Введение
Регулярно возникает потребность в двуполярных источниках питания, а многие любители очень опасаются сетевых проводов и предпочитают использовать вместо них «трансформатор-вилку». Различные номиналы выходного переменного тока не всегда легко получить, но я ожидаю, что у большинства людей найдется несколько источников питания постоянного тока на 12 В, которые лежат поблизости, после того как оригинальный прибор, от которого они питались, уже давно отправился на переработку. Их также можно найти в Интернете, но нужно быть очень осторожным, потому что многие «дальневосточные» производители с радостью предоставят все необходимые сертификаты, но на самом деле не будут тестировать продукцию на соответствие всем необходимым стандартам.
Хотя последний пункт важен, он не является темой данного обзора. Если у вас есть блок питания 12 В постоянного тока, многие проекты (большинство из тех, что опубликованы на сайте ESP) требуют питания ±15 В, хотя почти все они будут прекрасно работать и при ±12 В. При этом происходит небольшая потеря «запаса по мощности», но для большинства проектов вы все равно никогда не доведете их до полного выходного напряжения, так что это спорный вопрос.
К сожалению, получить ±12 В от одного источника 12 В невозможно без добавления электроники. В некоторых случаях подойдет схема «charge pump», но не в том случае, если вам нужно более 20 мА или около того. Хотя некоторым проектам достаточно ±6 В (которые вы можете легко получить от одного источника 12 В), это довольно ограничено, а некоторые схемы вообще не будут работать с таким низким напряжением. Существует несколько способов получения отрицательного напряжения питания, но важно убедиться, что детали легко доступны, и что схема будет достаточно дешевой в сборке. Многие из новейших микросхем, которые можно использовать, выпускаются только в SMD-корпусах, что усложняет процесс сборки. Например, вы не можете использовать SMD-микросхемы на макетной плате, и без печатной платы не обойтись.
Хотя входное напряжение 12 В постоянного тока легко «разделить», чтобы получить питание ±6 В, для некоторых проектов этого недостаточно. Хотя этого будет достаточно почти для всех распространённых ОУ, для более высоких уровней может не хватить размаха напряжения. Например, фонопреамп Project 06 полагается на более высокий, чем обычно, размах напряжения, чтобы обеспечить достаточный запас по громкости из-за последнего каскада пассивного эквалайзера. Это может вызвать проблемы, особенно с фонокартриджами с более высоким, чем обычно, выходным уровнем. При использовании питания ±6 В может возникнуть клиппинг с некоторыми картриджами с высокой выходной мощностью, особенно с дисками, которые обрезаются « на горячую» (уровень выше обычного).
Для разделения шин можно использовать микросхему TLE2426, а можно просто пару резисторов и конденсаторов, дополнительно забуферизованных ОУ. Микросхема TLE2426 не совсем дешева (и почти наверняка отсутствует в ящиках с деталями у большинства людей), и она может быть идеальной не во всех случаях. Проблема с любой формой разделения напряжения заключается в том, что общее напряжение питания остается неизменным, поэтому при входном напряжении 12 В постоянного тока на выходе может получиться только ±6 В. В проекте 43 описан источник питания с « делителем напряжения», который можно использовать на выходе схем, изображённых на рисунке 1 или рисунке 2. Идея этого проекта состоит в том, чтобы увеличить напряжение, чтобы получить полноценное питание ±12 В.
Многие другие конструкции также могут потребовать гораздо большего запаса мощности, чем предполагается. Если используется предусилитель с регулятором тембра и средним входным уровнем 1 В, то при высоких уровнях усиления низких частот (в частности) может потребоваться, чтобы предусилитель работал с напряжением до 6 В (RMS!), если регулятор громкости находится после секции регулятора тембра. Многие другие схемы имеют аналогичные ограничения, и низкие напряжения питания не подходят. Во многих профессиональных микшерах используются напряжения питания ±18-20 В, чтобы получить дополнительный запас по громкости.
Обратите внимание: Для последующих схем входной разъем постоянного тока должен быть изолирован от корпуса, а внешний источник постоянного тока нельзя подключать к другим схемам внутри корпуса, которые не являются полностью плавающими (не подключены ни к одной части, использующей соединение с нулевым напряжением [земля]). Например, вы можете использовать входной источник постоянного тока для питания светодиодного индикатора «включения» панели (с последовательным резистором), поскольку он не зависит от заземления схемы. Вы не можете использовать его для чего-либо, что зависит от шины заземления, кроме схем, использующих отрицательное питание.
Не существует требования использовать источник питания с отрицательным потенциалом на выходе. Большинство источников постоянного тока подключаются как « контакт-положительный», и это было принято для входа постоянного тока.
В двух показанных вариантах D2 представляет собой 1N5401 или аналогичный элемент и используется для защиты от обратной полярности. Большинство внешних импульсных источников постоянного тока имеют защиту от короткого замыкания и не повреждаются при неправильной полярности. Без D2 обратная полярность приведет к повреждению или разрушению микросхемы коммутационного узла, а также полярных конденсаторов.
Описание проекта
Первый подход, который я попробовал, несколько нетрадиционен, поскольку микросхема предназначена для источника питания с обратным током и имеет максимальный рабочий цикл 50%. Это усложняет расчеты, поскольку повышающие преобразователи обычно проектируются не так. Тем не менее, очень немногие из них доступны в DIY (и Veroboard) дружественных DIP корпусах, в то время как используемая микросхема легко доступна в DIP версии. Кроме того, она имеет низкую стоимость, поэтому идеально подходит для экспериментов. Из тех немногих DIP-преобразователей, которые легко доступны, они не дешевы, и многие из них рассчитаны на максимальное входное напряжение 5 В.
Он также необычен тем, что внешнее питание 12 В подает отрицательное напряжение непосредственно на электронику, а положительное обеспечивается повышающим преобразователем 12-24 В. На самом деле ИС предназначена для использования с обратным преобразованием «в автономном режиме» (т.е. непосредственно от сети), но она прекрасно работает и в этой «новой» роли. Микросхема представляет собой UC3845A, которая доступна как в SMD, так и в DIP корпусе. Стоит она недорого, менее 2 австралийских долларов за штуку, и обладает всеми необходимыми функциями для повышения напряжения с 12 до 24 В при токе до 150 мА. Хотя, конечно, можно получить и больший ток, 150 мА вполне достаточно для подавляющего большинства предусилителей, кроссоверов и других схем, с которыми он, скорее всего, будет использоваться. D1 должен быть высокоскоростным диодом, таким как показанный UF4004, или другим высокоскоростным/сверхбыстрым диодом с номинальным напряжением, по крайней мере, равным выходному напряжению (т.е. 24 В, как показано на рисунке), но предпочтительно выше. Можно также использовать диод Шоттки, но большинство из них относительно низковольтные. Диод также должен выдерживать средний постоянный выходной ток.
Выходные соединения выглядят странно, поскольку в качестве отрицательного выхода используется шина -12 В. Обратите внимание, что входной разъем постоянного тока не должен быть подключен к шасси, поскольку отрицательный вывод обычно заземлен. В некоторых доступных разъемах его придется изолировать от шасси с помощью пластиковых изоляторов или других средств, подходящих для используемого разъема (и шасси). Я оставляю это на усмотрение конструктора. Хотя можно подключить разъем так, чтобы центральный контакт был отрицательным, подавляющее большинство блоков питания предполагают, что это положительное соединение. Неправильное подключение может вывести из строя внешний блок питания. Некоторые из них имеют защиту от короткого замыкания, но не все.
Также имеется дополнительное ограничение тока, обеспечиваемое R4, R5 и C6. Если их не использовать, исток MOSFET подключается непосредственно к шине -12 В, как и вывод 3 ( считывание) U1. Если вывод 3 оставить открытым, схема не даст никакого выхода. Вывод 3 также можно использовать в качестве внешнего управляющего элемента, позволяющего отключить питание при желании (хотя польза от этого в лучшем случае сомнительна).
Все указанные напряжения относятся к шине -12 В. Они пригодятся в случае необходимости поиска неисправностей, но если все подключено точно так, как показано на рисунке, схема должна работать без необходимости что-либо делать. Резистор затвора MOSFET (R3) должен располагаться как можно ближе к выводу затвора. Хотя я показал MOSFET IRF540N, это довольно серьезный избыток, но эти транзисторы широко распространены и стоят довольно дешево. Другие альтернативы включают IRF530N (17A), IRFI530NPBF (12A), PSMN034-100PS (32A), RFP12N10L (12A) и многие другие, которые стоят менее AU$2.00 каждый. Все они рассчитаны на напряжение 100 В, хотя допускается и более низкое напряжение. Не стесняйтесь выбирать любой подходящий MOSFET, который должен иметь номинальный ток не менее 10 А и номинальное напряжение не менее 50 В. Если вам не нужен максимально возможный выходной ток, MOSFET не нуждается в радиаторе (рассеяние при выходе более 100 мА должно быть менее 50 мВт).
Внешний источник питания должен быть рассчитан на ток около 2 А, и они легко доступны и относительно недороги. Схема спроектирована с дополнительным резистором для определения тока (R5, 1Ω), который ограничивает пиковый ток до 1A. Хотя это и увеличивает время выхода на полное напряжение, схема достигает его менее чем за 40 мс. Это не показано, но внешнюю нагрузку не следует подключать до тех пор, пока выходное напряжение не станет стабильным. Хотя это и добавляет некоторую дополнительную схему, это стоит того, потому что вы получите очень хорошо слышимый шум от большинства ОУ, если их питание не будет подано одновременно.
Та же схема может быть использована для получения ±15 В от внешнего источника питания 15 В. Для этого нужно лишь изменить значение VR1. Этот подстроечный резистор ( а также R6) используется вместе с R7 для обеспечения напряжения регулирования, и R6 + VR1 нужно увеличить до 11k, чтобы схема могла выдавать 30V. Обратите внимание, что максимальный ток уменьшается при более высоком напряжении, но поскольку внешние источники питания на 15 В не так легко доступны, вряд ли многие будут использовать их таким образом.
Использование подстроечного резистора (VR1) – самый простой способ получить требуемое сопротивление, которое в противном случае было бы недостижимым значением. Небольшая погрешность не имеет значения. Напряжение может быть установлено точно, но это редко необходимо для большинства схем. Это особенно верно, поскольку большинство внешних источников питания имеют достаточно большой допуск, так что номинальное напряжение 12 В может составлять от 11,8 до 12,2 В, а в некоторых случаях и хуже.
Резисторы 2,2 Ом (R8, R9) влияют на регулировку, но они снижают напряжение только на 220 мВ при выходном токе 100 мА. Преимущество в том, что они значительно снижают высокочастотную составляющую напряжения пульсаций. Это одна из тех областей, где полезно добавить параллельные керамические конденсаторы на 100 нФ (C8 и C9), поскольку, как и во всех импульсных источниках питания, на выходе будет присутствовать высокочастотный шум. Ферритовые шарики (‘FB’) необязательны, но вы можете обнаружить, что они немного уменьшают шум при переключении (особенно это касается очень высокочастотных компонентов).
Альтернативный повышающий преобразователь
Хотя схема, показанная на рисунке 1, конечно, работает, для получения надежной схемы придется изрядно повозиться. Ниже показана более простая альтернатива, точно такая же схема использовалась для проекта 193. Она так же пригодна для использования с выходом 24 В, а ее преимущество заключается в том, что микросхема специально разработана как повышающий преобразователь. После тестирования обеих версий я бы рекомендовал именно эту. Однако схема на рис. 1 по-прежнему интересна, и она работает именно так, как описано. Кроме того, ее проще переделать для получения более высоких напряжений, и не исключено, что до 250 В постоянного тока.
Если вы заглянете на какой-нибудь онлайновый аукцион, то обнаружите там бесчисленное множество повышающих преобразователей, которые можно использовать вместо того, чтобы строить свой собственный. Это заманчиво (и да, у меня самого есть несколько штук), и они работают довольно хорошо. Однако они еще и шумные – с электрической точки зрения. Я измерил более 200 мВ пикового шума, и хотя он на высокой частоте и (теоретически) не будет мешать звуку, я точно знаю, что это не всегда так. Его обычно можно услышать (на низком уровне) в предусилителях с линейным сигналом и тому подобных устройствах, но он совершенно неприемлем в таких предусилителях, как предусилители с подвижной катушкой. Частично проблема заключается в интермодуляции высокочастотного коммутационного сигнала, которая может привести (и приводит) к появлению шума в слышимом диапазоне.
Другая проблема заключается в том, что, хотя эти повышающие преобразователи стоят недорого, вы ничему не научитесь, если просто купите что-то и подключите. Мы все больше всего учимся, создавая и тестируя вещи, и импульсные источники питания – не исключение. Преимущество показанной здесь конструкции в том, что она низковольтная, поэтому вы можете использовать осцилограф для просмотра формы сигнала и проведения измерений. Это очень опасно, когда блок питания работает напрямую от сети, даже если у вас есть обязательный разделительный трансформатор.
Поскольку во всех преобразователях используются обычные детали (никаких SMD), у вас гораздо больше возможностей для проведения измерений и внесения изменений в соответствии с вашими конкретными потребностями. Если вы покупаете готовый конвертер, вы зацикливаетесь на его конструкции, а в случае с SMD сложно внести изменения. Это идеальный пример того, что подход «сделай сам» может стоить дороже, чем готовая конструкция, но у вас гораздо больше возможностей для внесения изменений и понимания того, как это работает.
Вы можете собрать свой собственный с помощью LM2577-ADJ (регулируемая версия), которая обладает большими возможностями и имеет внутренний переключатель. Она выпускается в корпусе TO-220 (также доступна версия TO-263 SMD) и требует минимального количества внешних деталей. Однако это не очень дешевая микросхема, ее стоимость на момент написания статьи составляла от AU$5.00 до AU$11.00. Вам все еще нужны дроссель, высокоскоростной диод, входной и выходной конденсаторы, а также подходящая цепь обратной связи. Несмотря на это, схема, показанная ниже, проще и дешевле, чем схема на рис. 1, и является рекомендуемой альтернативой. Я не показал выходную фильтрацию, но положительный источник питания по-прежнему является «землей», а выход +24 В становится выходом +12 В точно так же, как показано на рисунке 1.
Дешевые и « бойкие» модули из Китая (многие из которых используют микросхему XL6009 – якобы «эквивалент» LM2577) подразумевают, что вы не узнаете много нового. Если вы предпочитаете собрать свой собственный модуль, показанная схема должна подойти большинству людей, и она была проверена на работоспособность. У меня есть модуль, в котором используется почти точная схема, показанная на рис. 2, и, за исключением выходного шума (который можно отфильтровать с помощью той же схемы, что показана на рис. 1), она должна удовлетворять большинству требований. Обратите внимание, что в техническом описании LM2577 компенсационный конденсатор (C3) указан как 330нФ, но я выяснил, что на практике отлично работает 220нФ.
У « аналогичных» преобразователей на базе XL6009 есть потенциально опасный недостаток – если входное напряжение ниже уровня около 3 В, выходное напряжение может подняться до уровня, значительно превышающего заданный. Хотя в техническом паспорте указана схема блокировки при пониженном напряжении, она, похоже, работает не очень хорошо. Схема никак не может правильно регулировать напряжение, если входное напряжение слишком низкое, и оно не сильно изменяется под действием нагрузки. Мои тесты показали, что напряжение поднимается до 40 В при входном напряжении около 3 В, а входной ток увеличивается до более чем 500 мА без нагрузки. Хотя это не всегда является проблемой, вы должны быть осведомлены об этом. Также вероятно, что в разных микросхемах она будет отличаться, а входное напряжение «опасной зоны» очень чувствительно – даже крошечное изменение напряжения резко влияет на выходное напряжение. У LM2577 вообще нет плохих качеств – это хорошая, надежная микросхема, которая может легко обеспечить лучшую эффективность, чем схема на рис. 1. Поскольку у нее нет плохих качеств, она также является гораздо более выгодным вариантом, чем преобразователи на базе XL6009.
Единственное различие между версией, показанной выше, и версией, показанной для P193, заключается в цепи обратной связи и немного большем значении дросселя (150 мкГн для P193), хотя эта версия прекрасно работает и с тем же дросселем. R2 – 12k, а делитель напряжения позволяет установить выходное напряжение от минимального 16,25 В до максимального 28,75 В. Если вам нужно питание 30 В (которое можно разделить, чтобы получить ±15 В), увеличьте R2 до 15k (20-45 В на выходе, в зависимости от настройки VR1).
Схема отсечки и фильтра пониженного напряжения
При использовании любого повышающего преобразователя, как показано на рисунке, отрицательное напряжение поступает практически мгновенно, но повышающей цепи потребуется некоторое время, чтобы достичь полного напряжения. Это может занять всего 50-100 мс (в зависимости от используемой схемы и размера фильтрующего конденсатора), но этого может быть достаточно, чтобы вызвать проблемы со схемой, питающейся по описанной здесь схеме. Схема на рис. 4 понадобится для обеих схем питания с переключаемым режимом, поскольку в обеих будут возникать аналогичные проблемы с шумами, а питание 24 В никогда не будет подаваться мгновенно. Даже если вы решите не использовать защиту от пониженного напряжения, дополнительная фильтрация все равно потребуется.
Большинство схем на базе ОУ будут « недовольны», если они получат одно питание раньше другого. Задержка поступления +12 В практически гарантирует, что ваша схема будет затронута. Это вызовет (возможно, очень) громкие звуки через колонки и даже может привести к срабатыванию схемы защиты по постоянному току (если она установлена) в усилителе мощности. В любом случае, это нежелательно, поэтому необходим способ убедиться, что положительное напряжение достигло разумного минимума. В этом случае оба источника напряжения будут подаваться одновременно, что предотвратит любые проблемы с «включением».
Кроме дополнительной фильтрации, в ней нет ничего особенного – только транзистор общего назначения, диод зенера, пара резисторов и реле с защитным диодом. Используя зенеровский диод на 22 В, схема не может работать, если напряжение питания +12 В не превышает примерно 10,5 В, а этого достаточно для нормальной работы всех ОУ. Реле подключает питание, когда общее напряжение между -12 и +12 В становится не менее 22,5 В (+10,5 В, -12 В), и конечный рост положительного напряжения питания не создаст существенных помех для схем ОУ. Если питаемая схема является дискретной или имеет более чем нормальную чувствительность к шинам питания, целесообразно включить схему отключения звука, чтобы убедиться, что шумы не проникают через нее.
Реле должно иметь катушку на 12 В и быть относительно слаботочным. Существует бесчисленное множество подходящих реле, а поскольку напряжение и ток малы, можно использовать практически любое миниатюрное реле. Однако оно должно быть надежным, поэтому предпочтительнее использовать полностью герметичный тип. Большинство последующих схем будут иметь встроенные шунтирующие конденсаторы, которые помогут поглотить любой дребезг контактов при замыкании контактов реле. Номинальный ток контактов должен быть достаточно высоким, чтобы начальный бросок тока не привел к повреждению контактов. То же самое можно сделать с помощью транзисторов вместо реле, но это усложняет схему.
Расчет индуктивности (схема рис. 1)
Все схемы с импульсным режимом имеют одну важную деталь – дроссель. Его величина зависит от рабочей частоты и ожидаемого максимального тока, поэтому его необходимо рассчитать в соответствии с вашими требованиями. Размер определяется рабочим циклом (D), который задается коэффициентом усиления и выходным током. Существует множество различных формул, но они часто дают неверные ответы, если использовать предлагаемую микросхему. Это связано с тем, что ее максимальный рабочий цикл составляет 50%, поэтому дроссель обычно должен быть немного меньше расчетного значения. Это особенно важно для схемы на рис. 1, но для версии на рис. 2 просто используйте дроссель 100 мкГн, способный выдержать пиковый ток. Расчеты не требуются.
D = Vin / Vout = 0,5 (при условии нулевых потерь)
LMIN = ( D × Vin × ( 1 – D )) / (f × 2 × IOUT )
LMIN = ( 0,5 × 12 × ( 1 – 0,5 ) / ( 30k × 2 × 200m ) = 250µH
Изначально я использовал дроссель 330 мкГн, который работает достаточно хорошо, но только для довольно низкого тока (менее 100 мА). Сделать дроссель немного больше расчетного значения обычно не проблема, но он будет ограничивать максимальный выходной ток, если он слишком большой. Меньшие значения увеличивают постоянный ток пульсаций дросселя. При небольшой нагрузке (т.е. при токе значительно ниже максимально допустимого) микросхема UC3845A будет работать в режиме «заикания» (он же «пропуск цикла»), когда за всплеском колебаний следует период, когда вообще ничего не происходит. Из-за этого частота переключения может казаться намного ниже, чем есть на самом деле, что увеличивает пульсации на выходе. Это лишь одна из причин, по которой выход требует дополнительной фильтрации. Добавление «грубого» фильтра (с очень большой емкостью) задержит выход от полного напряжения, особенно если реализовано ограничение тока.
IPeak ( Vin × D ) / ( f × L )
IPeak ( 12 × 0.5 ) / ( 30k × 330µH ) = 606mA
Полученные цифры, вероятно, лучше всего описать как «резиновые», поскольку есть значительные возможности для внесения изменений. Имейте в виду, что используемая микросхема предназначена для flyback «автономных» сетевых источников питания, и в данной схеме она работает совсем по-другому. Тем не менее, испытания показали, что она работает на удивление хорошо. Не стесняйтесь использовать меньшую индуктивность, чем показано на рисунке – 150 мкГн работает достаточно хорошо, но при низкой нагрузке схема будет все время работать в режиме «пропуск цикла».
Обратите внимание, что входное напряжение должно быть не менее 10 В, иначе микросхема не будет работать. Это означает, что она не может быть использована, например, с 5 В на входе. При использовании в соответствии с предложенным вариантом это не является ограничением.
Прототип (схема на рис. 1)
При создании любой схемы с импульсным режимом нельзя полагаться на моделирование. Чтобы убедиться, что схема работает так, как задумано, был построен макет, и хотя индуктивность 300 мкГ больше, чем нужно, вся печатная плата (показанная ниже, собранная на макетной) имеет размеры всего 55 × 35 мм. Выводы микросхемы не совсем подходят для разводки на макетке, но собрать ее было не так уж сложно. Я также проверил, что она может легко обеспечить напряжение до 48 В (хотя должен признаться, что это произошло из-за ошибки в разводке). Использование при более высоком напряжении рассматривается отдельно.
Как видите, дроссель – самая большая деталь на плате. Хотя он выглядит довольно тесным и труднодоступным для любых точек измерения, это совсем не так. Форма волны переключения была взята с контакта MOSFET, а до других точек, представляющих интерес, также довольно легко добраться. Как видите, я использовал подстроечный резистор 10k для установки напряжения, и я не включал цепь ограничения тока. Это означает, что я не включил R4, R5 и C6, а вывод 3 ( считывающий) замкнул на шину -12 В. Резистор 10k непосредственно под микросхемой – это R1, и он был уменьшен до 5k после того, как была сделана эта фотография, чтобы увеличить скорость переключения. Рекомендуется использовать резистор 5,1k, но если у вас под рукой не окажется такого значения, есть возможность « выкрутиться».
На рисунке показана форма сигнала переключения при нагрузке около 100 мА. При меньших токах микросхема переходит в режим «заикания» (пропуска циклов), то есть включается на один цикл, а затем выключается на время, определяемое выходным током, прежде чем будет произведен еще один цикл переключения. Этот эффект можно уменьшить, сделав C7 намного меньше (около 10 мкФ). Однако требование хорошей фильтрации выходного сигнала нельзя обойти вниманием, поскольку без вторичного фильтра, показанного на схеме выше, наблюдаются значительные пульсации. В идеале вторичный фильтр не должен располагаться рядом с импульсным источником питания, который можно изолировать от электроники экранированием для предотвращения коммутационных помех.
Самая низкая точка на осциллограмме находится в момент включения MOSFET. Ток течет в дросселе в течение примерно 12 мкс, затем MOSFET выключается. Напряжение быстро поднимается до максимума (чуть больше 24 В на отрицательном входе питания) и пропускает ток через диод и в нагрузку. Как только магнитное поле дросселя исчезает (также около 12 мкс), происходит одноцикловый «всплеск» колебаний, вызванный дросселем и любой паразитной емкостью. Напряжение в средней точке составляет 12 В, которое беспрепятственно проходит через дроссель до тех пор, пока MOSFET не проводит ток. Это не заметно при нагрузке 100 мА, но проявляется при более слабой нагрузке во время работы в режиме пропуска цикла. Для предотвращения колебаний при выключении диода демпфирующая цепь не использовалась, так как это просто добавило бы больше деталей и снизило эффективность. Частота переключения составляет примерно 38 кГц (а не 25,6 кГц или 75,6575 кГц, как показано на дисплее).
Даже при выходном токе, близком к 1 А, он работает хорошо, и ничего даже слегка не греется (кроме нагрузочных резисторов!). Ток холостого хода довольно скромный, по данным моего блока питания, он составляет около 18 мА без нагрузки. Это вполне приемлемо, и очевидно, что ток недостаточен для нагрева каких-либо деталей. Единственное, с чем нужно быть осторожным, так это с различием между выводами 1 и 2 – вывод 1 предназначен для компенсации, и их легко перепутать при монтаже деталей на макетке (я знаю это по собственному опыту, поскольку именно так и сделал, и удивлялся, почему выход не регулируется).
Модуль LM2577 имеет ток холостого хода 15 мА (12 В на входе, 24 В на выходе, без нагрузки), а XL6009 при тех же условиях имеет ток холостого хода 13 мА. Очевидно, что разница между этими тремя схемами невелика, так что выбор за вами – какую из них вы предпочтете использовать. Естественно, я предпочитаю подход «сделай сам», но экономичность китайских модулей не позволяет их игнорировать (весь модуль стоит меньше, чем использованные мной дроссели!). Китайские модули LM2577 немного дороже, но если вы можете их достать, то это лучший выбор, потому что их отсечка по пониженному напряжению действительно работает.
Выводы
Этот проект разработан специально для того, чтобы любители могли использовать внешний источник питания 12 В, а не вилку-трансформатор переменного тока или необходимость возиться с сетевыми проводами. Целью разработки было обеспечить достаточный ток для большинства предусилителей и кроссоверов. Поскольку почти все внешние источники постоянного тока являются импульсными, добавление дополнительных схем коммутации вряд ли увеличит уровень слышимого шума, но было бы неразумно использовать что-то подобное для предусилителя фонокорректора с подвижной катушкой или любой другой очень чувствительной схемы.
Я рекомендую схему на рис. 2, поскольку в ней используется специализированный повышающий преобразователь и в целом меньше деталей. Однако она ограничена абсолютным максимумом 60 В на выходе, и если вам нужно больше, то схему на рис. 1 легче адаптировать (нет никаких причин, по которым версия на рис. 1 не может обеспечить 250 В или больше при использовании подходящего MOSFET и дросселя).
Это, конечно, не самый простой способ достижения конечного результата, но он довольно недорогой и представляет собой интересный способ для новичков освоить схемотехнику переключателей, не прибегая к использованию SMD-деталей. Имейте в виду, что UC3845A также доступен в SMD, поэтому будьте внимательны при заказе. Используемый дроссель – довольно распространенная деталь, и они доступны в довольно широком диапазоне габаритов. Мощность постоянного тока довольно низкая, поэтому дроссель не обязательно должен быть большим (хотя использование дросселя большего размера, чем оптимальный, совсем не повредит).
Поскольку в источнике питания на рис. 1 используется коммерческая микросхема flyback IC, у вас есть возможность изучить поведение схемы, но при низком напряжении и без подключения к сети. Единственное реальное отличие этого источника питания от «традиционного» flyback-блока питания с питанием от сети – низкое входное напряжение и использование дросселя, а не трансформатора. Для тех, кто хочет разобраться в импульсных источниках питания, это бесценный инструмент обучения, поскольку вы можете подключить осциллограф к любой части схемы, не рискуя жизнью, конечностями или самим осциллографом. Использование flyback-контроллера, а не «настоящего» повышающего преобразователя, было сознательным выбором, потому что это означает, что он легко доступен в DIP-корпусе, так что вам не нужно возиться с SMD-деталями. Микросхема также легкодоступна и дешева, что сделало ее очевидным выбором (хотя и нетрадиционным).
Следует понимать, что версия этого проекта на рисунке 1 предназначена в первую очередь для того, чтобы читатели могли получить представление об импульсных источниках питания в целом. Это, конечно, не самый дешевый или простой способ получить ±12 В от одного источника 12 В, но это, несомненно, лучший способ узнать, как работают такие источники питания. Хотя в нем может быть больше деталей, чем в специализированном повышающем преобразователе, все они довольно дешевы, а опыт сборки (и устранения неисправностей) схемы будет бесценным. В ней нет опасных напряжений, поэтому работать с ней и снимать показания напряжения (или формы волны) во время работы вполне безопасно.
Версия на рис. 2 – лучший выбор для большинства применений, при условии, что вы можете легко достать микросхему. По причинам, не имеющим абсолютно никакого смысла, вы можете купить готовый модуль (использующий LM2577, а не «не столь эквивалентный, как следовало бы» XL6009) меньше, чем стоимость самой ИС TO-220 LM2577-ADJ. Однако им не хватает гибкости, присущей тем, которые вы соберете сами, и вы не сможете сказать «я это собрал» в отношении готового модуля. Как уже отмечалось, вы также не научитесь ничему полезному в процессе (но вы все же получите «правильное» питание ±12 В от сетевого блока питания 12 В постоянного тока).
Литература
UC3845A Datasheet
MC13783 Buck and Boost Inductor Sizing (AN3294, Philips/ NXP)
LM2577-ADJ SIMPLE SWITCHER® Datasheet
XL6009 Datasheet
