Современная электроника №1/2020

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 59 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 1 2020 Рис. 1. Принципиальная схема формирователя искусственной земли +14 В –14 В +14 В –14 В R5 100 + 100,0/50 C5 C6 100,0/50 + R4 100 1 2 3 X1 KL3K C2 10,0/50 C4 0,22/50 4 5 3 1 2 +V –V DA1 LA6500 C1 10,0/50 R2 5K C3 0,22/50 R1 10K R3 10K живающих электролитических кон- денсаторов и выпрямительных дио- дов. В-третьих, мощность трансфор- матора также может быть несколько снижена. Как показал эксперимент автора (см. далее), это вполне возмож- но. Мало того, размах пульсаций тако- го ИП также несколько снижен. Таким образом, дальнейшее изложе- ние будет построено следующим обра- зом. Вначале будут рассмотрены прин- ципиальные схемы преобразователя однополярного напряжения в двупо- лярное и однополярного стабилизато- ра на напряжение 28 В, затем будет при- ведена разводка плат этих устройств и их фотографии, и далее будут обсужде- ны результаты их работы. П РИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ УСТРОЙСТВ Хорошо известная схема преобра- зователя однополярного напряжения в двуполярное состоит из стандартно- гоОУ (например, TL072), включённого как повторитель напряжения, выстав- ляемого подстроечным резистором делителя напряжения, подключённого к двум напряжениям питания. В каче- стве умощняющих ток используются два биполярных транзистора проти- воположной полярности (например, КТ815 и КТ814), коллекторы которых подключены к напряжениям питания (к положительному – коллектор npn- транзистора, к отрицательному – кол- лектор pnp), эмиттеры и базы транзи- сторов объединены; к базам подклю- чён выход ОУ, а с эмиттеров снимается напряжение земли (в связи с просто- той схема не приводится). Такую схе- му автор не рискнул бы использовать, поскольку выходные транзисторы никак не защищены от перегрузки по току, и при выходе из строя одного из них моментально выходит из строя вто- рой, а с ним иОУ, и нагрузка (например, аудиоусилитель). Схема преобразователя (формиро- вателя) может быть значительно упро- щена (см. рис. 1), если в качестве ОУ использовать не стандартный, а мощ- ный ОУ, например LA6500 (DA1), мак- симальный выходной ток которого составляет 1 А, причём в ОУ предусмо- трен ограничитель такого тока (Current Limiter). ОУ также включён как повто- ритель напряжения, т.е. его выход (4-й вывод DA1) соединён с инвертирую- щим входом (2-й вывод DA1). Вход- ное напряжение, получаемое с делите- ля напряжения R1, R2, R3, подключён- ного к напряжениям питания (+14 В и –14 В) и снимаемое с движка под- строечного резистора R2, подключе- но к неинвертирующему входу ОУ (1-й вывод DA1). Конденсаторы C3, C4 пред- назначены для штатного режима рабо- тыОУ, а C1, C2, C5 и C6 предотвращают самовозбуждение ОУ. Подтягивающие к напряжению–14 В резисторы R4 и R5 компенсируют перекос токов аудиоуси- лителя, отбираемых от положительно- го напряжения (около 0,5 А) и отрица- тельного (не более 0,1 А). Здесь следу- ет заметить, что хотя ОУ LA6500 и имеет ограничение по току в 1 А, максималь- ный ток нагрузки ОУ не должен превы- шать 0,25 А, иначе выходное напряже- ние будет уже зависеть от тока нагрузки. Для увеличения нагрузочной способ- ностиОУ по положительному напряже- нию (т.е. для исключения его зависимо- сти от тока нагрузки в 0,5 А по положи- тельному напряжению) и используются подтягивающие резисторыR4, R5. Необ- ходимо также отметить, что увеличение нагрузочной способности ОУ с помо- щью подтяжки его выхода к какому- либо из напряжений питания с помо- щью резисторов является достаточно широко распространённой практикой. Аналогичные подтягивающие к положи- тельному напряжениюпитания резисто- рыиспользуются в цифровыхмикросхе- мах имикроконтроллерах, а некоторые из них выпускаются вообще без подтяги- вающих резисторов (с так называемым открытым коллектором), и подтягиваю- щие резисторы положены таким циф- ровым микросхемам и микроконтрол- лерам для их штатной работы. Некоторые цифровые микросхемы выпускаются с так называемым откры- тым эмиттером, где установка подтяги- вающих резисторов к отрицательному напряжению питания (земле) также обязательна (как раз рассматривае- мый вариант). Другое дело, что токи в стандартных ОУ и цифровых микро- схемах не превышают 10–20 мА, поэ- тому подтягивающие резисторы имеют номиналы, измеряемые в кОм, и малые мощности (0,25 Вт и меньше). Рези- сторы же R4 и R5 (для работы с тока- ми в сотни мА) должны быть рассчи- таны на мощность 5 Вт, и, кроме того, их желательно устанавливать на ради- атор, т.к. они довольно сильно нагрева- ются. Вместо них можно использовать один цементный резистор 47 Ом 7 Вт (SQP), отечественный резистор С5-47 10 Вт (47 или 51 Ом) в металлическом охладителе, который легко прикручи- вается к радиатору двумя винтами, или его китайский аналог. Необходимо добавить, что микросхе- ма LA6500 достаточно распространена, легкодоступна, недорога (не более 60 рублей за штуку) и выпускается в тран- зисторном корпусе ТО220-5, который также легко может быть установлен на радиатор. Входные напряжения (–14 В и +14 В) подключаются соответственно к 1-му и 3-му контактам трёхконтакт- ной клеммы X1, а выходное напряже- ние земли снимается с её 2-го контакта. Как видно на рисунке 1, схема форми- рователя достаточно проста, а потому её плата легко разводится. Как было отмечено во введении, искусственно созданная земля по выше- приведённой схеме и однополярное питание аудиоусилителя (без силовой земли) привели к тому, что в АС полно- стью исчез 50-герцовый фон. В экспе- рименте в качестве ИП использовал- ся двуполярный ИП, описанный в [1], который был подключён к аудиоусили- телю без земляного провода. В этомИП используется активныйфильтр на поле- вом транзисторе и стабилизатор также на полевом транзисторе (по каждому из двух питающих напряжений), а защита от превышения тока отсутствует. В принципе, на этом можно было бы и закончить статью, однако, как было отмечено во введении, вместо двупо-