Как источник тоже пробовал СД-плейер Денон, слушал тест-диск нр 2 от Профетмастера и 11-ю симфонию Шостаковича, часть 4-ю, в исполнении Лондонского Симфонического Оркестра ( запись 2002 года, дирижер М.Ростропович ). Во втором произведении при великолепной сцене ярко и сочно звучала барабанная дробь и на фоне струнных хорошо прорисован каждый духовой инструмент, и особенно перкуссия. Удар барабана с последующим раскатом литавров в середине произведения просто заставляет содрогнуться – настолько все это натурально. А финал даже слушал дважды. Фантастика. От Профетмастера понравился Градский – несмотря на концертную запись – прекрасное стерео и ощущение пространства зала, также очень хорошая передача своебразного тембра голоса этого выдающегося певца и композитора. Вообще хочу отметить особенную, детальную и рельефную пространственную проработку практически всех треков этого тест-диска, причем звук детальный и очерченный, причем иногда холодно-четкий, а там где нужно – с теплой эмоциональной окраской. А это как раз то, что я особенно ценю в записях и усилителях – я могу многое простить записи и аудиосистеме – но к плоскому безликому звуку я быстро теряю всякий интерес. А тут я прослушал весь диск и в каждом треке есть свой шарм. Даже Рамштайн который сам по себе мне – не очень, и то прослушал весь, отметив неплохой вокал и даже внутренне похвалил Дарлинг за способность петь и тяжелую музыку и даже подкрутил погромче. А вступление в треке Патрисии Барбер и раскаты грома в Storm2 очередной раз сразили меня своим басом и очень неплохой динамикой. Прекрасна гитара второго трека Бреговича – чистый, богатый тембрально, динамичный и эмоционально притягивающий звук. А от вокала четвертого трека в самом деле – прямо мурашки по коже…. Великолепный тест-диск ! Ну, и конечно Дарлингу – БРАВО !
Справедливости ради – замечание о недостатках усилителя. Мне показалась несколько бедноватой прароботка ВЧ, особенно на низкой громкости. Это, похоже, что может следствием незаблокированных электролитов в катодах обоих каскадов. Ну, и виолончели ( те, что на втором плане ) в Апокалиптике мне не показались натуральными. Но это я отношу к особенностям АЧХ Висатона.
Дополнено 19 декабря 2012г. Сегодня попробовал улучшить отдачу в верхнем регистре и – удачно. Я убрал катодное смещение у 6SN7 и вместо него поставил трех-вольтовые батарейки типа CR2032.
По поводу где лучше ставить батарейку – в катод или в сетку – я уже давно для себя решил, однозначно, надо делать именно так, как указано на схеме выше. Трек нр 7 Патрисии Барбер из тест-диска нр2 от Профетмастера теперь зазвучал точно и детально по ВЧ. Конечно, вы наверно помните, что сделал несколько УНЧ на 2А3 ( в частности, смотрите http://klimanski.com/?p=490, там же есть комментарии по поводу способа включение батарейки смещения ), которая обладает непревзойденной способностью рисовать очень детальные верха, поэтому признаюсь, что дарлинг в этим смысле на 10-ку не вытягивает. Но 7-8 поставить можно. А если не сравнивать с 2А3 , то звучит просто отлично – и все тут. Ну и низы стали четче – Ирландская мелодия с барабанами зазвучала выразительнее. И Ирландский гимн, кстати – тоже. В который раз убеждаюсь в простой истине – нельзя в предварительных каскадах с катодным смещением ставить электролиты – никакая их блокировка неэлектролитами не помогает. Надежно помогает только одно – перемычка… Ну, или цепь ООС иногда….
Вечерком послушал Градского на виниле – диск “Экспедиция” 1990 года, Апрелевский з-д ( вертушка REGA, головка MM Nagaoka MP500, корректор – свой самодел ). Очень понравилась “Баллада о лицах….”, великолепная гитара и эмоционально заряженный вокал Автора. Когда поет Градский трудно ему не поверить. Другая сторона пластинки. “Мы не ждали перемен” тоже шикарный вокал, отлично очерченное пространство. Оно еще шире в “Он так любил”. Вообще-то, мне так показалось, диск имеет небольшой перекос в тональном балансе в сторону верхов. Но может это сделано сознательно ? От этого он кажется как бы светлее…несмотря на острое и в общем мрачноватое его содержание… На сладкое – “Антиперестроечный блюз” . Чудная пластинка. Вроде пора спать ( 11-00 ) но хочется послушать что-то еще. Это – признак хорошего звучания аудиосистемы. Это как наркотик. Нет сил оторваться. Поставил ноктюрны Шопена в исполнении Евгения Светланова ( Московский Опытный Завод “Грамзапись”, 1981 ). Светланов более знаменит как дирижер, но тут он показал себя как великолепный пианист. И запись тоже очень хорошая, с отличной рельефной передачей тембрального богатства фортепьяно и с подчеткнутым эмоциональным музицированием солиста. Хотел найти это на Ютубе, но к сожалению там вообще мало записей игры Светланова на фортепиано. Полушал ( компьютер был подключен к усилку через USB порт и простенький ЦАП ) Рахманинова Вокализ http://www.youtube.com/watch?v=80o0j4mtjRc – мне очень нравится игра Светланова и я оставил свой “большой палец вверх” под номером 33, будет время – послушайте тоже.
Дополнено 25 декабря. На одном из аудиофорумов я читал о том, что батарейка, включенная в сетку последовательно делает звук резким. Я тоже замечал этот эффект. Должен сказать, что “резкость звука” – это и хорошо и плохо. Если это крикливость, резонансная резкость – то это плохо. Если это – разрешающая способность, четкая очерченность образов – то это хорошо. Лично я после того, как поставил батарейку в первую очередь и в намного большей мере ощутил именно “хорошую” резкость. Но справедливости ради должен сказать, что небольшие крикливые нотки я тоже услышал. Но теперь – самое интересное – после часов так 10 работы схемы ( где-то неделю уже Дарлинг услаждает мои уши ) я уже этих крикливых ноток не слышу СОВСЕМ !!! Выходит, что надо прогревать звуком и батарейки тоже ! И еще одно наблюдение – схемы без ООС позволяют особенно рельефно ощутить звуковую сигнатуру компонетов тракта. Схемы, где есть ООС играют намного более слитно и там сигнатура отдельных компонентов нивелируется.
Пока мне не нужно было заниматься намоткой выходного трансформатора, тема измерений индуктивности катушек с сердечниками меня мало интересовала. Досаждала, конечно ненадежность китайских коробочек, претендующих на звание “измеритель индуктивности”, но теперь, когда я стал углубляться в этот вопрос, то оказалось, что они, эти коробочки, еще и дают разные показания при замерах на разных пределах измерений… А это наводит на нехорошие мысли, а главное – мешает систематической работе – непонятно, что ты замерил. Вот пример – у меня есть выходник 10К, который должен иметь индуктивность первички около 30 Генри. Посмотрите, что показывает тестер на пределе 20 Генри и что на пределе 200 Генри – ну что, как тут определять правильную цифру – голосованием ?
Я бы понял, если бы испытательная частота была разной – но нет, частота замера на этих пределах одна и та же – 100 Гц….Ну а если и тестер умер ( за 5 лет сейчас у меня уже третий ) – то все сделанные ранее замеры вообще повисают в воздухе… Пришел к выводу – нужен стандарт !
Еще несколько лет назад, когда я купил выходной трансформатор у одного старого японца, у нас возник с ним спор по поводу индуктивности первички. Я замерил его своей “китайской коробочкой” и получил 70 Генри, хотя японец утверждал, что там аж 160… Когда я спросил его, как он это измерил, то прислал мне вот такую совсем простенькую от руки нарисованную схемку измерений, сущность замера которой в пояснениях не нуждается.
Сделал все как мне сказал этот уважаемый японец-сан и получилось в точности 160 Генри…. Что же тогда замерил “измеритель индуктивности” ? Я замерил на осциллографе, что на пределах 200 и 20 Генри – китайский тестер генерирует 100 Гц, а на всех остальных диапазонах – 1000 Гц. То есть выясняется, что результат измерений зависит от частоты испытательного прибора. И еще оказалось, что результат замера также еще и зависит от величины приложенного напряжения…
Все это на превый взгляд как-то не вяжется с теорией – известно, что индуктивность катушки зависит от сечения сердечника, от количества витков и величины мю сердечника, но никак не от частоты и тем более не от величины приложенного напряжения. Но давайте не будем торопиться. В физике магнитезма есть такая формула зависимости магнитной индукции в сердечнике:
Bm = U * 10E(8) / ( 4,44*F*N*S )
где U – приложенное напряжение
F – частота переменного тока
N – количество витков в катушке
S – сечение магнитопровода.
Любой тестер ( испытатель ) подает на измеряемую катушку определенной величины и частоты напряжение, создавая в сердечнике некоторую величину магнитной индукции B. Проблема в том, что мю, то есть магнитная проницаемость сердечника мягко говоря, не является величиной постоянной, а точнее, сильно зависит от величины магниной индукции. Вот тут и становится понятно, отчего результаты замеров так сильно зависят от величин, которые вроде прямым образом на индуктивность влиять не должны – то есть от частоты и от величины приложенного напряжения. Так как величина мю с ростом величины магнитной индукции сильно увеличивается ( особенно при отсутствии зазора в магнитопроводе ), иногда в десятки раз, отсюда из приведенной выше формулы следует простое правило – результат замера индуктивности будет тем больше, чем ниже частота и чем выше величина испытательного напряжения. Поэтому всегда, когда идет разговор об индуктивности первичной обмотки выходного трансформатора, необходимо указывать, в каких условиях проводились измерения. Особенно это касается трансформаторов для двухтактников, где нет немагнитного зазора.
А раз все это так, получается есть смысл сделать замеры индуктивности первичной обмотки трансформатора не при каких-то отвлеченных значениях частоты ( в тестерах – это 100 или 1000 Гц в зависимости от диапазона ) и напряжения, а при тех значениях, которые реально будут иметь место в работающем транформаторе. Как это и делают японцы – на частоте 50 Гц и подают небольшое ( так называемое “малосигнальное” ) напряжение на первичку. В общем, у меня появилось желание сделать прибор по той примитивной схеме от японца, но только с цифровой шкалой для удобства пользования. Вот схема прибора:
На картинке – уже собранный вольтметр, который я купил на рынке в Риге за 8 Лат ( около 11 Евро ). У него четыре разрядные цифры, разрядную точку надо поставить между третьим и четвертым разрядом.
Детали. Нужен качественный сдвоенный потенциометр 50К, лучше логарифмический, идеально подойдет ALPS или аналогичный для аудиоприменения. Также надо точно подобрать резисторы R2 и R3. LM1085 можно заменить на LM317, напряжение питания вольтметра может быть любым в пределах 6.8 – 10 Вольт. Сетевой трансформатор – любой маломощный с примерно подходящими напряжениями на вторичной обмотке. Измерительный вольтметр может быть любой с входным сопротивлением не ниже 10М, с пределом измерений от минус 2 до плюс 2 вольта. На вторичной обмоке транфсорматора указано на схеме номинальное напряжение 6.3 вольта, но т.к. он работает практически на холостом ходу, то фактически там есть 7.1 вольта.
Как работает схема ? Есть два режима работы – “БАЛАНС” – балансировка сопротивлений измерительного потециометра Р1 и тестируемой индуктивности, при этом переключатель ( тумблер с двумя парами контактов ) S2 находится в положении, противоположном указанному на схеме. Когда достигнут баланс ( вольтметр показывает ноль ) , тогда переключатель S2 переводится в другое положение ( как показано на схеме ) – “ЧТЕНИЕ” и тогда можно прочитать значение индуктивности, так как потенциометр Р2, ( сдвоенный с Р1 ) будет показывать падение напряжения, в точности равное измеряемой индуктивности. Пределы изменений – от 3.2 до 159 Генри. Точность зависит от качества сдвоенного потенциометра Р1/Р2 и от точночти подбора резисторов R2 и R3.
Настройка собранного прибора. Вначале надо отбалансировать измерительный мост. В режиме “БАЛАНС” подключают к клеммам индуктивность около 10 – 20 генри ( любой дроссель ) и потенциометром 50 К ( Р1 и Р2 ) выставляют ноль на вольтметре. После этого замеряя тестером переменное напряжение на дросселе и на потенциометре Р1+ R2 и вращают движок подстроечника VR3, каждый раз подстраивая ноль на измерительном вольтметре добиваются того, чтобы измерительный вольтметр показывал ноль при равенстве измеренных тестером напряжений на дросселе и на ( R2+Р1). После этого переводят тумблер режима работы в положение “ЧТЕНИЕ” и поставив потенциометр Р2 на максимальное сопротивление, подстроечником VR2 устанавливают показание 159.2 ( т.е. 1.592 вольта ) Генри. На этом настройка заканчивается.
В заключение – фотографии законченного изделия.
Надо отметить, что данный прибор не претендует на высокую точность измерений. Он пригоден для примерной оценки индуктивности первички выходного трансформатора или индуктивности дросселя по принятому стандарту – 50 Гц и напряжении 5 вольт RMS на тестируемой индуктивности. Метод не учитывает активное сопротивление обмотки, Но даже если активное сопротивление не учитывать, все равно для большинства реально существующих выходных трансформаторов ошибка не превысит 2 – 3 %, что вполне достаточно для поставленной задачи. В случае необходимости можно поправку на активное сопротивление внести, учитывая, что Lcorret=Ract/(2*3,14*50 ), где Ract – замеренная величина активного сопротивления обмотки, и Lfact=L – Lcorrect, где L -показания измерителя.
Также, для повышения точности измерений первички двухтактных трансформаторов ( или любых индуктивностей без немагнитного зазора ) желательно прибор включать в сеть через стабилизатор напряжения, или, хотя-бы через ЛАТР. Для измерения дросселей и индуктивности первички однотактных трансформаторов в этом необходимости нет. Например, я провел пробный замер индуктивности первичной обмотки трансформатора TW60SE, так вот при изменении сетевого напряжения ( я пользовался ЛАТРом ) от 200 до 237 вольт ( 18 % ) расхождения в показании измерителя составило менее 3 %.
Я давно уже присматривался к очень красивой и мощной лампе 813 и к ней близкой ГК-71.
Вроде есть еще ГУ-13, но мне она живьем еще не попадалась… Мне нравится, что это пентод, и нравится, что он прямонакальный. Импортная лампочка 813 выигрывает немного по потребляемой мощности накала – 10 В 5 А против 20 В 3 А у ГК-71. Поэтому я выбрал 813 RCA, удалось на е-Вае купить новую за 50 долларов + доставка регистрированной почтой 30 долларов. Многие задают мне вопрос – зачем я занимаюсь такими сложными лампами ? Анодное высокое, высокое внутреннее сопротивление, сложности с накалом… Мои опыты с ГМ-70 убедили меня в том, что у мощного УНЧ есть свои плюсы. Прежде всего – он играет с почти любой акустикой. Другое преимущество не так очевидно, но как мне кажется, маломощные УНЧ имеют жанровые ограничения, чего лишены мощные прямонакальные лампы – они играют все. По крайне мере, сделанный мною ранее двухтакт на ГМ-70 http://klimanski.com/?p=1222 всеяден – он одинаково уверенно и интересно играет и камерную классику и хэви мэтл.
Из немногого того, что я нашел на Гугле, на этой лампе делали УНЧ, включая ее триодом:
и деньги за эти усилители хотят недетские – один из них, кажется китайцы продают за 6800 Евро и уговаривают, что это дешево… Зато первая из ссылок содержит немало полезной информации для того, кто немного знаком с английским и хочет построить УНЧ на ГУ-13 в триоде или ГМ-70.
Вчера я собрал макет – 813-ю включил пентодом. Почему именно пентодом ? Ну, в в первую очередь – люблю я пентодный звук ! Хотя сейчас слушаю Дарлинг на триодах ( см. публикацию http://klimanski.com/?p=1784 ) , мои лучшие усилители, звук которых мне понравился больше всего – собраны все-таки на пентодах – 1П33С, 6П7С, EL34, 6П3С-Е ). И вообще – мало разве есть триодов ? Поэтому включать такие шедевры конструкторской мысли как пентоды в триодном режиме – это непозволительное упрощение, кощунство, если хотите. Или это – примерно тоже, что гнать самогон из французского коньяка…. Извините, конечно, я ничего плохого про самогон сказать не хотел…. Есть ведь любители… Да и сам я – нет нет – да и включу 6П6С в триоде, вот как и в этой схеме ниже, кстати. А вот, если угодно, – и мнение авторитета:
«…Экранированные лампы ( пентоды, лучевые тетроды ) по ряду таких важных показателей, как коэффициент полезного действия, выходная мощность ( при заданной мощности катода ) и чувствительность значительно превосходят триоды, применение которых в однотактном каскаде практически нецелесообразно….» ( Войшвилло Г.В. Руководство по проектированию усилителей звуковой частоты. Ленинград, 1958. ).
К тому же. Есть любители схем без ООС – якобы она портит звук. Тогда давайте отказываться и от триодов. Триод – это электронная лампа, в которой ООС имеется уже внутри, то есть заложена в самой ее конструкции http://www.audioworld.ru/Books/Tubes/tub_02.html .
Теперь о схеме. Для стабилизации напряжения на второй сетке я взял три лампы СГ4С, в сумме 450 вольт. Кому-то покажется многовато, однако замечу две причины, почему я решил сделать именно так. Первая – при низких напряжениях на второй сетке трудно получить в однотакте реальную мощность не заходя в облать положительных потенциалов на первой сетке. Вторая причина – посмотрите, какую огромную мощность по паспортным режимам удается получить от этой лампы в телеграфном режиме ! Поэтому в сравнении с телеграфным режимом работу в реальном УНЧ ( если без токов первой сетки ) в первом приближении можно приравнять к статическому режиму и 450 вольт на второй сетке ( если конечно не превышать остальные предельно допустимые режимы ) – это не проблема и 813-я это выдерживает легко. Тем более, что блок питания, который у меня уже есть, дает не более 1200 вольт анодного, что для 813 лампы – лишь легкая разминка. К тому же, несмотря на указанные в паспорте на лампу максимум 400 вольт на второй сетке, в даташите от RCA есть график анодных характеристик при напряжении на второй сетке 750 вольт. Ниже приведены анодные характеристики для напряжения на второй сетке 400 вольт ( http://tubedata.itchurch.org/sheets8.html ) :
По анодным характеристикам я прикинул, что для раскачки 813 лампы в пентоде надо около 20 – 25 вольт на первой сетке ( если без ООС ). Но так как ООС планируется, как лампу для раскачки я взял 6П6С в триоде. Схема, которая приведена ниже – это пока проект, смакетирована пока только ее часть без 6С2С.
Блок анодного питания анода – смотрите мою публикацию по ГМ-70 http://klimanski.com/?p=1228. Схему питания накала пока рисую – скоро будет. И вот картинка первого макета.
Выходной трансформатор взят 10К китайский ( на нем гордо красуется надпись ” SE 100W” ), который, как утверждают продавцы, предназначен для 211 и 833 ( ГУ-48 ) ламп. На нем из 813 лампочки удалось выкачать 36 ватт неискаженной мощности на 8 Ом нагрузкеи частоте 1КГц. Спектр гармоник – красивый ниспападаюший ряд без преобладания нечетных гармоник – что позволяет надеяться на получение приятного уху звука. Картинки – сначала синусоида и потом – спектр гармоник – оба графика получены для максимальной выходной мощности 36 ватт на 8 Ом )
Несколько хуже обстоит дело с АЧХ. Завал по НЧ и ВЧ превышает 5 дБ. Но это – фактически без ООС, так как 24 К в цепи ООС для 6П6С – это очень много. Я пробовал снизить Rnfb до 3 КОм ( что соотвествует около 4 дБ ООС ), но картика от этого сильно не изменилась. Спад и искажения на НЧ слишком велики.
Подозреваю, что виноват выходной транформатор. Хотя, конечно, трансформатор, намотанный для триодов винить так уж сразу нельзя, может он просто имеет недостаточную индуктивнось первички ( из-за чего и завал по низам ) и повышенную емкость намотки, из-за чего пропадают верха. Приберегу эти трансформаторы для триодов. А тут предстоит еще поработать…
Дополнено 17 ноября 2012. После длительных попыток найти подходящий трансформатор для этой схемы за реальные деньги – я понял, что придется мотать самому. Тем более, что с железом есть варианты – ОСМ0,4, ОСМ0,63 и еще купленное на е-Вае ленточное сечением железа 32х50 и окном 73х30. На фото виден для сравнения ОСМ0,16.
Для расчетов за основу я взял известную методику Васильченко, который фактически обобщил методики из книг Цикина и Войшвилло и сделал очень удобную для пользования программку в MS Excel. Ее недостаток заключается в том что она не учитывает возможность применения ООС. Другая методика дана на сайте http://andy.kis.ru/SE_triod.php, там можно ввести коррекцию на ООС. Но все по порядку. Сначала о рабочей точке. Отчасти для ее определения я исходил из имеющегося БП с анодным в районе 1100 В, и по анодным характериткам 813 лампы получилось, что при Ra = 10K целевую выходную мощность в 36 ватт можно получить при положении рабочей точки в районе Ug1=-20V. Ug2=400V, Ia=100mA.
Прежде всего для определения минимальной индуктивности первички нужно знать величину внутреннего сопротивления лампы. К сожалению в имеющихся паспортах на лампы ГУ-13, 813 и т.п. я этих величин не нашел и определил Ri из наклона анодной характристики 813 лампы при Ug2=400V и Ug1=-20V. Получилось 80 КОм. Эта цифра неплохо коррелирует с известной рекомендацией делать для пентодов Ra=0.1 – 0.2 от Ri, а в данном случае выбрано Ra=10К.
Определившись с рабочей точкой и Ri, я подставил имеющиеся цифры в файл от Васильченко ( взяв за основу имеющееся китайское железо ) и получил вот такой проект трансформатора:
Сравним теперь эти данные со второй данной выше ссылке ( с ООС ). Многое совпадает хорошо.
Минимальная индуктивность первички – 42,5 Генри ( 46 Гн у Васильченко ), немагнитный зазор – 0,4 мм, максимальная индукция в зазоре – 7600. Однако есть существенные различия – количество витков. И вторая программа советует выбрать сердечник побольше… Но побольше у меня небыло и я доверился методике Васильченко.
По причине того, что я не знаю магнитных свойств имеющегося железа, и из-за того, что программа не учитывает влияние ООС, пришлось вначале сделать пробную намотку, приняв начальную магнитную проницаемость равной 400, хотя уверенности в правильности этой цифры у меня нет. В общем на намотку пробного трансформатора ушло около 3 с лишним часов и примерно 0.5 кг медного провода. Станочек для намотки у меня уже был – купленная на е-Бэе упрощенная китайская чугунная копия древнего английского ( как выглядел оригинал можно посмотреть здесь http://www.jharper.demon.co.uk/coilwnd2.htm ) ручного прибора – я его опишу в отдельной публикации.
Намотал я сначала 110 витков вторички, потом сразу всю первичку – 4450 витков проводом 0,36 по меди с межслойными фторопластовыми прокладками толщиной 0.12 мм. Почему фторопласт – хотелось по возможности иметь материал с минимальной диэлектрической проницаемостью для снижения собственной емкости обмотки. Конечно, для снижения индуктивности рассеяния лучше было бы секционировать, но так как это был первый мой опыт намотки, я решил сначала все сделать максимально просто, чтобы в первую очередь решить проблему НЧ и минимальной индуктивности, и если тут все будет хорошо, то первичку можно и перемотать, уже соблюдая все тонкости секционирования и уточнить толщину прокладок. К тому же, небыло уверенности, что все войдет в имеющееся окно. Но все вошло и с запасом. И вот что вышло. Результат замера индуктивности первички ( тестером на 100 Гц ) – 52 Гн. После этого – включаем трансформатор в макет с 813 лампой и подаем максимальный сигнал ( 15 вольт на выходе на 8 Ом при 1 КГц ) – получаем вот такую АЧХ:
Как видим – по НЧ – полный порядок, даже при полной выходной мощности имеем аж 17 Гц на уровне минус 3 дБ от 1КГц. Хорошее железо мне попалось на еБае ! А вот по высоким, к сожалению картина получилась заметно хуже целевых минус 3 дБ на 20 КГц – фактически минус 7 дБ. Отсюда ясно, что делать – первичку перематываем оставляя прежним количество витков, только делим ее на две части и между ними – вторую часть вторички, тоже 110 витков, которые включим параллельно. И для снижения собственной емкости прокладки между слоями первички можно увеличить – места осталось в окне предостаточно.
Вот перемотал трансформатор. Получилось две секции – одна 2350 витков, другая 1650, в сумме 4000 витков первички, между ними вторя часть вторички. Индуктивность на 100 Гц – 45 Генри. Индуктивность рассеяния, измеренная тем же тестером – 90 мГн. Поставил его в макет – АЧХ получилась вот такая:
То есть на уровне минус три дБ полоса от 15 Гц до 32 КГц. Однако – когда я посмотрел на осциллографе уровень искажений на НЧ – мне стало плохо… Уже 50 Гц при превышении 16 ватт на выходе имеют не очень симпатичный вид, а про 30 Гц я вообще не говорю… Что-то не так в рассчетах, начинаю все с начала… Пришлось “углупиться” в литературу и чтобы разобраться, где-же кроется ошибка – перелопатить массу сочинений на эту тему. Прочитал следующие перво- и неперво- источники:
Предполагаю, что я сделал ошибку в самом начале – в выборе магнитопровода. Однако должен сказать, что в монографиях Войшвилло [2] и Цыкина [1] за обилием формул мне пока трудно разглядеть ясный алгорим, как этой сделать. В статье Васильченко, хотя вроде и говорится об SE, таблица выбора значения максимальной индукции Bm в зависимости от выходной мощности приведена для двухтактного трансформатора. Вот тут я и уехал в сторону с расчетами по Васильченко. В ссылке [4] дано ясное объяснение, что в случае однотактного каскада в расчетные формулы количества витков первичной обмотки необходимо подставлять значение В = Bmax/2 а также дана простая методика экспериментального определения Bmax для имеющегося сердечника. Старые первоисточники, такие как Кризе ( и отчасти Малинин ) дают формулу для выбора сердечника c применением констуктивной постоянной А ( похоже, эта же формула используется и программе [6] )
A*P = Qo*Qc (1)
Что интересно, если пользоваться данными этой формулы, то по Кризе получается, что имеющийся у меня сердечник ( а у него площать стали 16, а площадь окна – 24 ) вроде бы для пентода с ООС подходит… Ведь произведение Qo*Qc у меня получается 24 * 16 = 384. Делим 384 на А=10( конструктивная постоянная для пентода с ООС ) , получается 38,4 ватта…. Но как бы не так… Может устарели эти формулы ? В те времена Fn в 70 Гц был пределом мечтаний инженера… Или пользоваться ими надо более внимательно ? Ну ладно, позже разберемся. А пока – вот что зато я нашел в инете – ссылка [5] дает простую эмпирическую формулу для выбора сечения магнитопровода для однотакного трансформатора исходя из требуемой выходной мощности Qc = 4 * SQRT ( Pout ). Выходная мощность в Вт, сечение – в кв. сантиметрах. Эту формулу можно считать частным случаем формулы (1) , где принято Qo=Qc и А=16. В подтверждение правильности этой формулы – уже экспериментальные данные – из моего намотанного трансформатора сечением 16 кв.см de facto не удалось выжать на НЧ больше 16 ватт на выходе…а это – точное совпадение с приведенной простой формулой. Но тогда мне для 36 ватт на выходе нужен сердечник сечением 4*SQRT( 36 ) = 24 кв см. Кстати, программа Андрея Тощева [6] дает примерно такой же результат. Вот оно как… Тогда ищем ОСМ 0.63 – если верить интернету, он имеет сечение 25 кв.см. А верить можно не всегда – у меня например, есть дома киловаттный ОСМ1.0, и я знаю, что его сечение магнитопровода 50х80 ( два сложенных вместе 50х40 ) и окно примерно 92х30 – но чего только про него я прочитал в русском инете ! До одного киловатта у меня все кроме 0.63 дома есть – собираюсь обобщить все данные по ОСМ и выложить как справочные данные.
А пока я жду заказанное железо, мне не дает покоя запутанность вопроса по выбору сердечника. Должно быть простое решение. Давайте задумаемся, а отчего все так сложно с расчетами трансформаторного железа ? Как мне кажется, вся петрушка из-за того, что в переменном магнитном поле зависимость В от Н нелинейна и величина магнитной проницаемости ( мю ) очень сильно зависит от В и от наличия-отсутствия постоянного подмагничивания ( которое, в свою очередь, зависит от силы тока через сердечник и величины немагнитного зазора ), что в общем сильно усложняет ( правильнее сказать – делает его невозможным ) аналитический подход к вычислениям и приводит к необходимости вести расчеты на основании эмпирических графиков зависимости мю от В и ампервитков. Но выход есть ! Если почитать упомянутые выше статьи Васильченко и Войшвилло более внимательно, то мы можем обнаружить один интересный факт – в расчет количества витков первички трансформатора магнитная проницаемость не входит ! ( Правда, Васильченко пишет, что это верно только для двухтакта. В общем, мне так кажется, это верно и для однотакта, просто потом нужна коррекция полученного результата с учетом снижения мю от введения зазора, но об этом позже… ) Вот это и надо попробовать использовать, чтобы на первом этапе расчетов не углубляться в тонкости. Но для этого нам понадобится знать напряженность магнитного поля Н, которую по сути можно вычислить через величину тока Im через обмотку, что сделать должно быть несравненно проще. Посмотрите на странице 562 по ссылке [2] формулу 8.307 и вытекающую из нее формулу для индуктивности
L = Bm/Im * W1 * Qc * 10E(-8) (2)
Из этого уравнения, решая его относительно Qc можно получить формулу расчета сечения магнитопровода из уже известных уже величин. Например – Bm магнитопровода можно измерить, Lmin вычисляется по известным формулам из Ra, амплитудный ток Im можно получить из выбранной нагрузочной линии из анодных характеристик выходной лампы. Но есть ложка дегтя. Количество витков первички W1. Его мы не знаем до того момента, пока мы не выбрали сердечник. Но подождите огорчаться. Хотя мы и снова пришли к необходимости проведения итераций ( или говоря попроще – подгонки ), но теперь не надо влезать в дебри зависимостей мю от ампервитков, и выбор сердечника сводится к подгонке компромиссного соотношения количества витков к размеру сердечника. Я попробовал посчитать все это для моего случая с 813 лампой. Ток Im я взял с нагрузочной линии, которая есть в данной статье выше – 0.2 А, Lmin по Войшвилло 46 Гн, Bm я выбрал равное 8000 ( вот в данном случае, даже для однотакта, надо брать именно Вm, а не его половину ! ), Получилось что Qc при W1 = 4500 должно быть 25 кв. сантиметов. При W1 = 4000 получается 28 кв.см, а при W1=5000, соответственно – 22 кв.см. т.е получилось неплохое совпадение со сделанными ранее расчетами Qc по [4] , [5] и [6]. Главное, что мне нравится, что теперь в формулу расчета сечения магнитопровода наконец входит Im а не только Io и, например, становится понятно, почему для однотакта на 6С33С надо брать магнитопровод с относительно бОльшим сечением, чем для более высокоомных ламп с тем же током покоя Io ( хотя казалось бы для 6С33С и не нужна большая индуктивность первички ), так как для 6C33C величина амплитудного тока Im может быть очень большой, если не работать, конечно с очень большими Альфа=Ra/Ri. Но мы как бы забыли о немагнитном зазоре. Нет, не забыли. Вообще-то, для однотактных каскадов со значительными токами покоя сопротивлением самого магнитопровода можно принебречь по сравнению с немагнитным зазором, и для того, чтобы избежать проблем с передачей НЧ нужно лишь позаботиться о сохранении расчетной величины минимальной индуктивности первички. Все, что для этого нужно, это посмотреть в справочнике кривые зависимости начальной магнитной проницаемости от произведения индуктивности на силу постоянного тока покоя в квадрате ( LIo)2.
После этого остается подкорректировать выбранное ранее количество витков, но теперь уже с учетом мю начального и выбранного зазора. Второй вариант как сохранить величину Lmin на том же уровне – увеличить выбранное вначале сечечение магнитопровода. Есть и третий вариант действий ! Ввести ООС – и тогда просто снизится Lmin и тогда количество витков + сечение магнитопровода можно оставить теми же и получить тот же Fn. Сейчас вот работаю над этим алгоритмом в виде программы. У меня отпуск с 30 по 7-е, вот и будет достаточно времени изучить литературу потщательнее. А после отпуска – за эксперименты, может и железо уже подъедет и можно будет проверить свои “теоретические изыская” практикой.
Продолжение следует. В нем я расскажу, об успехах в намотке трансформатора и в каком корпусе я задумал разместить этот усилитель. Что-то очень длинная получается публикация. Со временем ту часть, что по расчетам выходного трансформатора вынесу в отдельную тему. Верю, что это будет интересно многим.
Дополнено 2 апреля 2013 года. Достать нужного качества железо нужных размеров оказалось делом непростым. На этом пока все застопорилось. Но только пока. Даст Бог, снова возьмусь.
*****************************************************************************
Уже довольно значительное время назад я разработал и применял блок питания маломощного УНЧ, который не содержит сетевого трансформатора и не является импульсным, и сейчас решил поделиться схемой с читателями моего блога – возможно, кого-то это заинтересут. Конечно, наличие гальванической связи с сетью несет определенный риск поражения током, однако в случае надлежащей схематики и применения надежных компонентов эту опасность можно свести к минимуму. Однако хочу добавить, что приведенный ниже БП будет работать только при наличии трехпроводного электропитания ( то есть – с заземлением ). В случае подключения этого устройства к двухпроводной сети, оно просто не будет включаться, и при этом ни на корпусе, ни на разъемах опасное напряжение появиться не может. Однако все равно напоминаю о необходимости заземлять корпус устройства, где будет установлен данный БП !
Приведенная схема адаптирована для применения с усилителем Darling, см пост http://klimanski.com/?p=1784 , однако нет проблем использовать его для питания и других усилителей, немного скорректировав номиналы компонентов. При попытке вытащить из разъма хотябы одну из ламп или при перегорании накала блок питания отключается от сети.
Как дополнительное средство защиты на случай появления опасного напряжения на контактах входных сигнальных разъемах используется зуммер, который подает сигнал опасности.
Фото этого блока питания пока нет, но будет….
Внимание ! Хочу предупредить, что каждый читатель, который захочет изготовить устройства из моего блога должен понимать, что любые электрические схемы с питанием от бытовой сети требуют определенных навыков в работе с электричеством и несут в себе опасность поражения электрическим током, и поэтому все свои действия с приведенными схемами читатель блога делает на свой страх и риск. Автор блога не несет ответственности за возможные последствия ( такие как причинение вреда своему здоровью, здоровью окружающих и материальные убытки любого рода ) которые явились результатом применения указанных схем и советов, в том числе и за использование содержащейся в блоге информации не по назначению.
