Разработанный авторский блок питания (БП) предназначен для питания усилителей воспроизведения, фонокорректоров, предварительных усилителей, усилителей средней мощности, генераторов, а также измерительных приборов и другой чувствительной аппаратуры.
На схеме (рис. 1) представлен однополярный вариант блока питания. Для построения двухполярного БП потребуется трансформатор с двумя вторичными обмотками напряжением 18-20В, не имеющими гальванической связи.
Чтобы получить высокий коэффициент подавления пульсаций (Power Supply Rejection Ratio или PSRR) выпрямленного напряжения, был применен двухступенчатый стабилизатор напряжения (СН). Первая ступень представляет собой активный фильтр-стабилизатор напряжения, а вторая ступень это основой стабилизатор со сверхнизким уровнем собственного шума. Фильтр первой ступени состоит из двухзвенной Г-образной RC-цепи R1C2R2C3 с коэффициентом подавления пульсаций 85дБ. Сглаженное напряжение с фильтра подаётся на первую ступень стабилизатора, выполненную на транзисторах VT3VT4 и усилителя напряжения DA1.1, который в свою очередь питает вторую ступень СН, состоящую из VT6VT7 и DA1.2. Совокупный коэффициент подавления пульсаций и помех PSRR выпрямленного напряжения частот 50 и 100Гц превышает 120дБ. Уровень пульсаций на выходе БП не выше 1мкВ.
За счёт применения малошумящего сдвоенного усилителя напряжения К548УН1А удалось получить очень низкий уровень шума всего БП, который составляет порядка -140дБ полка или 100нВ/SQR(Гц). Шумовое напряжение в полосе частот 20Гц-20кГц составляет 15мкВ.
Спектрограммы выходного напряжения БП, снятые с помощью USB-аналого-цифрового преобразователя OLIVINE-2 ADC в программе SpectraPLUS, показаны на рисунках 2 и 3. На рисунке 2 изображена спектрограмма выходного напряжения в режиме холостого хода (без нагрузки). На рисунке 3 изображена спектрограмма выходного напряжения БП с нагрузкой 0,5А.
Дрейф выходного напряжения полностью определяется тепловым дрейфом цепи диодов VD14VD15 и стабилитрона VD16. Температурный коэффициент напряжения стабилизации стабилитрона BZX55C13 согласно справочнику составляет +3,9…14,3мВ/град, а одного диода около -2,1мВ/град. Таким образом, удаётся несколько компенсировать положительный температурный коэффициент стабилитрона отрицательным температурным коэффициентом диодов.
Для защиты БП от перегрузки по току служит транзистор VT5 с датчиком тока, выполненном на резисторе R13. При превышении тока в нагрузке 0,7А на резисторе R13 падает напряжение необходимое для открытия транзистора VT5, который в свою очередь снижает выходное напряжение, тем самым ограничивая выходной ток.
Для защиты БП от замыкания служит ключевой каскад на транзисторах VT1VT2. Смещение базы VT1 задаёт цепь R1R4R5, а ограничителем напряжения служит стабилитрон VD5. Конденсатор C4 задаёт время задержки включения каскада VT1VT2, которое необходимо для запуска БП под нагрузкой. Таким образом, после включения БП, некоторое время работает без защиты от КЗ. В рабочем режиме в момент замыкания в нагрузке открываются транзисторы VT1 VT2 и выключают первую ступень СН и весь стабилизатор в целом.
После правильной сборки БП работает сразу. Выходное напряжение в пределах 0,2-0,4В можно подстроить подбором резистора R15 (R15 устанавливать необязательно), либо подбором стабилитрона VD16.