Лампові підсилювачі, блок живлення та застосування кенотронів
Згідно з твердженнями "аудіофілів" класичний ламповий підсилювач неодмінно має бути побудований із застосуванням кенотронів у випрямлячах блоку живлення. За здоровим роздумом можу зробити висновок, що це собача маячня. Проте виглядає ідея симпатично. І запит на таке диво існує, тому наводжу основні відомості, необхідні для застосування кенотронів, а також практичні конструкції. Для застосування кенотронів із традиційним трансформатором живлення анодів лампового підсилювача потрібно мати пару симетричних обмоток, розрахованих прямо на номінальну напругу анодів. Наприклад для пари 6П3С з напругою під навантаженням +400 вольт в аноді до кенотрону потрібно мати дві анодні обмотки трансформатора з напругою близько
310-320 вольт кожна. На батареї конденсаторів напруга підскочить до 450 вольт. Але 30 вольт просяде в кенотронах, 30 вольт просяде в мідних проводах. І залишиться саме +390-400 вольт. А якщо обмотки анодного трансформатора дохлі, намотані тонким проводом, то +390 не вийде. Застосування кенотронів не завжди прийнятне за умовою наявності пари симетричних обмоток. У випадку з кенотронами потрібний добротний силовий трансформатор, який коштує грошей. А це не завжди можливе і не завжди доцільно. Нерідко анодна напруга доводиться збирати з дрібних обмоток, не завжди симетричних. Найголовніше при цьому виявляється інша умова - дрібний струм холостого ходу всіх трансформаторів. А блок живлення лампового підсилювача створюється як автономний модуль, з усіма додатковими пристроями всередині, компактний модуль з автоматикою і мікроконтролером, в якому кенотрони просто зайві. Саме такий принцип конструювання лампового підсилювача є правильним. Я сказав би - єдино правильним. Зменшіть понти,мало цінності у конструкції, що створюється як солянка з купок трансформаторів і ламп, які спочатку розкладають як пасьянс на загальному каркасі, а потім збирають навісним монтажем, заздалегідь закладаючи конструкційні помилки. А потім розпочинають боротьбу з фоном змінного струму. Проектувати та конструювати ЛУМЗЧ потрібно інакше, принципово інакше. Виділити потрібно в проекті два головні модулі: 1. Блок живлення з автоматикою і 2. Підсилювач звуку (вихідні трансформатори і лампи - 2 комплекти). Після їх роздільного проектування, моделювання, конструктивного опрацювання, сполучення рішень, виготовлення, випробування та ретельного налаштування модулі з'єднують. Але при цьому слід добре продумати конструкційну та електромагнітну сумісність усіх вузлів у рамках обраного дизайну. Ось так.
6Ц4П – кенотрон під пальчиковий цоколь. Порівняно зручний та малогабаритний кенотрон. Його застосування буде доречним у лампових конструкціях, побудованих на пальчикових лампах. В цьому випадку дизайн буде єдиним, а конструкція цілком лаконічна. Ну про переваги застосування кенотронів говорити безглуздо, оскільки таких просто немає. Недоліків величезна кількість, починаючи з великого внутрішнього опору та великої втрати напруги на лампі. При піках навантаження просідання напруги живлення може призводити до додаткових спотворень сигналу. Надійність лампової конструкції знижується пропорційно збільшенню підсилювача електронних компонентів. Є у застосуванні кенотронів і проблема пускового (пікового) навантаження випрямляча. Доводиться жорстко обмежувати кидки струмів, особливо у разі застосування батарей конденсаторів підвищеної ємності. Крім того, споживається явно зайва кількість електроенергії і підсилювач нагрівається істотно більше.
Зате в дизайні підсилювачаз'являються нові різнокольорові вогники лампочок, що горять. Кількість понтів у ламповому підсилювачі із застосуванням кенотронів збільшується, тому цінник природно йде вгору. Ну і гаразд, помахаємо йому рукою. Клієнт нехай платить за свої капризи.
6Ц5С – дрібний кенотрон під октальний цоколь. Порівняно малогабаритний кенотрон, використання якого буде доречним у лампових конструкціях, побудованих із застосуванням ламп під октальну панельку. Це кенотрон вважають майже повним аналогом показаного вище пальчикового кенотрону 6Ц4П, але він нагрівається менше. Якщо підсилювачі не потрібні великі струми анода, то застосування таких кенотронів цілком прийнятно. При збільшенні потужності УМЗЧ до певної межі можна рекомендувати застосування дрібних подвійних кенотронів, при паралельному включенні їх анодів. Звичайно панелек доведеться витратити вдвічі більше. При цьому еквівалентний струм розжарення буде значно меншим, ніж у здоровенних кенотронів, показаних нижче. На мою думку застосування кенотронів на 6,3 вольта краще, ніж з накалом на 5 вольт. Вище коефіцієнт використання обмоток трансформатора і менше струму і більше питома потужність, що заганяється в розжарення. З міркувань зручності та безпеки краще застосовувати кенотрони та непрямим розжаренням.
5Ц3С – кенотрон підвищеної потужності під октальний цоколь. Зазначений кенотрон може забезпечити живлення одного потужного каналу двотактного лампового підсилювача на 6П3С. Це досить непоганий результат. Для живлення анодів "струмових" ламп такого кенотрону вже недостатньо. Природно, що можна застосувати пару 5Ц3С або перейти в наступний габарит, наприклад, використовуючи 5Ц8С. Викладаю вам прості тривіальні відомості, які може розповісти такий самий звичайний школяр. Багатьом інженерам та телеглядачамочевидні зручності та незручності застосування тих чи інших ламп. А є в мене ще й відомості, які багатьом просто невтямки. Але це серйозна та ґрунтовна інформація, до якої більшість лампобудівників просто не готові.
Викладаю приклад. У мене є фактичні докази крайньої шкідливості присутності в ламповій конструкції некомпенсованих змінних струмів, амплітудою 4,5 та 7 ампер. А про що власне йдеться? А ось про що. Це струми живлення напружених ланцюгів лампових монстрів - кенотронів 5Ц3С та 5Ц8С. Власне, ця неприємність і є причиною моєї відмови від таких ламп і вимушеної їх заміни дрібними побратимами. Справа все в тому, що великі змінні струми спричиняють інтенсивне електромагнітне поле, що створює відчутні наведення на звукові ланцюги. Причому цю взаємодію дуже важко придушити комплексом заходів, описаних у класиків. Навіть екранування феромагнітними оболонками має неідеальність. Заради власної цікавості була побудована параметрична математична модель одного з моїх лампових підсилювачів. Дослідження квазістаціонрного електромагнітного поля та сукупності нестаціонарних режимів виконано із застосуванням професійного програмного пакету Ansys. Вдалося виконати математичне моделювання полів потужної двотактної лампочки з різними крайовими умовами. Вдалося оцінити імпульсні електромагнітні перешкоди під час пуску. Прозорою стала динаміка векторів щільності повної потужності та векторного магнітного потенціалу у матеріалах різних екранів, у сердечниках трансформаторів, у гарячекатаній сталі, у міді обмоток. Крім того, були отримані попередні відомості про характер розподілу векторів напруженості магнітного поля у підвалі сталевого каркасу. Виявилося, що наслідки напруженнясинусоїдальних струмів великої амплітуди просто жахливі. При особливо невдалому компонуванні можуть стати причиною виникнення електричних напруженостей в дрібних провідниках вхідних ланцюгів величиною до 110-150 мкВ/м. Тому застосування таких заходів, боротьби, як заземлення середньої точки напружених ланцюгів, на мій погляд, не краще ніж застосування малинового варення у боротьбі з інфекційною пневмонією.
Дещо більш позитивні результати дає зміщення катодів в область позитивних електричних потенціалів. Однак це рішення було отримано вже в області ланцюгового представлення лампового підсилювача, із застосуванням спрощених моделей електронних ламп. Власне тому результати дослідження такої гібридної ланцюгово-польової задачі у підсистемі аналізу нелінійних ланцюгів певною мірою слід вважати наближеними. Цілком можливо, що це результати, розташовані лише на рівні похибки обчислювальних методів. Як виявилося, найбільш радикальним способом протистояння фону змінного струму та електромагнітним перешкод є не що інше, як живлення напружених ланцюгів постійним струмом. Таке рішення забезпечило вкрай високий рівень електромагнітної сумісності ланцюгів силового живлення та вхідних ланцюгів перших ламп, зменшивши щільність магнітного потоку розсіювання у підвалі майже на два порядки. Але як отримати практично ідеальний постійний струм по 5 ампер на кожен кенотрон? А якщо, наприклад, у двотактному кінцевому каскаді двоканального підсилювача поставити 6С33С з амплітудами змінних струмів у розжареннях близько 10 ампер на кожен балон. Це означає присутність у загальному дроті струму з амплітудою до 40 ампер! Жерсть! А ось значення постійного еквівалентного струму вигідно відрізняється. Це лише 26 ампер. Але як на практиці розумно забезпечити ці ампери? Отримані вВ дослідженні результати вимагають деталізації. Обсяг інформації просто колосальний, треба її осмислити та систематизувати. Деякі зображення результатів моделювання електромагнітного поля лампового підсилювача будуть наведені на цьому сайті пізніше в спеціальному циклі статей. Крім того, принагідно вирішено завдання моделювання нестаціонарного температурного поля ЛУМЗЧ та отримано досить цікаві результати по теплу. У будь-якому випадку, зацікавлених телеглядачів у мене буде чимось порадувати. Крім всіх інших міркувань є певна впевненість, що розгляд особливостей конструювання лампових підсилювачів з позицій класичної теорії електромагнітного поля має новизну. Швидше за все будуть підготовлені матеріали для центрального друку, можливо, до досліджень у цій галузі будуть залучені деякі аспіранти.
5Ц8С - кенотрон підвищеної потужності, під цоколь ПЛК-50, сумісний із лампами типу ГУ-50. Дуже дубовий, міцний і надійний балон. Виділяє багато тепла, оскільки потужність, що розсіюється в одиниці, може досягати 30 Вт. Можна рекомендувати застосування кількох таких кенотронів у комплекті з четвіркою згаданих вище 6С33С, особливо при побудові теплового електричного обігрівача, що успішно розсіює потужність 300-350 Вт.
Нижче наведено практичні схеми застосування кенотронів у блоках живлення лампових підсилювачів. Як правило, показані схеми є відтворення та доопрацювання відомої схемотехніки стосовно конкретного підсилювача, тому наведені катринки найчастіше особливостей не мають. Можливі й помилки, їх розглядаю як стимул для навчання та подолання труднощів при відтворенні. У першій схемі застосовано плавний пуск анодного живлення діодів. Накальні ланцюги живляться без затримки. Від обмотки 20вольт можна запитати модуль із реле, наприклад РЕМ9. Цей модуль на схемі не показаний, він затримує на 30-40 секунд замикання контактів К1.1 поки конденсатори не зарядяться приблизно до половини напруги через еквівалентний резистор 3 кОма. За цей час паралельні резистори неабияк нагріваються, тому їх шість штук. Можна застосувати і менше резисторів, але ймовірність їх вигоряння буде більшою.
Застосування баластових резисторів це стандартний прийом заряду БК. Він дозволяє обмежувати анодний струм під час пуску. При такому підході можна збільшити в розумних межах ємність батареї конденсаторів. Це дуже корисно зменшення пульсацій по анодному живленню підсилювача. Слід зазначити, що показані на схемі кенотрони досить дрібні, тому їх накальные струми порівняно невеликі. Разом з тим, це приклад не дуже правильного вмикання ланцюгів. Можна увімкнути розжарення краще, застосувавши випрямляч з імпульсним регулятором. Це позбавить підсилювача від фону, обумовленого впливом сильних ланцюгів змінного струму.
Схема, показана нижче, дещо краще, оскільки накали кенотронів включені через імпульсне джерело DC-DC. В іншому картинка особливостей немає. Трансформатор ТАН62 видає напруги цілком придатні для анодного живлення.
Шановні телеглядачі, пам'ятайте, що застосування кенотронів у блоці живлення лампового підсилювача, це індивідуальна забаганка, яка не має об'єктивних показань. Бажання підкреслити власну "особливість" не слід ганити. Потрібно просто усвідомлювати це. p align="justify"> Особливість звучання підсилювача на кенотронному живленні ніким не доведена і не може бути доведена в принципі. Міркування про специфічне "аудіофільське" звучання мають під собою якісь підстави, але не мають фізичногоматеріальне підтвердження. Людині дуже приємно виділити себе вмінням відрізнити якість звуку. Бажання виділитися цілком нормально, гірша справа з об'єктивними фактами і практичним обґрунтуванням. Серед таких обгрунтувань визнаю лише підстави типу симпатії, коли людина каже, що це подобається і не визнаю барабашек. Ну і нехай подобається, у добрий шлях. Людині потрібно мати ґрунт під ногами, щоб було за що себе коханого поважати. Якщо не вистачає знань та кваліфікації, нехай пробавляється любов'ю, емоціями, помилками, нехай собі танцює з бубном у руках. Нехай оцінює спотворення та якість звучання на слух. Заборонити це людям ніхто не має права.