Эффективный способ сглаживания Пульсаций по Питанию: схема Электронного ДРОССЕЛЯ
Электронный Дроссель источника питания транзисторного усилителя мощности и другой Электроники
Каждый, кто сталкивался с построением качественного усилителя звука, знает, насколько критично стабильное и чистое питание. Даже небольшие пульсации напряжения способны проникнуть в звуковой тракт, вызывая фон, наводки и искажения. Особенно это заметно в усилителях класса A, где ток потребления относительно постоянен, но любые нестабильности питания напрямую отражаются на качестве звука.
Раньше для сглаживания пульсаций широко применялись дроссели – массивные катушки индуктивности, которые вместе с конденсаторами формировали фильтр низких частот. Они эффективно подавляли переменную составляющую напряжения, но имели свои недостатки: значительные размеры, вес, электромагнитные наводки и неизбежные потери энергии.
Современной альтернативой стали электронные дроссели – активные фильтры на базе MOSFET-транзисторов. Они выполняют ту же задачу, но компактнее, эффективнее и точнее, обеспечивая глубокую фильтрацию без необходимости использования громоздких индуктивностей. Именно такое решение представлено в данной статье.
Электронный дроссель представляет собой активный фильтр на основе силового MOSFET-транзистора, предназначенный для снижения пульсаций напряжения, поступающего с выхода выпрямителя источника питания. Такое устройство особенно полезно в схемах усилителей мощности, где требуется стабильное питание с минимальными помехами и высоким уровнем эффективности.
Схема электронного дросселя на полевом транзисторе
Преимущества схемы
Представленная схема обладает рядом ключевых преимуществ:
Высокий коэффициент фильтрации, обеспечивающий снижение пульсаций практически в 1000 раз, что существенно улучшает стабильность работы усилителя.
Высокая эффективность за счёт использования MOSFET-транзистора с низким порогом включения и малым сопротивлением открытого канала.
Встроенная защита от короткого замыкания, предотвращающая выход из строя элементов схемы и обеспечивающая долговечность устройства.
Компактность схемы, что позволяет её интегрировать в различные конструкции усилителей мощности без значительных изменений в топологии.
Область применения
Электронный дроссель широко применяется в:
УМЗЧ класса A, таких как усилитель Джона Линсли-Худа (JLH), однотактные усилители Зена и другие.
Полупроводниковых схемах, требующих стабилизации питания с низкими уровнями пульсаций.
Высокоточных аудиоустройствах, где требуется минимизация фоновых шумов, вызванных нестабильностью питания.
Лабораторных источниках питания, где необходим высокий уровень фильтрации пульсаций и стабильность выходного напряжения.
Описание работы схемы
Схема дросселя включает в себя:
Выпрямитель на диодном мосте Br1, который преобразует переменное напряжение в постоянное.
Фильтрующий конденсатор C1, сглаживающий основные пульсации выпрямленного напряжения.
Формирование управляющего напряжения: диод D1 создает напряжение на затворе транзистора, которое всегда на 0,6–0,7 В ниже напряжения на выходе выпрямителя.
Фильтр низких частот (R2, C2, R3, C3), подавляющий высокочастотные колебания на затворе и обеспечивающий мягкий пуск.
Силовой транзистор T3 (IRL530), работающий в режиме повторителя напряжения.
Стабилитрон D2, выполняющий защитную функцию, ограничивая напряжение затвора и ограничивая ток нагрузки до 7,2 А.
Выходной предохранитель F1, защищающий схему от перегрузки и короткого замыкания.
Принцип работы
Входное напряжение выпрямляется и сглаживается конденсатором C1.
Через диод D1 на затвор транзистора подаётся стабилизированное напряжение, определяющее его режим работы.
Комбинация элементов R2, C2, R3, C3 формирует фильтр, устраняющий остаточные пульсации и обеспечивающий плавное включение схемы.
MOSFET транзистор IRL530 работает в режиме повторителя, обеспечивая минимальное падение напряжения и высокую эффективность.
В случае перегрузки или короткого замыкания стабилитрон D2 ограничивает напряжение затвора, снижая ток через транзистор и предотвращая его перегрев.
Улучшение характеристик
Использование диодов Шоттки в выпрямителе снижает потери на выпрямлении, увеличивая общую эффективность системы.
Увеличение ёмкости C1 позволяет уменьшить входные пульсации, улучшая стабильность выходного напряжения.
Выбор транзистора с ещё более низким сопротивлением открытого канала (Rds(on)) повысит КПД схемы и уменьшит тепловые потери.
Дополнительное экранирование схемы снижает уровень внешних электромагнитных помех, что особенно важно в аудиосистемах высокого класса.
Общие выводы:
Электронный дроссель на MOSFET является эффективным решением для сглаживания пульсаций в источниках питания усилителей мощности. Он обеспечивает высокую стабильность выходного напряжения, защищает нагрузку от перегрузок и коротких замыканий, а также улучшает качество работы звуковой аппаратуры за счёт снижения шумов в питании. Благодаря своей компактности, эффективности и универсальности, схема может применяться в широком спектре электронных устройств, требующих высококачественного стабилизированного питания.