Блок выпрямителя для усилителя один или раздельные как лучше

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.

Безупречный блок питания для усилителя

Про блок питания для усилителя было написано уже как минимум две статьи: Блок питания для TDA7293 и TDA7294 и Блок питания усилителя – схема и работа. Во второй из них подробно рассматривается структура блока питания и работа его узлов. Схемы блока питания, которые описаны в статьях, на самом деле отличные, хорошо работают и именно по ним построено подавляющее большинство блоков питания как в самодельной, так и в промышленной аппаратуре. Что будет здесь? Здесь я хочу дать практическую схему «безупречного» блока питания для усилителя.

«Безупречный» — это не означает «самый совершенный», или «самый лучший». И не только потому, что для кого-то «самый лучший» — это со встроенной кофемашиной. В этом блоке питания оптимальным образом (а вовсе не максимально!) устранены все погрешности, помехи и нестабильности. Так, чтобы получить качество питания, не идеальное, но достаточное для отличной работы практически любого усилителя.

Типовая схема блока питания приведена в статье Блок питания усилителя и показана на рис. 1. Это отличный блок питания, реализованный в подобном виде в огромном количестве устройств. Трансформатор разделяет его на две части: слева от трансформатора находится высоковольтная часть, подключаемая в сеть переменного тока, а справа – низковольтная часть, подключаемая к усилителю.

Высоковольтная часть блока питания должна обязательно содержать предохранитель и выключатель питания. Крайне желательно также использовать сетевой фильтр. Обычно применение помехоподавляющего конденсатора даёт достаточно хорошие результаты. Более того, я очень рекомендую его применять.

Применять более сложный фильтр можно, но с осторожностью – в зависимости от схемы фильтра и наличии или отсутствии заземления корпуса, сложный «правильный» фильтр может создать проблемы: корпус может оказаться под напряжением сети при связи через Y-конденсаторы. Кроме того, необходимо правильно оценивать ток, потребляемый усилителем от сети, иначе фильтр будет перегружаться током и эффективность его значительно снизится. Кроме того, готовые фильтры в сборе достаточно дороги, а при сборке фильтра из отдельных комплектующих есть шанс ошибиться в их правильном применении.

О хороших сетевых фильтрах поговорим в другой раз. А сейчас обойдёмся одним помехоподавляющим конденсатором, которого обычно вполне достаточно.

Поэтому займёмся той частью, которая находится справа от трансформатора – низковольтной. Работа этой части является более важной.

«Безупречный» блок питания для усилителя

Схема «безупречного» блока питания показана на рисунке 2. Она ничем принципиально не отличается от исходной, показанного на рисунке 1. В схему добавлено несколько дополнительных элементов, которые немного улучшают её работу. Улучшают немного, потому что сильно улучшить исходную схему невозможно.

К левым контактам (~, Gnd, ~) подключается трансформатор, с правых контактов (+, Gnd, -) постоянное напряжение питания подаётся на усилитель.

Резисторы R1, R2 совместно с конденсаторами С1, С2 образуют два снаббера, каждый из которых подключён к своей полуобмотке трансформатора. Снаббер служит для подавления возможных высокочастотных осцилляций (колебаний). Откуда эти колебания могут возникнуть? Ток от трансформатора потребляется короткими импульсами, в этом состоит работа выпрямителя на ёмкостную нагрузку. В момент закрывания диодов выпрямителя, ток в цепи уменьшается до нуля за довольно короткое время. Из-за индуктивности трансформатора могут возникнуть всплески напряжения (а могут и не возникнуть), энергия которых обычно «мягко» рассеивается на сопротивлении и ёмкости обмоток трансформатора. Но иногда при очень неудачном стечении обстоятельств энергия, накопленная в индуктивности трансформатора (и вызывающая всплески напряжения), может рассеиваться в виде высокочастотных колебаний. При этом каждый полупериод напряжения сети сопровождается «вспышкой» высокочастотных осцилляций. Конденсаторы снаббера пропускают такие осцилляции на резисторы, где энергия рассеивается, превращаясь в тепло. Если быть честным, я никогда не сталкивался на практике с подобными осцилляциями. Во всех случаях не было условий для их возникновения. Поэтому снабберы – достаточно ненужный элемент этой схемы. Скорее всего, работы для них не будет. Для чего тогда я их использую? Но мы же делаем самый лучший блок питания для усилителя, не так ли?

Диоды VD1-VD4 образуют выпрямитель. Почему именно такой – это самый лучший, я уже об этом писал. В выпрямителе используются диоды Шоттки. Не потому, что они более волшебные. И даже не потому, что они более быстрые. А потому что:

1. На них падает меньшее напряжение, а значит, больше напряжения получит усилитель.
2. На них падает меньшее напряжение, а значит, при том же токе они будут нагреваться меньше, чем «обычные» диоды.

Кстати, чем более быстрые диоды используются в выпрямителе, тем больше шансов возникновения ударной осцилляции, которую приходится подавлять снабберами.

Каждый из диодов зашунтирован конденсатором (С3…С6). Эти конденсаторы также как и снабберы снижают помехи коммутации, но уже каждого диода по отдельности. Интересно, что шунтирующие конденсаторы образуют мост, рис. 3. Трансформатор включается в одну диагональ этого моста, а нагрузка – в другую. Поэтому при идеальном балансе моста высокочастотные помехи, поступающие из сети через трансформатор, в нагрузку не попадают. Для этого конденсаторы должны иметь одинаковую ёмкость. Но подбирать их по ёмкости нет необходимости. Достаточно использовать конденсаторы одинакового номинала. Дело в том, что эта их функция вторична: помехи в сети должны подавляться ещё до трансформатора, поэтому небольшой разбаланс моста, вызванный разбросом ёмкостей конденсаторов, совершенно не страшен. Да и разбаланс моста будет небольшим, так что помехи будут подавляться достаточно хорошо.

Кстати, ёмкость шунтирующих конденсаторов во много раз больше, чем ёмкость диодов выпрямителя. Так что конденсаторы намного замедляют процесс переключения тока (диод выключается быстро, а ток через конденсатор продолжает протекать). Поэтому система «быстрый диод плюс конденсатор» оказывается намного более медленной, чем система «обычный небыстрый диод без конденсатора». Тем не менее, несмотря на «излишнюю медлительность», система с конденсатором лучше, что давно известно. Это ещё раз подтверждает тот факт, что мифы о хорошем «звучании» быстрых диодов в выпрямителе – всего лишь мифы.

Электролитические конденсаторы большой ёмкости С7…С12 запасают энергию и являются фильтром питания. Они заряжаются короткими импульсами тока, поступающими от выпрямителя, и отдают эту энергию усилителю в паузах, когда напряжение в сети переходит через ноль. Если рассмотреть их работу с другой стороны, то эти конденсаторы сглаживают пульсации напряжения питания. Главное то, что от этих конденсаторов усилитель получает энергию в течение 90% времени своей работы. Так что конденсаторы должны быть качественными. Но никаких волшебных свойств от этих конденсаторов не требуется. Гораздо важнее правильно их выбрать и подключить. Об этом смотрим ниже.

Плёночные конденсаторы С13, С14 помогают электролитическим конденсаторам работать на высоких частотах. Дело в том, что все конденсаторы имеют определённую максимальную рабочую частоту, выше которой их свойства заметно ухудшаются. А у электролитических конденсаторов эта максимальная рабочая частота находится в звуковом диапазоне. То есть, на высших звуковых частотах электролитические конденсаторы большой ёмкости работают недостаточно хорошо.

Конденсаторы

Типичная зависимость импеданса (модуля полного сопротивления) электролитического конденсатора ёмкостью 10000 мкФ от частоты показана на рисунке 4 (по данным компании Nichicon, красные точки на графике поставил я). Пунктирными прямыми линиями на графике показано поведение идеального конденсатора (линия Xc) и идеальной катушки индуктивности (линия X_L).

На низких частотах конденсатор ведёт себя «правильно», и имеет свойства конденсатора: при увеличении частоты его импеданс пропорционально уменьшается. Это происходит левее точки A на рисунке 4, когда график, отображающий свойства конденсатора, совпадает с идеальной линией Xc. На более высоких частотах (между точками A и B) ёмкостные свойства конденсатора ухудшаются и начинают сказываться его активное сопротивление и индуктивность. В точке B конденсатор представляет собой уже просто резистор, а на более высоких частотах (между точками B и C) он обладает индуктивным характером. На ещё более высоких частотах (правее точки C) конденсатор представляет собой индуктивность, там его свойства совпадают с линией индуктивности X_L.

Так что конденсатор, характеристика которого показана на рисунке 4, хорошо работает на частотах примерно до 1 кГц, а на частоте 20 кГц он является практически резистором. На более высоких частотах он является индуктивностью. Конденсаторы с большей ёмкостью имеют ещё более низкую максимальную рабочую частоту.

На самом деле не всё так плохо, как кажется. Даже на этих высоких частотах конденсатор способен запасать и отдавать энергию. То есть, он работает и делает своё дело. Но вот то, что конденсатор проявляет свойства индуктивности, может вызвать неустойчивую работу усилителя. Иногда в усилителях возникают высокочастотные колебания (усилители самовозбуждаются) из-за индуктивного характера цепи питания. Поэтому параллельно электролитическим конденсаторам подключаются плёночные конденсаторы достаточно большой ёмкости. У них максимальная рабочая частота намного выше, и они сохраняют ёмкостный режим работы в звуковом и ультразвуковом диапазоне, компенсируя индуктивный характер электролитических конденсаторов.

Если говорить честно, то в этом месте плёночные конденсаторы не нужны. Внутри блока питания усилителя, выполненного в виде отдельного узла, дополнительные плёночные конденсаторы пользы практически не приносят. Потому что усилитель подключается к блоку питания при помощи кабеля. Сопротивление и индуктивность кабеля «съедают» всю ёмкостную составляющую, создаваемую плёночными конденсаторами. Так что польза от конденсаторов C13 и C14 очень мала. Но они не приносят никакого вреда. Такие конденсаторы просто необходимо устанавливать на плате усилителя вблизи выходных транзисторов. В том месте они работают хорошо, и без таких конденсаторов, установленных на плате усилителя, получить высокое качество звучания практически невозможно. При отсутствии либо недостаточной ёмкости этих плёночных конденсаторов на плате усилителя, в усилителях возникают высокочастотные колебания (осцилляции). Но поскольку от плёночных конденсаторов нет и вреда, то пусть будут, хотя бы маленькую пользу они принесут. В конце концов, они помогут подавить высокочастотные помехи, прошедшие сквозь все наши фильтры. С плёночными конденсаторами такие помехи не имеют ни одного шанса. Важно, чтобы установка на печатную плату таких конденсаторов не ухудшило работу блока питания – чтобы не повысились сопротивление и индуктивность проводников.

Этот блок питания для усилителя содержит три пары электролитических конденсаторов. А сколько пар конденсаторов должно быть? При параллельном соединении ёмкости конденсаторов суммируются. Три конденсатора по 10000 мкФ, соединённые параллельно, имеют эквивалентную ёмкость, равную 30000 мкФ. Можно ли вместо трёх этих конденсаторов применить один конденсатор ёмкостью 30000 мкф? Можно! Почему же я так не сделал? Тут несколько причин:

• конденсаторы большой ёмкости дефицитные и дорогие;
• конденсаторы большой ёмкости имеют большие габариты, поэтому их не всегда удобно размещать в корпусе;
• для наиболее эффективной работы конденсатора, его реальное физическое подключение (подключение, показанное на принципиальной схеме, является условным) должно быть правильным. Крупногабаритные конденсаторы обычно располагаются вне печатной платы, и подключаются проводами. В этом случае правильное подключение обеспечить сложнее, рис. 5. Да и сопротивление соединительных проводов будет больше.

Сколько пар конденсаторов можно использовать? Обычно от одной до четырёх-пяти. Но чаще всего две-три. В этом случае конструкция блока питания получается наиболее удобной. Кстати, использование нескольких конденсаторов меньшей ёмкости вместо одного большого может оказаться удачным решением ещё и потому, что чем ёмкость конденсатора меньше, тем лучше у него высокочастотные свойства (см. рис. 4).

Массив конденсаторов

Встречается мнение, что если использовать массив конденсаторов – несколько десятков конденсаторов небольшой ёмкости, включённых параллельно, то в результате получится эквивалентный конденсатор с хорошими высокочастотными свойствами. Это не так. Индуктивность и активное сопротивление монтажа будут слишком велики, и уничтожат всю выгоду от такого решения. Это я показал в статье Массив конденсаторов – мифы и реальность. Есть ещё один вариант включения массива конденсаторов, я его обязательно рассмотрю чуть позже, и опубликую результаты.

Также можно встретить рекомендации включать параллельно «большим» конденсаторам электролитический конденсатор небольшой ёмкости, порядка 100…220 мкФ. Такой конденсатор не теряет своих свойств до частот 10…20 кГц. Но это лишнее. Один конденсатор небольшой ёмкости, не способный отдать сколько-нибудь значительный ток, пользы не принесёт. Он лишь усложнит конструкцию платы, в результате чего индуктивность и активное сопротивление монтажа скорее всего увеличатся. Работа такого конденсатора аналогична работе плёночного конденсатора, но плёночный конденсатор намного более высокочастотный.

Иногда в выходную цепь постоянного тока (параллельно конденсаторам фильтра) также подключают снабберы. Например, подобное решение есть в руководстве Application Note 1849 компании National Semiconductor. На самом деле в них тоже нет необходимости.

1. Чтобы в этом месте схемы возникли высокочастотные колебания, должно произойти нечто фантастическое.
2. Снабберы служат для отвода высокочастотной энергии. Когда к блоку питания подключён усилитель, он отбирает столько энергии, что никакие колебания и не возникнут.
3. Электролитические конденсаторы имеют довольно большое внутреннее сопротивление (ESR), на котором эффективно рассеивается энергия этих возможных колебаний.

Итак, как необходимые, так и просто полезные конденсаторы в нашей схеме есть, от бесполезных мы отказались.

Другие узлы и соединение с корпусом

Резисторы R3 и R4 служат для полного разряда конденсаторов фильтра при выключении питания. Без них вполне можно обойтись. Необходимость разряда конденсаторов фильтра не является насущной, но есть некоторые причины, чтобы так поступать. Их описывать довольно долго, поэтому я воздержусь. Использование разрядных резисторов я рекомендую, хоть и не очень настойчиво, а вы, если не хотите, не используйте. Имейте в виду, что на холостом ходу, когда к блоку питания ничего не подключено, длительность полной разрядки конденсаторов фильтра (при номиналах элементов, указанных на схеме) составляет около одного часа.

Светодиоды используются в качестве индикаторов. Ток через светодиоды заранее выбран очень маленьким, и яркость их свечения невелика. Эти светодиоды устанавливаются не на переднюю панель усилителя для индикации питания, а на печатную плату блока питания. Их назначение – показать вам, что всё в порядке, всё работает. Но если хотите, эти светодиоды можно установить и на переднюю панель. Тогда ток через них следует увеличить, уменьшив сопротивления резисторов R5 и R6 примерно вдвое.

Резистор R7 соединяет землю схемы с корпусом усилителя.

Важно! Земля схемы должна соединяться с корпусом усилителя только в одной точке! Все другие элементы, соединённые с землёй схемы, должны быть изолированы от корпуса.

И вполне разумно, если эта точка находится в блоке питания. Но соединение производится не напрямую, а через резистор небольшого сопротивления. Гальваническая связь при этом сохраняется, а сам резистор выполняет функцию предохранителя. При коротком замыкании на корпус он:

• ограничивает ток;
• сгорает и прерывает короткое замыкание.

Если в вашей электрической сети есть настоящее качественное заземление, и розетки оборудованы третьим контактом, реально соединённым с землёй, то рекомендуется заземлить корпус усилителя, как показано на рис. 6. Оба резистора мощностью 0,125 Вт.

Но такое подключение можно делать, только если вы уверены в качестве заземления. Иначе оставляйте средний контакт сетевого разъёма никуда не подключённым.

Соединять корпус усилителя с другими сетевыми проводами кроме заземления нельзя!

Раздельное питание?

Иногда можно услышать, что у высококачественного усилителя должно быть раздельное питание – каждый из стереоканалов должен питаться от отдельного блока питания. Существует принцип конструирования усилителей «двойное моно», когда в одном корпусе установлены два независимых монофонических усилителя. Иногда усилители даже делают в виде моноблоков – полностью одноканальный усилитель со своим блоком питания, помещённый в отдельный собственный корпус. На самом деле моноблок – это маркетинговый трюк. Конструкция «двойное моно» позволяет снизить затраты на производство: вместо разработки двухканальных печатных плат, инженеру платят за одноканальную плату вдвое меньших размеров. Сборка и наладка маленьких одноканальных плат также обходятся дешевле. И брак одной маленькой платы вызывает меньшие потери, чем большой двухканальной платы.

Так есть ли необходимость в раздельном питании стереоканалов усилителя? В принципе да. Ведь просадки напряжения питания, вызванные работой одного канала усилителя, попадают в другой канал. Но давайте разберёмся, что происходит на самом деле. Экспериментальное исследование данного вопроса описано в статье Раздельное питание каналов стерео усилителя.

Взаимное влияние усилителей через общий источник питания происходит двумя путями:

1. Просадки напряжения питания, вызванные работой одного канала усилителя, приводят к снижению напряжения питания во втором канале. И следовательно, к возможности возникновения в нём клиппинга.
2. Нестабильность питания, вызванная другим каналом усилителя, проникает в «чистый» канал усилителя и вызывает в нём появление помех.

Начнём со второго пункта. Чем лучше усилитель (это закладывается в его конструкцию), тем меньше на него влияют помехи, приходящие по питанию. Существует даже такой параметр усилителя: коэффициент подавления пульсаций (нестабильности) напряжения питания (PSRR, или kSVR) .

У хороших усилителей этот коэффициент довольно большой. То есть, у хороших усилителей помехи, приходящие по питанию, практически не воздействуют на усиливаемый сигнал. Поэтому их можно не бояться (если всё делать правильно). А вот у плохих усилителей с маленьким значением PSRR помехи из цепи питания вполне могут заметно повлиять на сигнал.

Но тогда получается, что раздельное питание в большей степени необходимо именно плохим усилителям!

Действительно, в высококачественных усилителях помехи в цепи питания подавляются настолько хорошо, что то их количество, которое попадает в сигнал, никак не влияет на качество звука. Взаимные помехи стереоканалов по цепи питания настолько малы, что теряются на фоне других видов помех и искажений. Естественно, это происходит только при грамотной конструкции всего устройства в целом. Так что с этой стороны проблем мы не получим.

Гораздо важнее первый пункт – влияние просадок напряжения, вызванных одним каналом на другой канал усилителя. Ведь если напряжение питания уменьшается, уменьшается и максимальная выходная мощность усилителя. Появляется возможность для возникновения клиппинга. Но на самом деле, один общий блок питания для нескольких каналов ничуть не хуже, а иногда даже лучше двух отдельных блоков.

Проведём мысленный эксперимент. Допустим, у нас есть одноканальный усилитель (или моноблок), предназначенный для воспроизведения монофонического сигнала. Усилитель снабжён блоком питания, в котором трансформатор имеет мощность 50 Вт, а ёмкость накопительных конденсаторов в фильтре питания 10000 мкФ. Для стереосигнала надо использовать два таких усилителя. Объединим их в общий корпус и снабдим общим блоком питания. В получившемся стерео варианте усилителя используется трансформатор мощностью 100 Вт (=2∙50) и накопительные конденсаторы ёмкостью 20000 мкФ (=2∙10000). Теперь давайте сравним эти два усилителя: один со структурой двойное моно, а второй — стерео с «удвоенным» блоком питания.

Рассмотрим один из двух крайних случаев. Подадим в оба стереоканала этого усилителя один и тот же монофонический сигнал. Не будет никакой разницы, работает ли два канала усилителя от двух раздельных блоков питания или от одного блока питания удвоенной мощности. Все напряжения – максимальное, минимальное, среднее, а также величина пульсаций будут одинаковыми. Потому что мы с одной стороны удвоили число каналов, а значит и потребляемый ток, а с другой стороны, точно также удвоили мощность блока питания. Так что в этом случае разницы никакой нет, используется один общий блок питания, либо два отдельных.

Другой крайний случай. Теперь подадим на входы нашего усилителя стереосигнал. Он отличается от монофонического тем, что в каждом из каналов свой звук. Так вот, крайний случай состоит в том, что в одном из каналов звук есть, а в другом нет. Такое иногда бывает в начале или конце музыкальной композиции. Как ведут себя наши стерео усилители, один из которых оснащён раздельными блоками питания, а второй общим блоком питания для двух каналов?

Усилитель с раздельными блоками питания работает так: один их каналов простаивает, а второй работает в стандартном режиме. Его питание обеспечивают накопительные конденсаторы ёмкостью 10000 мкФ в его отдельном блоке питания. Соответственно напряжения и пульсации имеют заданную величину.

Усилитель с общим блоком питания работает в улучшенных условиях: в его распоряжении находятся ресурсы обоих каналов питания! То есть для получения того же сигнала мы пользуемся трансформатором мощностью 100 Вт и накопительными конденсаторами ёмкостью 20000 мкФ. В результате пульсации будут вдвое меньше, а минимальное напряжение питания несколько больше, чем у усилителя с отдельными блоками питания.

Действительно, пока один из отдельных блоков питания простаивает, общий блок питания работает в полную силу на другой канал усилителя.

Свойства реального стереосигнала находятся примерно посередине. Громкость музыки больше то в одном канале, то в другом. Когда громкость в одном из стереоканалов меньше, соответствующий усилитель потребляет от блока питания меньшую мощность. И каждый раз общий блок питания высвободившиеся ресурсы отдаёт тому стереоканалу, который в них нуждается больше. Это эквивалентно увеличению мощности блока питания примерно на 5…15%. Раздельные блоки питания на такое неспособны.

Я это вижу особенно хорошо, когда пользуюсь своим AV ресивером. Он имеет пять каналов с общим блоком питания. Когда я слушаю стереозвук, вся мощность этого блока питания поступает на два усилителя фронтальных каналов. И эти два усилителя никогда не испытывают недостатка в энергии, поступающей от блока питания, расчитанного на пять каналов.

Таким образом, делать отдельные блоки питания для каждого из каналов усилителя нет смысла.

Но иногда всё же используют раздельные блоки питания. В этих случаях всегда существуют достаточно веские причины другого характера. Например, один трансформатор большой мощности не помещается в корпус. Либо два трансформатора устанавливают так, чтобы создаваемые ими магнитные поля взаимно компенсировались. Либо конструктивно удобнее разместить в корпусе два небольших блока питания вместо одного большого. Либо каждый из каналов усиления должен быть отдельным независимым модулем с возможностью оперативного наращивания количества каналов. Либо что-то ещё.

Как самому рассчитать блок питания для усилителя

Блок питания для усилителя можно рассчитать по специальной программе. Но только в том случае, если речь идёт о воспроизведении записанной музыки. Для исполнения музыки, например в составе рок-группы, программа не годится. К блокам питания таких усилителей предъявляются совсем другие требования.

Я разработал платы для описанного здесь блока питания, и скоро они будут доступны. Ожидайте соответствующую публикацию.

Усилитель мощности с раздельным питанием BlackBen [2017]

Пролог. История появления этого усилителя не совсем типичная для меня, так как обычно я разрабатываю схему, затариваюсь под нее необходимыми радиоэлементами, а уже потом под все это развожу печатную плату. Но в этом раз получилось иначе. Идея создать данный усилитель появилась когда в закромах был обнаружен отличный, мощный тороидальный трансформатор, идеально подходящий для создания усилителя с раздельным питанием. Заодно хотелось разгрузить свой «складик» радиоэлементов пустив их в дело. Поэтому этот усилитель на 95% сделан из того что уже было под рукой, специально покупать почти ничего не пришлось. Не смотря на то, что усилитель делался «из того что было», хотелось сделать не «абы что», а очень качественное устройство. В итоге цель была достигнута, получилось даже лучше чем я сам ожидал. Концепция. Как уже писал выше: хотелось сделать максимально качественно, без лишних усложнений и из того что есть под рукой. Кроме того, учитывая наличии хорошего, почти аудиофильского трансформатора, было решено сделать ставку на чистоту питания усилителя, поэтому вопросу качества питания было уделено очень большое внимание, если даже не ключевое. Схема. Решил не менять традиций и очередной усилитель строить по топологии Лина. Не смотря на это, усилитель получился достаточно необычным благодаря некоторым «фишкам» применяемым мною в усилителе впервые. Впервые я использовал раздельное питание усилителя напряжения (УНа) и выходного каскада (ВК), «электронный дроссель» для цепи питания УНа, транзистор Дарлингтона в УНе чтобы убить двух зайцев одним выстрелом, параллельное включение транзисторов УНа, развязку питания ВК диодом Шоттки, резисторы SMD формата 2512 в эмитерах выходных транзисторов. Все эти нововведения хорошо показали себя в работе и в дальнейшем я буду пользоваться этими фишками и в других своих схемах. Технически характеристики усилителя BlackBen: Изначально не хотел приводить вообще никаких технических характеристик, так как все характеристики являются более чем достаточными для любого слушателя. А сам факт того, что эта схема увидела свет, свидетельствует о том, что полученный результат меня полностью удовлетворил и схема того достойна. Достойна вашего внимания. Но на всякий случай, чтобы избежать лишних вопросов, приведу некоторых технические характеристики:

• Чувствительность (1кГц, 4/8Ом, 50/25Вт) = 444 мВ
• Выходная мощность (1кГц, 4Ом, КНИ не выше 0,05%) = 50 Вт
• Выходная мощность (1кГц, 8Ом, КНИ не выше 0,05%) = 25 Вт
• Коэф. нелинейных искажений (1кГц, 4/8Ом, 45/22Вт) = 0,001 %
• Коэф. нелинейных искажений (20кГц, 4/8Ом, 45/22Вт) = 0,015 %
• Диапазон воспроизводимых частот (-1дБ относительно 1кГц) = 20 — 140 000 Гц
• Диапазон воспроизводимых частот (-3дБ относительно 1кГц) = 10 — 260 000 Гц
• Коэф. подавления нестабильности напряжения питания (по шинам +/-25В, в диапазоне 20 — 20 000Гц) = не хуже -90дБ
• Коэф. подавления нестабильности напряжения питания (по шинам +/-37В, в диапазоне 20 — 100 Гц) = не хуже -90дБ
• Коэф. подавления нестабильности напряжения питания (по шинам +/-37В, в диапазоне 100 — 20 000 Гц) = не хуже -130дБ

Измерения RMAA:

Осциллограммы:

Осциллограммы работы усилителя на прямоугольном сигнале с частотами 1, 10 и 20кГц, а также работа усилителя до ограничения (клиппинга) и в ограничении (клиппинге). Как видно, усилитель идеально точно воспроизводит форму прямоугольника на частоте 1кГц и достаточно точно на частотах 10-20кГц, при этом переходная характеристика имеет гладкую форму, какие-либо выбросы на переходной характеристике — отсутствуют. Работа усилителя в клиппинге уверенная, вход и выход из ограничения не сопровождается выбросами или искажением формы сигнала, что так же свидетельствует о высокой устойчивости схемы.

Элементная база

Большинство радиодеталей использованных мною были взяты из моего «складика» и скорее всего большинство из них найдутся и в ваших запасах. Именно с расчетом на то, чтобы по максимуму использовать популярные, имеющиеся у меня и у большинства детали и затачивалась эта схема. Она неприхотлива к элементной базе и допускает многочисленные замены без ущерба качеству. Некоторые возможные замены приведены в списке радиоэлементов под этой статьей, дублировать изложенную там информацию я не буду. Главное чтобы все используемые элементы были проверенны перед пайкой, были полностью исправными и оригинальными. Резисторы лучше использовать металлопленочные, так как они имеют меньший собственный шум чем углеродистые. Не запрещается использовать металлопленочные резисторы типа МЛТ производства СССР. Если под рукой не окажется резистора какого-либо номинала, можно заменить его последовательным или параллельным соединением нескольких резисторов. Каждый резистор, перед тем как впаивать в плату, необходимо проверять на соответствие его маркировки фактическому сопротивлению. Впаивать резисторы ориентируясь исключительно по нанесенной на них маркировке — нельзя. Не стоит стремиться к применению высокоточных резисторов с низким допуском, однако некоторые резисторы и транзисторы желательно подобрать — об этом далее. Допускается в качестве резистора R19 использовать резистор с рассеиваемой мощностью 0,25Вт. Крайне желательно, чтобы резистор отвечающий за регулировку тока покоя выходного каскада (R17), был многооборотным, например типа 3296W. Только применение многооборотного резистора позволит плавно, точно и безопасно выставить требуемую величину тока покоя. Использование некачественного подстроечного резистора может привести к резкому и неконтролируемому росту току покоя с последующим выходом из строя транзисторов выходного каскада. Все номиналы, типы и минимальное допустимое напряжение конденсаторов, применяемых в схеме, указаны в списке радиоэлементов. Каждый конденсатор должен быть проверен на соответствие его маркировки фактической емкости, а также проверен на отсутствие повышенной утечки. Недопустимо применять электролитические конденсаторы производства СССР, а также конденсаторы с подтеками, вздутыми корпусами и другими видимыми дефектами. Все модели диодов, стабилитронов и транзисторов, примененных мной, а также некоторые допустимые варианты их замены указаны в списке радиоэлементов. Все транзисторы с открытыми фланцами устанавливаемые на радиатор, должны быть от него надежно изолированы с помощью специальных теплопроводящих подложек. Транзисторы в изолированных корпусах дополнительно изолировать не нужно. Транзистор VT18 устанавливается к радиатору лицом (не фланцем!), крепежный винт должен быть изолирован от фланца с помощью пластиковой втулки.

Подбор элементов. Для минимальной величины постоянного напряжения на выходе усилителя необходимо подобрать в пары некоторые элементы. А именно: транзисторы VT3 и VT4, транзисторы VT1 и VT5 (по hFe), резисторы R6 и R8, резисторы R7 и R9 (по сопротивлению). Точность подбора должна быть максимально возможной ваших условиях. Отличным результатом можно считать результат, при котором на выходе усилителя постоянное напряжения не превышает 10мВ, а удовлетворительным когда на выходе усилителя постоянное напряжение находится в диапазоне 10-30мВ. Подбор осуществлять не обязательно, при этом ничего критического в плане работоспособности усилителя не случится.

Катушка на выходе усилителя. Точность изготовления большой роли не играет. Удобнее всего наматывать катушку используя в качестве каркаса сверло диаметром 7-8мм. Диаметр провода: 0,95 — 1,2мм2. Количество витков: 10 — 12.

Радиатор. Наверно многие глядя на фото усилителя в сборе, могут подумать что площадь радиатора недостаточна для эффективного охлаждения усилителя, но на самом деле это не так. Благодаря использованию раздельного питания и низкому напряжению питания выходного каскада, температура радиатора даже на синусоидальном сигнале, при максимальной выходной мощности на нагрузку 4Ом, не превышает 50 градусов. То есть, без особого дискомфорта можно сколько угодно долго удерживать руку на радиаторе.

Первое включение. Порадовало. Обе собранных мною платы запустились и были готовы исправно трудиться сразу после первого включения. Осталось только выставить ток покоя. Мною был выставлен ток покоя равный 40мА (что соответствует падению напряжения 18мВ между эмитерами выходных транзисторов) и именно такое значение тока покоя я рекомендую устанавливать и вам. Ток покоя регулируется плавно и точно удерживается на выставленном значении. Постоянное напряжения на выходе обоих каналов усилителей точно удерживается на одном значении, в мое случае значения постоянного напряжения на выходе получились — 8 и 9 мВ.

Блок питания усилителя. Классический. Двухполярный. Заточен на раздельное питания. Блок питания имеет на своем выходе две пары шин питания: +/- 37В — высоковольтная, слаботочная, для питания усилителей напряжения, +/- 25В — низковольтная, сильноточная, для питания выходных каскадов. Переменное напряжение для высоковольтной и низковольтной шин питания выпрямляется с помощью мостовых выпрямителей. Диодный мост высоковольтной шины собран из быстрых диодов HER207 (2А, 700В), а диодный мост низковольтной шины из быстрых диодов FR607 (6А, 700В). Каждый диод низковольтной шины зашунтирован пленочным конденсатором. Фильтрация напряжения питания по низковольтным шинам осуществляется простейшими C — фильтрами, в качестве которых используется по три параллельно включенных конденсатора в каждом из плечей: два электролитических по 4700мкФ х 35в и одного пленочного 1мкФ х 63в типа CL-21. Для фильтрации питания по высоковольтным шинам используются П — образные CRC фильтры. Поскольку потребление тока по высоковольтным шинам небольшое (не более 50мА для каждого плеча), а также благодаря наличию «электронных дросселей» в высоковольтных шинах питания усилителя, для эффективной фильтрации нет необходимости использовать электролитические конденсаторы с высокой собственной емкостью.

Софт-старт

Для данного усилителя был изготовлено новое устройства ограничения пускового тока (софт-старт). Была использована старая и проверенная схема софт-старта , но с небольшими изменениями и конечно же была разведена новая печатная плата. В качестве резисторов ограничивающих пусковой ток (R5-R7), мной были применены довольно редкие высокоточные советские резисторы C5-5-10Вт 200 Ом +/- 0.5%. Эти резисторы у меня были и достались мне бесплатно, поэтому именно их я и применил. Вы можете применить любые другие резисторы с рассеиваемой мощностью 5-10Вт. Резисторы R1-R4 устанавливаются на плату со стороны дорожек. Они выполняют роль дополнительного предохранителя на случай пробой конденсатора С1. Конденсатор С2 должен быть помехоподавляющим типа Х2. Варистор RV1 защищает усилитель от высоковольтных импульсных помех и от превышения напряжения в питающей сети выше 275В.

Защита акустики

В этом качестве я использовал модифицированную защиту DEF 2017. Модификация заключается в добавлении на плату диодного моста, а также замене простого однотранзисторного стабилизатора напряжения на стабилизатор напряжения на основе линейного регулятора LM7812. Защита отключает акустику от выхода усилителя в случае если на его выходе постоянное напряжение превысит +/- 4В. Время отключения зависит от величины постоянного напряжения на выходе усилителя: при напряжении +/- 5В на выходе усилителя, время отключения составляет 0,2 сек, при напряжении+/- 25В — 0,04 сек.

Корпус

Стальной, изготовлен на заказ по моим чертежам. Выполнен из стали толщиной 1,5мм. Окрашен порошковой краской в заводских условиях. Корпус — это почти единственная часть усилителя, на которую пришлось потратить деньги, все остальное, за редким исключением, выло взято из старых запасов.

На этом все! Спасибо за внимание!

Правильный выпрямитель

Блок питания — важнейшая часть усилителя. Усилитель работает так: он передает энергию из источника питания в нагрузку. Если источник питания работает плохо, то никакой усилитель не поможет получить в нагрузке то, что нужно. Для питания усилителей широко используется двуполярный источник, выдающий относительно «земли» два одинаковых напряжения разной полярности. Чтобы получить такой источник питания, нужен трансформатор с двумя вторичными обмотками (или с одной, имеющей вывод от середины), соответствующий выпрямитель и фильтр из двух конденсаторов.

Можно конденсаторов и больше, но два – это минимум. Но вот как быть с выпрямителем? На самом деле возможны две схемы выпрямителей. Одна содержит два диодных моста, вторая – только один (рис. 1).

Существует мнение, активно поддерживаемое на аудиофильских интернет-форумах, что левая схема, которая содержит два моста, гораздо лучше схемы с одним мостом. Но вот почему? Те объяснения, которые приводятся, весьма скудны, невнятны и противоречивы. После длительных расспросов мне все же удалось выяснить причину. Она такова (в моем пересказе): в каждом усилителе живет Дух Аудио, и диодный мост – своего рода жертва, дань этому духу. Если моста два, то дань Духу Аудио в два раза больше. За это Дух отблагодарит вас, улучшив звучание. Если вам показалось, что я издеваюсь – таки да, но совсем немного. Просто все объяснения почему-то именно к этому и сводились. Попытки же научного объяснения были настолько жалкими, что я их так и не смог понять. Если кто-то может объяснить с точки зрения науки и техники, почему два моста лучше одного – я с удовольствием послушаю. И подискутирую. А пока я представлю вам свое вИдение этой проблемы. Научное и техническое.

Звучание устройства определяется тем, как работает это устройство и все его составляющие компоненты. Причем не только в общем и целом, но и в деталях. Поэтому если мы добъемся от источника питания наилучшей работы и в целом, и в мелочах, то значит сделаем все для обеспечения хорошего звука усилителя. И все улучшения звука (конечно, если это вам не показалось, что стало звучать лучше, самовнушение — очень коварная штука) происходят от улучшения технических характеристик (то есть работы) узлов аппаратуры, а не по непонятному правилу типа «так надо для хорошего звука».

Итак, в чем разница между схемами.

1. Два моста больше по габаритам, имеют двойной нагрев (это я докажу ниже), и вдвое дороже. То есть, по этому признаку два моста хуже одного.

2. Для одного моста можно использовать любой трансформатор – как с раздельными обмотками, так и с выводом от средней точки. А для двух мостов только трансформатор с двумя отдельными обмотками. То есть, для выпрямителя с двумя мостами подойдет не всякий трансформатор. Схема менее универсальна, запишем ей минус.

3. В схеме с двумя мостами каждая обмотка трансформатора работает на свой выпрямитель, который в свою очередь работает на свое плечо питания усилителя. Т.е. одно плечо усилителя питается от одной вторичной обмотки трансформатора, другое – от другой. В схеме с одним мостом каждое плечо усилителя питается от каждой из вторичных обмоток трансформатора по очереди. Это мы увидим наглядно. Тогда и решим, что лучше. А пока пусть это побудет загадкой.

4. Рассмотрим, как протекают токи через выпрямители. На рис. 2 показано протекание тока через выпрямитель с двумя мостами. На рис. 3 – протекание тока через выпрямитель с одним мостом.

Обратите внимание, что в выпрямителе с двумя мостами, ток каждого плеча всегда протекает последовательно через два диода. А в выпрямителе с одним мостом – только через один диод. Следовательно, падение напряжения на диодах выпрямителя в схеме с двумя мостами в два раза выше. И до усилителя доходит напряжения немного меньше. Вы можете сказать: «Подумаешь, какая мелочь!» Не так, чтобы и мелочь – именно из этого напряжения получается напряжение на выходе усилителя. Раз напряжение питания уменьшилось, то и на нагрузке максимально возможное напряжение тоже уменьшится. Значит, уменьшится и максимальная выходная мощность. Насколько? А давайте рассмотрим насколько.

Для большей наглядности рассмотрим пример. Допустим, трансформатор выдает в каждой из обмоток под нагрузкой 30 вольт. Прямое падение напряжения на диоде 1,2 вольта. Почему такое большое? Потому, что падение напряжения на np-переходе при большом токе складывается с падением напряжения на внутреннем сопротивлении диода. Такое прямое напряжение падает практически на любом кремниевом диоде при прямом токе 3 ампера и больше. Это соответствует току усилителя, равному 1 ампер – ведь ток через усилитель непрерывен, а ток через диод протекает короткими импульсами большой амплитуды. Допустим, минимальное остаточное напряжение на выходных транзисторах составляет 4 вольта. Сопротивление нагрузки 4 ома.

Считаем для амплитудных значений напряжения.

Два моста.

Максимальное напряжение на нагрузке:

Максимальная выходная мощность:

Множитель 2 в знаменателе последней формулы учитывает, что мы пользуемся амплитудными значениями напряжения, а не действующими.

Один мост.

Максимальное напряжение на нагрузке:

Максимальная выходная мощность:

Разница в целых 7 Вт, или в 10%. И как раз этих семи ватт максимальной выходной мощности вам может не хватить, и начнется клиппинг!

Покупая и ставя в схему два моста, вы должны будете заплатить дороже за то, чтобы получить выходную мощность на 7 Вт ниже!

5. Говорят, что схема с двумя мостами менее подвержена подмагничиванию трансформатора постоянным током при воспроизведении усилителем сигнала частотой 25 Гц. Это не так. Подмагничивание происходит при потреблении от вторичной обмотки вообще тока с частотой 25 Гц. Т.е. две вторичные обмотки в этом случае работают как одна, независимо от схемы выпрямителя. Главное, что они транслируют свой ток в первичную обмотку, в которй все и происходит.

Так что у нас целых четыре причины, почему выпрямитель с одним мостом лучше, чем с двумя. И ни одной, показывающей преимущества выпрямителя с двумя мостами.

Ах да! Я же не доказал, что два моста греются вдвое больше, чем один. Посмотрите на рисунки 2 и 3. Ток усилителя проходит через два диода в каждом из мостов. А токи обоих плеч усилителя в среднем одинаковы (за довольно длительное время, определяющее нагрев – секунды и десятки секунд). В одном случае ток проходит через один мост, а в другом точно такой же ток проходит через два моста. Нагрев вызывается током. Два моста – в два раза больший нагрев, каждый мост греется одинаково, что в схеме с одним мостом, что в схеме с двумя. Поэтому два моста дают вдвое больше тепла, чем один.

Теперь вернемся к загадке в пункте 3. Есть ли разница в том, если каждое плечо усилителя от своей собственной обмотки трансформатора, или если каждая из вторичных обмоток работает на оба плеча усилителя поочередно. Тут такое дело… Вторичные обмотки трансформатора не всегда одинаковы. Даже если их числа витков равны. У броневого и тороидального трансформатора обмотки наматываются одна поверх другой. У той, что сверху средний диаметр витка больше, чем у той, что снизу. Отсюда разные сопротивления и разные потери напряжения при протекании тока. И разные поля рассеяния (значит, их напряжения на холостом ходу могут отличаться). Вот у меня на столе лежит высококачественный тороидальный трансформатор 2х28 вольт 75 ВА. Сопротивления его вторичных обмоток 0,7 Ом и 0,75 Ом. На самом деле это мелочи, и реальная разность напряжений на обмотках очень небольшая. Но она бывает. В этом моем трансформаторе 28,6 вольт и 28,65 вольт под нагрузкой. Если напряжения вторичных обмоток не различаются – то все отлично. А если различие все же есть? А оно вполне возможно. Тогда напряжения питания, поступающие на каждое из плеч усилителя, будут выглядеть так, как на рисунке 4.

Если выпрямительных моста два, то каждое плечо выпрямителя (и усилителя) питается от своей обмотки. Своим напряжением. И в одном плече напряжение получается больше, в другом меньше. Максимальная выходная мощность будет определяться наименьшим напряжением! Допустим, напряжение положительного плеча в нашем примере меньше, чем отрицательного на 0,2 вольт. Итак, напряжение, создаваемое одной из обмоток не 30 вольт, а 29,8 вольт. Считаем.

Максимальное напряжение на нагрузке:

Максимальная выходная мощность:

Потеряли целый ватт. Мелочь, конечно. Но ведь жалко! А если разница напряжений будет больше? Мало ли какой трансформатор вам удалось приобрести! А в самодельном трансформаторе все может быть еще хуже.

Для одного моста картина совершенно другая. Там на каждое плечо нагрузки работает каждая из обмоток поочередно. Максимальное напряжение в каждом плече получается равно наибольшему из напряжений обмоток. Это же здорово – получить все по максимуму! Явное преимущество перед схемой с двумя мостами. Расплатой за это будет наличие в выпрямленном напряжении пульсаций с частотой 50 Гц, тогда как двухмостовой выпрямитель дает пульсации только с частотой 100 Гц. Пульсации с частотой 50 Гц фильтруются хуже. Есть ли в этом недостаток? Нет! У нас целых две причины не бояться этих более низкочастотных пульсаций:

1. Амплитуда этих пульсаций очень мала и равна разности напряжений вторичных обмоток. В нашем примере это 0,2 вольта.

2. В фильтрах современных усилителей используются конденсаторы большой емкости, которые эффективно все сглаживают. 50-ти герцовые пульсации сглаживаются в 2 раза хуже, чем «стандартные» частотой 100 Гц. Но амплитуда стогерцовых пульсаций составляет десятки вольт (она равна напряжению питания). И все равно эффективно подавляется. А тут доли вольта.

Итак, по всем параметрам выпрямитель с одним мостом превосходит двухмостовую схему. И если не верить в Духа Аудио, то использовать надо именно его. Давайте я для большей наглядности сведу в таблицу результаты нашего примера.

Схема	С одним мостом	С двумя мостами	С двумя мостами
Вариант:	для всех случаев	одинаковые напряжения вторичных обмоток	разные напряжения вторичных обмоток
Максимальная выходная мощность, Вт	76,8	69,6	68,4

И сколько надо дополнительно потратить денег и места, чтобы вместо выходной мощности 76 Вт получить мощность 68 Вт?

Но это еще не все. Вот теперь давайте вспомним, что на свете существуют диоды Шоттки. О том, что их повышенное быстродействие при выпрямлении синусоиды частотой 50 Гц никак не проявляется, я уже писал. Но у них есть другое очень замечательное свойство: гораздо меньшее прямое падение напряжения. Я замерил его для диодов нескольких типов, оно оказалось практически одинаковым и равным 0,7 вольт. То есть по сравнению с диодами с np-переходом мы выигрываем целых полвольта. Много ли это? Я повторю все расчеты для нашего примера, используя в качестве диодов диоды Шоттки, и снова сведу все в таблицу.

Тип выпрямительных диодов	«Обычные» диоды	«Обычные» диоды	«Обычные» диоды	Диоды Шоттки	Диоды Шоттки	Диоды Шоттки
Схема	С одним мостом	С двумя мостами	С двумя мостами	С одним мостом	С двумя мостами	С двумя мостами
Вариант:	для всех случаев	одинаковые напряжения вторичных обмоток	разные напряжения вторичных обмоток	для всех случаев	одинаковые напряжения вторичных обмоток	разные напряжения вторичных обмоток
Максимальная выходная мощность, Вт	76,8	69,6	68,4	80	75,6	74,4

Итак, при замене «обычных» диодов диодами Шоттки мы получили несколько дополнительных ватт к максимальной выходной мощности. Кто знает, может как раз этих ватт нам и не хватало для полного счастья? И нужно ли это счастье убивать собственными руками, ставя два моста туда, где отлично хватает и одного? Два моста даже с диодами Шоттки уступают одному мосту с «обычными» диодами.

И обратите внимание, что разница между самой большой максимальной выходной мощностью и самой маленькой, составляет 11,6 Вт. Представляете! Мы можем потерять целых 11 ватт, просто сделав выпрямитель по другой схеме. Вот вам и разница в схемах и в выпрямителях.

На самом деле, если быть честным, у двухмостовой схемы все же есть преимущество перед одномостовой. У двухмостовой схемы максимальное обратное напряжение на диоде в два раза меньше. Максимальное обратное напряжение на диоде для двухмостовой схемы должно превышать напряжение (действующее значение) на одной вторичной обмотке не менее чем в 1,5 раза. Гораздо лучше, если в 2 раза и более. А для одномостовой схемы максимальное обратное напряжение на диоде должно превышать напряжение на одной вторичной обмотке (если их две раздельные, или на половине, если это одна обмотка с отводом от середины) как минимум в 3 раза, а лучше в 4 и более раза. Поэтому если использовать диодный мост с максимальным обратным напряжением 200 вольт, то одномостовая схема даст максимум ± 60 вольт, а двухмостовая ± 120 вольт питания. Если мост выдерживает 1000 вольт обратного напряжения (а такие мосты легкодоступны и дешевы), то двухмостовая схема выдаст максимальное напряжения питания ± 600 вольт, а одномостовая всего лишь ± 300 вольт. Вам достаточно? Поэтому я это свойство за достоинство и не считаю: ставьте мосты, рассчитанные на напряжение 1000 вольт и ни о чем не беспокойтесь. Хуже ситуация с диодами Шоттки — они гораздо более низковольтные. Я не встречал диодов Шоттки с максимальным обратным напряжением превышающим 150 вольт. Тогда в двухмостовой схеме мы получим напряжение питания максимум ±100 вольт, а в одномостовой — ±50 вольт. Обычно напряжения питания ±50 вольт хватает для большинства усилителей. Но вот если вам действительно нужно больше, то тут надо выбирать, чем пожертвовать. И опять же, смотрим в таблицу: один мост на обычных диодах немного эффективнее двух мостов на диодах Шоттки. Так что выбор за вами.