3. Блок питания
Блок питания выполнен на отдельной двухслойной печатной плате, нижний слой которой отведен под полигон возвратного тока, о котором в части 1 подробно написал, и предусматривает несколько независимых каналов питания:
- анодное питание 410 В,
- питание вторых сеток ламп выходного каскада 300 В,
- питание цепей смещения ламп выходного каскада минус 36 В,
- 2 канала питания цепей накала 6,3 В,
- канал питания накала катодного повторителя (с подпором) 6,3 В,
- канал сервисного питания для реле и индикации 5 В,
- система мягкого пуска и режима Mute.
Канал анодного питания выполнен на карбид-кремниевых диодах Шоттки производства CREE. Да, хотелось бы на кенотроне, но увы необходимой обмотки на силовом трансформаторе не осталось. После моста следует CLC фильтр и хитрого в общем ничего и нет.
Канал питания вторых сеток подключен к фильтру анодного выпрямителя и содержит параметрический стабилизатор на высоковольтном мосфете. Искомое напряжение в 300 В создается цепочкой стабилитронов. Тут стоит вот на что обратить внимание. При отладке аппарата потенциал вторых сеток систематически уплывал до 315...320 В и утягивал режим работы выходного каскада. Дело было в ТКЕ стабилитронов. Проблему решил снижением тока через стабилитроны (увеличил номинал токозадающего резистора), но на будущее решил в подобных высоковольтных цепях использовать обычные резистивные делители.
Канал цепей смещения ламп выходного каскада также предусматривает мост на карбид-кремниевых Шоттки и CRC фильтр.
Идея выпрямления и стабилизации накалов для меня была моментом принципиальным. Во-первых, усилитель должен быть тихим, а во-вторых, протягивание на 400 мм и более вдоль всего подвала переменного напряжения накала штука весьма опасная, даже в случае витой пары. Выпрямители тут также на диодах Шоттки отечественного производства, стабилизация обеспечивается обычными LM317. Сервисное питание – все ровно тоже самое, но на 7805.
Теперь что касается системы мягкого пуска. Фактически на каждом гитарном усилителе, представленном на рынке, имеются 2 тумблера: Power и Standby. Логика работы этих выключателей вроде бы простая: при включении тумблера Power напряжение подается только на накал ламп (предполагается, что режим Standby включен в момент пуска). После нескольких минут прогрева и выхода эмиссии ламп на проектные режимы тумблером выключается режим Standby и на аноды приходит высокое напряжение. Зачем так сделано? Дело в том, что существует такая штука, как холодная эмиссия. Если совсем просто - при одновременной подаче напряжений на всю лампу из-за сильных кулоновских взаимодействий из оксидного слоя катода электроны начинают буквально вырываться, приводя к физическому износу эмитирующего слоя и ускоренному сокращению ресурса лампы. И все бы ничего, но как всегда есть "но":
- во-первых, конструктив условно современных лампы вполне устойчив к одновременной подаче напряжений и данное явление не оказывает существенного влияния на ресурс ламп (в отличие от ламп 50-х годов производства),
- во-вторых, я никогда в своей жизни не видел ни одного музыканта, правильно эксплуатирующего режим Standby и вообще понимающего его физический смысл (ну кроме разве что музыкантов, умеющих держать паяльник, да и то не всегда),
- в-третьих, эмиссия электронов без токосъема с катода тоже такая себе история из-за явления отравления катода, которая в конечном счете также приводит к снижению эмиссии.
В сухом остатке я посчитал, что комбинация Power и Standby просто архаичное решение, которое по инерции кочует уже лет 50 из аппарата в аппарат. Что же на мой взгляд реально имеет значение, так это зарядные (ударные) токи электролитических конденсаторов. В сети есть достаточное количество материалов на почитать. В итоге реализована была система мягкого пуска с простым алгоритмом: при включении питания сетевое напряжение проходит через гасящий резистор сопротивлением около 200 Ом (реле нормально замкнуто). Через 2-3 секунды реле срабатывает и шунтирует гасящий резистор. Еще через 1 секунду выключается режим Mute, реализованный на отдельном реле, замыкающим средний вывод потенциометра Master на землю. Причем режим Mute может включаться и выключаться независимо, для него предусмотрен свой отдельный тумблер на лицевой панели.
Технически схема мягкого пуска реализована на 2-х канальном компараторе и времязадающей RC-цепочке. Проще некуда. Управление обмотками реле производится через mosfet'ы.
4. Система контроля токов ламп выходного каскада
Частенько в интернете встречал посты о том, что, дескать, звук ухудшился, не те ощущения от игры и так далее и всегда совет один - аппарат надо нести на диагностику, проверить износ ламп. А эта процедура всегда стоит денег. Поэтому я решил внедрить такую полезную фичу, чтоб в режиме реального времени производить контроль токов 6L6GC. Такой узел я уже внедрял для аудио усилителя и показал он себя очень даже хорошо, только там он был неотключаемый и по правде раздражал "цветомузыкой" во время игры, но в данном случае я это исправил.
Короче, в чем логика. В катодные цепи ламп выходного каскада ставятся токосъемные резисторы малого сопротивления (чтоб не оказывать влияния на рабочую точку), в моем случае это порядка 0,22 Ом. Напряжение с этого резистора, образующееся в результате протекания тока покоя лампы, подается на ОУ с необходимым коэффициентом усиления. Далее усиленный сигнал приходит на оконный компаратор, на котором заданы нижние и верхние диапазоны для сравнения (диапазон что-то вроде 400 мВ по нижней границе и 500 мВ по верхней). Затем сигналы от компараторов отправляются на дешифратор, который и подсвечивает светодиоды (в моем случае это трёхцветный светодиод). Красный - это превышение тока, синий - снижение, зеленый - норма.
Приведу пример. Предположим для 6L6GC выбран ток покоя 45 мА. При протекании такого тока через резистор 0,22 Ом выделится порядка 10 мВ. Также предположим, что на компараторе выбраны диапазоны от 400 мВ до 500 мВ. Чтобы оказаться по центру зеленой зоны после ОУ должно быть 450 мВ, то есть коэффициент усиления должен быть 450мВ/10мВ=45. Пределы можно задавать в общем любые с соответствующей корректировкой не хитрого расчета.
Должен отметить, что данная система себя проявила уже на этапе пуско-наладочных работ. Выше я писал про ТКЕ стабилитронов и уплыв напряжения вторых сеток выше нормы. Соответственно, следом уплывал и анодный ток покоя в сторону повышения, о чем выдавалась сигнализация.
Вот вроде бы по данному усилителю и все, что хотел рассказать. Приложу еще несколько фоток подвала и буду думать о подготовке материалов для всеобщего пользования, типа схем (правда не уверен что с указанием номиналов), чертежей, сэмплов и так далее.
Всем здоровья!