AudioKiller’s site

Audio, Hi-Fi, Hi-End. Электроника. Аудио.

Материалы раздела:

Раздельное питание каналов стерео усилителя

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. В этом месте хорошо применять качественные конденсаторы типа LowESR, где они максимально раскроют свои возможности.

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.

Что такое фидер в электроэнергетике

Фидер в электроэнергетике — это часть линии электропередачи, по которой электричество передается в распределяющую энергосистему. Одновременно фидер (название происходит от английского feeder — питатель) является элементом, который выравнивает напряжение в различных точках распределительной схемы: такой перепад обусловлен различной мощностью потребителей, подключенных к подстанции.

Принцип действия и классификация

Что такое фидер в электроэнергетике. Его часто путают с распределителем, ведь тот тоже передаёт энергию от генерирующей станции (или подстанции) к точкам потребления электроэнергии. Однако фидер не выполняет промежуточный контроль, поэтому значения силы тока остаются одинаковыми как на отправляющей, так и на принимающей стороне.

В зависимости от условий эксплуатации фидеры подразделяют на следующие группы:

• Промышленные;
• Для применения в сельском хозяйстве;
• Бытовые (осветительные).

В последних случаях линия рассчитывается на напряжение 220 В (для остальных видов — на 220 и 380 В).

Последовательность функционирования фидера определяется его назначением. Фидерная линия является частью электрической распределительной сети. Электрическая схема в здании, которая передает энергию от трансформатора или иного подобного устройства к распределительной панели, представлена на рисунке 1. Различные потребители подключаются к шинам с целью подачи различных нагрузок: силовых и/или осветительных.

Проводники распределительных питающих линий выходят ​​от автоматического выключателя (или устройства повторного включения цепи подстанции) через подземные кабели, называемые выходными. Таким образом, фидер в электрике является частью системы распределения энергии от первичных устройств к вторичным. Как следует из рисунка 1, после передачи энергии по линии она достигает подстанции, где напряжение сети может уменьшиться, в зависимости от мощности и количества потребителей.

Составляющие

Что такое фидер в электрике. Поскольку он является главным проводником, то от него питание подается к основному центру нагрузки и далее на распределитель (обычно трёхфазный, четырёхпроводной). Далее нагрузка поступает в обслуживающую сеть, к которой уже подсоединены непосредственные потребители (смотреть рисунок 2).

Фидеры в электрике проектируются на основе токонесущей способности проводников, а их расчёты производятся по известным значениям падения напряжения и длительности линии (максимально — до 12…15 км).

В состав линии включают не все проводники. Те из них, которые находятся между точкой обслуживания и устройствами, предназначенными для отключения потребителя, являются служебными проводниками. Тут применяются специальные правила обслуживания, поскольку они не имеют заземляющих устройств и других защитных приспособлений (кроме тех, которые предусмотрены на первичной стороне вторичного трансформатора).

Фидер для электрика далеко не всегда представляет собой любое внутреннее разветвление, поскольку разветвлённая цепь включает в себя проводники между конечным устройством максимального тока, защищающим цепь, и розеткой (независимо от того, на какой ток рассчитана арматура).

Схема линии

Она потребуется всякий раз, когда производится частичная перепланировка внутренних и внешних силовых подключений. При этом необходимо знать значения следующих параметров:

1. Общую расчётную нагрузку.
2. Максимальное значение коэффициента спроса.
3. Предельные значения силы тока.
4. Максимальную длину внешних проводников.
5. Характеристику устройств защиты от перегрузки.

Типичная электрическая система может содержать несколько типов фидеров. В соответствии с этим линии рассчитываются на разные виды нагрузок — непрерывные, периодические, комбинированные, внешние. Последние учитываются при проектировании системы энергоснабжения отдельных зданий. В особо сложных случаях фидеры могут быть составными, представляющими более чем одну систему напряжения, либо имеющими в своём составе линии постоянного тока.

Электрическая схема одного из участков представлена на рисунке 3.

Первичные фидерные линии характерны для электростанций. Распределительный узел может быть внутренним или внешним. Хотя правила защиты от перегрузки по току в электрике варьируются в зависимости от поставляемой нагрузки, предел обычно устанавливается по конечной ветке.

Как идентифицировать фидерную линию

При наличии фидеров, питаемых от разных систем напряжения, каждый незаземлённый проводник должен быть установлен по фазе или линии на всей её длине: от точки подключения до точки сращивания. Идентификация не заземлённых проводников системы переменного тока может осуществляться с помощью цветовой маркировки, маркировки ленты или других утвержденных средств. Красный цвет разрешается использовать для не заземлённого проводника положительной полярности, а черный цвет — для проводника отрицательной полярности.

За исключением систем повышенной мощности и изолированных систем электропитания, для идентификации не заземлённых проводников переменного тока используют оранжевый цвет. Он разграничивает верхнюю часть четырёх-проводной системы, соединенной треугольником, где заземлена средняя точка однофазной обмотки, от остальной части сети. Если в тех же помещениях присутствует система высокого напряжения (более 220 В), то для маркировки обычных фидерных проводников следует использовать коричневый, оранжевый и жёлтый цвет (смотреть рисунок 4). Маркировочные ленты или другие средства идентификации фидера используются также для различения участков с разными напряжениями.

Цепи ко всем устройствам, которые требуют электропитания, запускаются от предохранителей или автоматических выключателей. В фидерных цепях используются более толстые кабели, которые проходят от главной входной панели к меньшим распределительным панелям — щитам, являющимися центрами нагрузки. Эти щиты расположены в удаленных частях дома или в хозяйственных постройках, они также используются для перераспределения энергии, например, в гаражах или паркингах.

Как определить нагрузку на фидер

В новых домах прокладываются преимущественно трёхфазные линии, рассчитанные на напряжение 220-240 В переменного тока. При этом все схемы в доме, которые проходят от главной входной панели или от других небольших панелей к различным точкам использования, являются ответвительными цепями, использующими только две основные шины.

Предохранители или прерыватели рассчитывают на токовую нагрузку 15 или 25 А.

15-амперные ответвления идут к потолочным светильникам и настенным розеткам в помещениях, где устанавливаются менее энергоемкие устройства, а 20-амперные цепи подводят к розеткам на кухне или в столовой, где используются более мощные приборы.

Считается, что 15-амперная схема может обрабатывать в общей сложности 1800 Вт, в то время как 20-амперная схема выдерживает до 2400 Вт. Эти пределы установлены для цепей с полной нагрузкой, на практике же мощность ограничивается до 1440 Вт и 1920 Вт соответственно.

Для определения нагрузки на цепь суммируют индивидуальную мощность для всех подключённых потребителей. При расчете нагрузки в каждой ответвленной цепи учитывают устройства с приводом от двигателя, которые потребляют больший ток момент запуска.

Типы фидерных линий

Требования к расчету нагрузок на ответвления, обслуживание и фидер разграничены относительно следующих категорий потребителей:

• Электроприборы;
• Нагрузки общего назначения;
• Индивидуальные;
• Многопроводные.

Нагрузки общего освещения, и на разветвленные цепи небольших приборов рассчитываются одинаково. При стандартном методе расчёта нагрузки, когда имеется четыре или более закреплённых на месте потребителя, допустимо применять коэффициент спроса 75 %. При использовании дополнительного метода коэффициент спроса 100 % применяют только к стационарным потребителям. В паспортную таблицу включают все приборы, которые постоянно подключены или находятся в определенной цепи.

Внешнее устройство фидера, рассчитанного на напряжение 380 В, приведено на рисунке 5, а общий вид фидерного распределительного щита — на рисунке 6.