Ulubiony kiosk PRZEJRZYJ ONLINE LISTOPADOWE WYDANIE Live Sound PRZESYŁKA GRATIS

Tutoriale

W świecie prądów i napięć - Zasilacze w urządzeniach audio

W świecie prądów i napięć - Zasilacze w urządzeniach audio

Dodano: poniedziałek, 30 sierpnia 2010

Tak już skonstruowany jest nasz świat, że aby wyjąć, trzeba najpierw włożyć. Bez zasilania nie działa nic. Samochody potrzebują paliwa, rowery energii naszych mięśni, zaś my jedzenia. Ale nie dobrodziejstwa sztuki kulinarnej będą tematem mojego rozważania i nie chcę debatować o wysublimowanych smakach i zróżnicowanych pojemnościach naszych żołądków, a o zasilaniu układów elektronicznych, do których zalicza się szeroko pojęty sprzęt audio.

 
Spis treści
» Napięcia w sprzęcie elektronicznym
» Zasilacz sieciowy
» Transformator sieciowy
» Prostownik
» Stabilizacja
» Zasilacz impulsowy
» Filtry i mostek
» 2 x TR, czyli tranzystory i transformator
» Sterownik PWM i prostownik
» PFC
   »Pokaż wszystko

Wzmacniacze mocy, konsolety, procesory i instrumenty elektroniczne nie będą pracować bez zasilaczy sieciowych. Ktoś zapyta, dlaczego nie można załączyć urządzenia wprost do sieci - byłoby prościej i taniej. No więc nie można, ponieważ nie pozwala na to przede wszystkim technologia wykonania większości komponentów elektronicznych i fakt potrzeby zasilania układów napięciem stałym, często o dużo niższym napięciu niż napięcie sieci, oraz względy bezpieczeństwa.

NAPIĘCIA W SPRZĘCIE ELEKTRONICZNYM

Jeżeli prześledzimy układy elektroniczne stosowane w elektroakustyce, zauważymy, że napięcia zasilające wzmacniacze mocy mogą osiągać wartości rzędu nawet kilkudziesięciu woltów, ale już zasilanie przedwzmacniaczy często nie przekracza wartości 36 V, to znaczy zasilania symetrycznego +/- 18 V. Jeżeli mówić będziemy o zasilaniu układów mikroprocesorowych, często spotkamy się z napięciem o wartości +5 V, typowym dla szeregu popularnych mikrokontrolerów.

Schematy ideowe zasilaczy: klasycznego, liniowego (z lewej) oraz impulsowego.

Oczywiście, układy wykonawcze takich systemów mikroprocesorowych często zasilane są z napięcia wyższego, niż 5 lub 3,3 V, jednak już widać, że funkcja obniżania napięcia przez zasilacz sieciowy jest podstawowa. Mówiąc natomiast o bezpieczeństwie mam na myśli nie tylko niskie napięcia wyjściowe, ale przede wszystkim odizolowanie galwaniczne układów elektronicznych urządzenia od sieci napięcia przemiennego. Oczywiście, zdarzają się układy zasilaczy, które separacji galwanicznej nie zapewniają, lecz w zastosowaniach akustycznych takich rozwiązań się nie stosuje. Zacznijmy może jednak od początku czyli od definicji:

ZASILACZA SIECIOWEGO

Zasilacz sieciowy jest urządzeniem elektronicznym, mającym na celu zamianę prądu przemiennego sieci na prąd stały oraz odpowiednie obniżenie wartości napięcia. W zależności od konstrukcji oraz specyfiki pracy zasilanego urządzenia napięcie wyjściowe zasilacza może być stabilizowane lub nie. W tym miejscu można już dokonać pierwszej klasyfikacji zasilaczy i podzielić je na beztransformatorowe i transformatorowe. Zasilacze beztransformatorowe oczywiście są dla mnie czysto szkolno-laboratoryjnym zjawiskiem.

Jak sama nazwa wskazuje, nie zawierają w swej konstrukcji transformatora sieciowego, czyli ich koszt i waga są niewielkie, jednak mają małą wydajność prądową oraz nie zapewniają izolacji galwanicznej, co w prostej linii może skończyć się porażeniem prądem. A więc pozostają zasilacze transformatorowe. W urządzeniach audio stosuje się dwa rodzaje zasilaczy transformatorowych - zasilacze liniowe oraz impulsowe. Podstawowym elementem zasilaczy liniowych jest:

Podstawową zaletą zasilaczy impulsowych jest mała waga oraz gabaryty, dzięki czemu nie zajmują dużo miejsca i nie wpływają w znaczący sposób na sumaryczną wagę urządzenia.

TRANSFORMATOR SIECIOWY

To właśnie od niego zależeć będą w głównej mierze podstawowe parametry, takie jak wartość napięcia oraz wartość prądu wyjściowego, a co za tym idzie moc. Oczywiście transformator, w zależności od wykonania i zastosowania, może mieć jedno lub kilka uzwojeń wtórnych, nawiniętych drutem nawojowym o różnej średnicy. Bardzo ważnym elementem konstrukcyjnym transformatora jest rdzeń. Istotna jest nie tylko jego konstrukcja, ale również materiał, z którego został wykonany.

Często można spotkać się z określeniami np. transformator z rdzeniem EI, LL, rzadziej dziś "zwijany", za to częściej "toroidalny". Jest to podział mówiący o kształcie blach, z których złożony lub zwinięty jest rdzeń transformatora. Nadmienić muszę, że rdzeń transformatorów sieciowych nie może być jednolity, gdyż występowałoby w nim zjawisko indukowania się prądów wirowych, które (w wielkim skrócie) istotnie pogarszałyby parametry całego transformatora i powodowały dodatkowo jego grzanie. Właśnie po to, aby przeciwdziałać powstawaniu prądów wirowych w rdzeniu transformatora, składa się go lub zwija z pojedynczych blach.

Przy dobieraniu transformatora sieciowego do zasilacza liniowego istotną rolę odgrywa rezystancja wewnętrzna uzwojeń transformatora. My, praktykujący elektronicy, często używamy określenia, że transformator "jest miękki", i nie chodzi tu o to, że jest wykonany np. z gumy, ale o to, jak bardzo zmniejsza się wartość napięcia wtórnego transformatora pod wpływem obciążenia. W wielkim skrócie powiem, że transformatory toroidalne charakteryzują się małą rezystancją wewnętrzną uzwojeń, czyli są bardziej "twarde" w działaniu i stąd często można je spotkać w zasilaczach wzmacniaczy mocy. Następnym blokiem zasilacza liniowego jest: