Блок живлення лампового автомобільного УНЧ

1. Технічне завдання

• Напруга бортової мережі +11.0 ... +15.0 В, відключення анодного джерела при Uпит < 11.0В
• Вихід на накал ламп +11.5 .. +12.0 В, 3А (допустимо збільшення - заміною баластного резистора)
• Вихід анодного живлення +250..+270В, 300мА, вихідний опір по постійному струму (в межах струму навантаження 10..300мА) не більше 10 Ом. Навантаження працює в класі А. Анодний джерело допускає повну гальванічну розв'язку від джерела живлення.
• Затримка вмикання анодного живлення відносно подачі сигналу REM IN - 20..30с
• Затримка вмикання реле, що підключає вихід на акустику, відносно вмикання анодного живлення - 3..5с
• Вимкнення анодного живлення і реле - практично синхронно зі зняттям сигналу REM IN.

2. Накальний ключ-стабілізатор і таймери

Фішка ключа-стабілізатора - в двох прохідних транзисторах, які в двох найбільш типових режимах бортової мережі (11.5-12.0В на стоянці, 14.0-14.5В в русі) працюють з мінімальним тепловиділенням. В русі відкритий Т2, Т1 закритий, надлишок напруги падає на R5. Опір R5+Rcі(Т2) дорівнює 3В/Iнагрузки. На стоянці обидва транзистори відкриті, струм тече через Т1, на якому розсіюється P=Iнагрузки*Rcі (порядку десятків міліватт). Т1 повинні мати стандартні, а не "логічні" рівні Uзі. Rсі Т2 некритично, Т1 - не більше 100 мОм (з розрахунку 300мВ втрат при 3А струмі навантаження). Якщо задача теплової розвантаження Т1, Т2 не стоїть (є гідний радіатор), то можна поставити Т2 з Rcі=1 Ом (для струму 3А) і зовсім виключити R5. Я поставив IRFI540, без радіатора (охолодження T1 забезпечується за рахунок великої площі доріжок стоку і витоку.

Анодний таймер використовує в якості прохідного елемента оптрон, таймер реле - P-МДП транзистор, або PNP-транзистор (КТ837, знадобиться зменшити резистори R12-R13), керований оптроном. При знятті сигналу REM IN всі ємності, розташовані після ключа Т1Т2, швидко розряджаються на нитки накалу ламп, гарантуючи встановлення таймера в стан "вимкнено" навіть при короткочасних випадіннях REM IN.

3. Анодний стабілізатор

Для спрощення топології використана двотактна схема з одним N-МДП ключем на плече. Транзистори ці повинні мати Rсі не вище 15, від сили 20 мОм - уникнення зайвих втрат. Знову ж, з метою спростити топологію використана ІС 1156ЕУ2 (UC3825) - не вимагає зовнішніх драйверів затвора. ІС включена з ОС по напрузі з оптронною розв'язкою, тактова частота 180кГц. Токова захист при 12В вхідному живленні не потрібна - транзистори здатні витримати короткочасну перевантаження, далі вилітає запобіжник. Захист від падіння напруги живлення при необхідності реалізується просто - включенням 1.5В стабілітрона в ланцюг живлення ІС.

Трансформатор - на кільці М1500 38*24*14, обточеному до еліптичного перетину. Спочатку виконана вторинна обмотка (140 витків = 2 шари литцендрата невідомої мені марки, близько 0.2 кв.мм. сумарним перетином), потім первинна (2*4.5 витків, коса 7 жил ПЕВ 0.75мм). Випрямляч - міст Греца, щоб обійтися однією вторинною обмоткою.

Снаберси встановлені і в первинній, і у вторинній ланцюгу. У вторинній ланцюгу роль снабера виконує просто резистор на вході діодного моста, без ємностей (вони тут знадобилися б дуже малі). Фільтр CRCRC (СRCR на платі ПН, останній С, червона рамка - на платі УНЧ). Перший С в ланцюзі - К73-17 на 630В, далі електроліти. Дросель я не поставив, так як і резистора достатньо, та й зайва амплітуда змінки на дроселі тут ні до чого. Ланцюг ОС знімає вихідний рівень з другого конденсатора фільтра. При цьому петля виходить абсолютно стійкою (навантаження 0-300мА, вихідна напруга 150-300В).

Ланцюг датчика ОС навмисно виконана відносно низькоомною - вона забезпечує навантаження фільтра на холостому ході і розряд ємностей при вимкненні. В районі точки стабілізації (струм світлодіода оптрона 1.5 .. 3 мА) струм споживання розрядної ланцюга зростає з приблизно 4 до 8 мА - свого роду стабілізуючий шунт, що працює паралельно з петлею ОС ШИМ. Для стійкості ОС коефіцієнт посилення підсилювача помилки вибрано відносно невеликим (приблизно 15). Для перевірки ефективності стабілізації користуюсь простою активною навантаженням:

Увага! В залежності від виконання, R105-106 можна знизити до 2-5 Ом або виключити зовсім.

4. Реалізація

Плата двостороння, 260*80мм (фактично, компоненти займають 250*60мм). Анодні ланцюги розведені тільки на верхній стороні плати без перехідних отворів (поверхневий монтаж). Т1, Т101, Т102, розташовані під платою (торкаються дна шасі, яке і є радіатор. Сумарний теплоотвод не більше 7-10Вт).

Стоки Т101, Т102 розпайані на верхній стороні плати на контактні площадки приблизно 8*15мм, до яких зверху припаяні виводи первички і R102, 103. Витоки Т101, 102 і мінусові ноги С105, 106 розпайані на верхній шар землі. С105, 106 зашунтовані чіп-конденсаторами 1мкФ (SMD 1206), розпаяними між виводами С105, 106 безпосередньо у їх основи. Аналогічно, блокувальні конденсатори у виводах 8,11,15,16 IC101 розпайані з нижньої і верхньої сторони плати. С111 повинен бути достатньо термостабільним.

Джерело: klausmobile.narod.ru