Изготовив и наладив блок питания, описанный в статье [1], автор продолжил поиск путей улучшения его параметров, проверяя возможные схемные решения с помощью системы моделирования LTSpice IV [2].
Прежде всего, был проверен эффект, даваемый заменой резисторов R25 и R26 транзисторными стабилизаторами тока, что увеличивает коэффициент усиления транзисторов VT 11.1 и VT11.2, а также обеспечивает достаточный ток зарядки ёмкостей исток-затвор транзисторов VT9, VT10 и увеличивает быстродействие стабилизатора напряжения. Позиционные номера упомянутых элементов даны по схеме, изображённой на рис. 2 в [1]. Показанная на рис. 1 схема со стабилизаторами тока на транзисторах VT7-VT10 для исследования была "собрана" в симуляторе LTSpice IV.
Рис. 1. Схема со стабилизаторами тока на транзисторах VT7-VT10
Как следует из графиков, показанных на рис. 2, при нагрузке такого блока питания суммой постоянного тока 5,2 А и синусоидального тока частотой 600 Гц и амплитудой около 5 А размах пульсаций его выходного напряжения уменьшился до 0,25 мВ по сравнению с 4,8 мВ в прежнем варианте. Пульсации с частотой 100 Гц не изменились.
Рис. 2. График зависимости напряжения от времени
Спектр напряжения на выходе стабилизатора в этом случае показан на рис. 3. Видно, что шумовой фон на частотах менее 300 Гц ниже -125 дБ относительно 1 Вэфф. Уровень пульсаций с частотой 100 Гц 92 дБ, а с частотой 600 Гц --106 дБ.
Рис. 3. Напряжение на выходе стабилизатора
На рис. 4 показаны пульсации выходного напряжения при увеличении частоты синусоидальной составляющей тока нагрузки до 20 кГц. Их размах - около 2,1 мВ, что приблизительно в пять раз меньше, чем в исходном варианте. Спектр выходного напряжения при такой частоте переменной составляющей тока нагрузки изображён на рис. 5. Уровень составляющей с этой частотой - -76 дБ, а пульсаций с частотой 100 Гц 87 дБ.
Рис. 4. Пульсации выходного напряжения
Рис. 5. Спектр выходного напряжения
Оказалось, что параметры блока питания имеют резерв для дальнейшего улучшения. Если подключить точки соединения эмиттеров транзисторов VT7 (VT8) с резисторами R17 (R18) к отдельным выпрямителям, как показано на схеме рис. 6, это снизит пульсации выходного напряжения ещё в несколько раз. Спектр этих пульсаций показан на рис. 7 (частота переменной составляющей тока нагрузки - 600 Гц) и на рис. 8 (частота этой составляющей - 20 кГц). Видно, что подавление напряжения пульсаций с частотой выпрямителя 100 Гц увеличилось с 92 до 110 дБ. Их размах на выходах обоих плечей стабилизатора не превысил 0,4 мВ. Напомню, что все приведённые в этой статье результаты получены на компьютерной модели блока питания и требуют подтверждения на реальном устройстве.
Рис. 6. Улучшенная схема блока питания
Рис. 7. Спектр пульсаций выходного напряжения с частотой 600 Гц
Рис. 8. Спектр пульсаций выходного напряжения с частатой 20 кГц
Литература
1. Муравцев Д. Стабилизированный блок питания УМЗЧ. - Радио, 2017, № 2, с. 25-27; №3, с. 17-19.
2. Система схемотехнического моделирования LTspice IV. - URL: http://zpostbox. ru/ltspice.html (06.11.16).
Автор: М. Муравцев, г. Ташкент, Узбекистан