带水冷的双极电压调节器，220/±41 伏特 4 安培。方案、说明

带水冷的双极稳压器，220/±41 伏 4 安培。无线电电子电气工程百科全书

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串联式连续工作补偿稳压器效率低，但稳压系数大，输出阻抗低。因此，它们仍然被广泛使用。然而，它们的特点是在负载过载或短路的情况下可靠性较低。这对于晶体管器件来说尤其危险，因此有必要在稳定器中引入带有电流传感器的复杂保护单元。在本文讨论的强大双极稳压器中，输出电流受到限制。该装置不怕过载，可以工作在大容量的滤波电容上。

对 UMZCH 电路的分析使我们得出结论，连续稳压器很少用于为其输出级供电。其原因是此类稳定器成本高，使用过程中能量损失大，最重要的是“它会做”，因为它无需稳定器即可工作。

当没有稳定器时，放大器电源电压会根据负载在很宽的范围内变化（在 Pioneer-714 AV 接收器中 - 30 ... 50 V）。事实上，带有电容滤波器的整流器的平均输出电压高度依赖于负载流出。此外，滤波电容器在电源电压的每个半周期内通过脉冲充电。该过程可能需要几个半周期，并且这部分转移到UMZCH负载。

在业余无线电文献中，多次表达了需要通过稳定的电源为 UMZCH 供电以确保更自然的声音的观点。事实上，在放大器的最大输出功率下，不稳定源的电压纹波范围达到几十伏。这在音频信号的高频分量的峰值处是难以察觉的，但会在很大程度上影响其低频分量的放大，其峰值持续时间较长。结果，滤波电容器有时间放电，电源电压降低，从而放大器的峰值输出功率降低。如果电源电压的降低导致放大器输出晶体管的静态电流降低，则可能会导致额外的非线性失真。

抑制电源电压纹波和不稳定的主要方法是稳定电源电压。稳定器将电源线上的电压纹波降低一到两个数量级，这使得很容易获得放大器输出信号的最大幅度。除了降低 50 (100) Hz 频率的背景电平之外，还降低了非线性失真和响度峰值处信号削波的可能性。放大器输出级的晶体管的最大允许参数的余量增加。降低电源干扰进入放大器输出的可能性。

此外，使用稳定器可以简化放大器，这对声音有有益的影响。另一个优点是，保护放大器输出级免受过载的功能也可以委托给稳定器。

缺点是，实施连续运行的强大且可靠的电压稳定器成为一个重大的财务问题和技术上的困难任务。此外，还需要从稳定器的功率晶体管中除去大量的热量。带稳定器的放大器的整体效率和功耗比不带稳定器的差很多。

为了提高供电质量，最好使用具有减小电感的网络变压器。如您所知，传统变压器的启动电流达到远高于工作电流的值。将磁路中的感应幅度减少一半，可显着提高可靠性，减少变压器的漏磁通，并将其启动电流降低到不超过额定空载电流的值。然而，较低的感应导致所需绕组匝数的增加，结果导致变压器的重量和尺寸、其成本的恶化以及绕组有源电阻上的能量损耗的增加。但我们谈论的是真正高质量的声音再现，对吗？并且使用稳压电源供电的放大器的声音明显比不使用稳压器的相同放大器的声音要好。

双极性稳压器（其电路如图所示）设计用于为 UMZCH 供电。

米。双极电压调节器（点击放大）

主要技术参数

稳定通道数............ 2
输出电压，V ......+41 和 -41
每个通道的最大负载电流，A ....... 4
负载电流为 4 A 时的纹波范围，mV ....... 4,7
最大负载电流时的耗散功率，W.......180

它由相对于公共线具有正负极性的两个独立的电压调节器组成。电路上部为正极性稳压器，下部为负极性。负极性调节器电路本质上是正极性调节器电路的镜像。因此，我们将仅详细考虑正极性的电压调节器。

来自变压器T1绕组II的交流电压对双肖特基二极管VD3和VD4 SR30100P上的全波整流器进行整流，它们具有绝缘外壳，因此可以方便地将它们安装在公共散热器上。

通过噪声抑制电感器L1，整流电压提供给平滑和噪声抑制电容器C8-C16，然后提供给并联晶体管VT1-VT9和电阻器R3-R11的均衡发射极电流。这些电阻具有相当高的阻值，有助于晶体管VT1-VT9的集电极电路与网络干扰的有效“隔离”。

VT20-VT1晶体管与VT9晶体管一起构成强大的复合晶体管，具有高电流放大倍数。晶体管VT20的基极电流流入晶体管VT22的集电极。晶体管 VT22 控制运算放大器 DA3.1 的输出电压。

串联连接的齐纳二极管VD13、VD14连接至稳定器的输出，其总稳定电压用作所考虑的稳定器的示例。您可以安装一个电阻器来代替齐纳二极管，该电阻器与电阻器 R29 一起在稳定器的额定输出电压下在其连接点提供零电位。但与齐纳二极管相比，这是一种效率较低的选择。由稳定系统中的齐纳二极管或电阻器移动的电势是失配信号，并被馈送到 DA3.1 运算放大器的反相输入，其非反相输入连接到“0”线。

请记住电线“O”和“Comm”。必须相互连接并连接到由后者板上的稳定器供电的设备（放大器）的公共线。这显着降低了稳定电压中的干扰和噪声水平。电阻R21确保稳定器在没有连接放大器时的性能。

在工作期间，运算放大器不断将其反相输入端的电位与非反相输入端的零电位进行比较。此外，他以这种方式控制晶体管VT22，并用它控制复合晶体管VT20、VT1-VT9，使得在稳定器的输出端保持规定的电压。

假设稳定器输出端的电压由于负载电流的增加而降低。运算放大器 DA3.1 反相输入端的电位相对于非反相输入端将变为负值，并且运算放大器输出端的电压将增加。这将增加 VT22 晶体管的集电极电流，以及 VT20 晶体管的基极和发射极电流。结果，晶体管VT1-VT9的总集电极电流将增加，补偿负载电流的增加。输出电压将恢复到之前的值。

当稳定器（变压器T19的初级绕组）连接到网络时，晶体管VT1和继电器K28上的软启动装置使电容器C30-C34、C63-C1电池上的电压平滑增加。此时，电流开始流经电阻R2，对电容C27充电。 30 ... 35 秒后，当施加到齐纳二极管 VD9 的电压达到 36 V 时，它会打开。这导致晶体管 VT19 开启以及继电器 K1 操作，从而切换限制稳定器输出电流的电阻。

当继电器未工作时，该电流被电阻R32限制为450 ... 650 mA，从而消除了总容量超过28 uF的电容器C3-C34O、C63-C100000电池的充电电流浪涌。触发继电器将电阻器 R32 与电阻器 R35 并联。从此时起，稳定器可以向负载提供高达 4 A 的电流。

如果稳定器输出意外地用公共线关闭，电流也不会超过4A，但Vt1-VT9晶体管消耗的功率将急剧增加。但是，每个晶体管不会超过 25 瓦。由此可见，稳压器工作可靠，不怕负载短路。

为了精确设置限流水平，需要临时用32kΩ左右的可变电阻代替电阻R500，并且不安装电阻R35。将可变电阻滑块移至最大电阻位置。用电流表关闭稳压器的输出后，打开稳压器，逐渐减小可变电阻的阻值，观察电流表的读数。当达到所需的安全启动电流时，关闭调节器，测量可变电阻的输入电阻，并更换为相同阻值的固定电阻。

然后，代替电阻R35，连接一个阻值为100 kOhm的可变电阻，并通过电流表将最大负载连接到稳定器的输出。打开稳定器并等待继电器动作。之后，开始逐渐减小可变电阻的阻值。当达到额定稳定电压和规定的最大负载电流时，关闭稳定器，测量可变电阻的输入电阻并更换为恒定电阻。

必须使用负电压稳定器执行相同的过程。您不能简单地分别安装与 R33 和 R36 阻值相同的电阻器 R32 和 R35。事实上，两种稳定器中使用的晶体管的电流传输系数差异很大。例如，对于 2SA1943 晶体管，该值约为 140，而对于 2SC5200，则仅为 85。

变压器 T1 和 T2 是定制的，具有减少感应和次级绕组，适用于 2x54 V（中等引线），负载电流为 5 A。每个变压器都安装在稳定器水冷却系统热交换器 (aquablock) 最低部分的自己一侧。 Aquablock 充当一种底盘，设备的所有节点都位于其上。在安装变压器之前，将它们用环氧树脂模制成完全平坦的着陆垫。然后，使用 M12 螺柱将变压器压在水块上。

在空闲模式下，整流器输出端（稳定器本身的输入端）的电压为 76 V。当连接到电阻为 10 欧姆的负载稳定器的输出时，电压降至 64 V。如果需要更多负载电流，例如 10 A，则电阻器 R3-R20 应减小至 10 欧姆。

抑制二极管 VD1 和 VD2 旨在抑制网络中加入稳定器所产生的瞬变期间的浪涌。

通过正确的安装和组装，稳定器可以毫无问题地开始工作。在 4 A 的连续负载下，晶体管 VT1-VT9 消耗约 60 W 的功率（每个晶体管 6 W）。每个电阻器 R3-R11 - 4 瓦。正负电压调节器总共消耗约 180 瓦的功率。两对稳定器为左右立体声通道的放大器供电，安装在一个共同的 Aquablock 上，功耗 360 瓦。

Aquablock 由两块硬质轮胎组成，截面为 100x10 毫米，长度为 1000 毫米，沿周边用螺钉紧固。汽车密封剂用于密封轮胎之间的接缝。每个轮胎的内表面上铣有两条尺寸为 960x15x4 毫米的平行凹槽，冷却水流过其中。供水通道的总横截面为15x8毫米，总长度为1920毫米，水流量为0,75升/分钟，aquablock入口处的水温为24℃，出口处的水温为29℃。水来自供水系统，通过单级过滤器。

这种开放式水冷系统四年的运行经验表明其热参数的稳定性。但该系统也可以通过在 Aquablock 和外部汽车散热器中循环的蒸馏水来关闭。

晶体管 VT1-VT18 安装在印刷电路板上，并使用导热膏将铝基板压在 Aquablock 上。板面温度约为34℃。晶体管 2SA1943 和 2SC5200 加热至约 50 °C 的温度。测试表明，该温度在三个小时的运行过程中保持不变。

所描述的冷却系统紧凑、高效且绝对安静。它可以让您转移大约一千瓦的热能。作为系统中紧急缺水的信号装置，其供水管道中安装了压力传感器DRD-40。它是标准管道的理想选择。如果紧急停水，该传感器的触点会打开并断开稳定器与电网的连接。

此外，还需要在一个或多个2SA1943晶体管上安装温度传感器，实践证明，温度传感器会比2SC5200晶体管发热。建议在变压器上安装相同的传感器。

作者：V. Fedosov

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