Решил я собрать еще один усилитель на батарейных лампах и сделать для него низкочастотный преобразователь на германиевых полупроводниках, как в старые добрые времена. Но в таком преобразователе из-за магнитострикции противно пищит сердечник трансформатора. В общем, идея такая — рассчитать преобразователь на работу без нагрева, чтобы писк трансформатора заглушил плотно закрытый корпус блока питания. Для этого нужно снизить плотность тока в трансформаторе и параллельно соединить одинаковые транзисторы, чтобы уменьшить потери в них.
Конечно, я применил гораздо большее количество транзисторов (по 14 шт. в плече), чем рекомендуется на практике. Проще говоря, сначала увеличение количества транзисторов даёт резкое снижение потерь, а дельнейшее увеличение уже незначительно снижает потери. И так вплоть до оптимального расчетного числа транзисторов, которое превышать нельзя, так как растут токи закрытых транзисторов. Параллельное соединение транзисторов приводит к неравномерности распределения тока между транзисторами, достигающей 30— 40%. Однако эта неравномерность не опасна, поскольку транзисторы используются в сильно недогруженном режиме по току.
Выбрал схему однотрансфоматорного преобразователя с положительной обратной связью по току нагрузки, так как большим её преимуществом является низковольтный запуск и высокий к.п.д. в широком диапазоне нагрузки. Это позволит питать усилитель всего от одного аккумулятора, отказавшись от плат балансира и плат защиты на каждый литий-ионный элемент. Выходной каскад усилителя будет работать в классе AB, а значение токов двух анодов изменяться в 2-3 раза. Вот здесь и пригодиться способность преобразователя держать высокий к.п.д. в широком диапазоне нагрузки. Если бы преобразователь был с обратной связью по напряжению, то рассчитывать его нужно было бы на максимальный ток нагрузки, а при снижении тока 2-3 раза, к.п.д снижался бы до 50%. В качестве источника питания я буду использовать LiFePO4 аккумулятор, в отличие от других литий-ионных, он имеет очень стабильное напряжение разряда, оно остаётся близким к 3,2 В пока заряд не будет исчерпан полностью. И это обеспечит незначительное изменение анодного напряжения на выходе преобразователя, но усложняет контроль оставшегося заряда аккумулятора, поэтому индикатора заряда батареи в усилителе не будет.
Характеристики блока питания:
Входное напряжение: 3.2 В
Анодное напряжение: 90 В (номинальный ток 15-20 мА)
Напряжение накала: 1.2 В (до 800 мА)
Напряжение смещение: -9 В
Средний к.п.д. анодного преобразователя 85% (без учета потерь в дросселе выходного фильтра)
Преобразователь спроектирован по материалам книги А. Б. Апарова “Транзисторные преобразователи для низковольтных источников энергии”. В книге рассматриваются схемы преобразователей с обратной связью по току нагрузки, способные запускаться при низких входных напряжениях (от 0,2—1 В) и позволяющих получить высокий к.п.д. в широком диапазоне нагрузки. Предназначены они для создания маломощных автономных источников питания, обладающих длительным сроком службы, высокой надёжностью и способностью работать без технического обслуживания. Например, для повышения выходного напряжения радиоизотопного термоэлектрического генератора, питающего аппаратуру метеорологической станции, расположенной в труднодоступном районе земного шара.
