Вентилятор у підсилювачі потужності
Останнім часом багато радіоаматорів збирають підсилювачі потужності на інтегральних мікросхемах (ІМС), таких, як TDA7294, STK4231 та подібних з вихідною потужністю понад 100 Вт. У більшості випадків застосування цих ІМС вимагає примусового охолодження радіаторів, на яких вони закріплені, особливо при малих габаритах радіаторів і підсилювачів в цілому. Для примусового охолодження використовують вентилятори, подібні до застосовуваних у комп'ютерних блоках живлення.
Застосування вентилятора для охолодження підсилювача потужності виявляється дуже ефективним і дозволяє побудувати потужний підсилювач із малими габаритами. Існує лише один недолік - шум самого вентилятора, особливо добре чутний при малій гучності. Для ефективного охолодження потрібно подавати на вентилятор напругу 12. 14 В. Зниження напруги живлення вентилятора, з одного боку, знижує шум вентилятора, а з іншого зменшує силу повітряного потоку, внаслідок чого вентилятор не в змозі охолодити ІМС потужного підсилювача.
Пропоную використовувати вентилятор разом із регулятором напруги, датчиком якого є терморезистор, встановлений на радіаторі. При малій потужності усилителя радіатор трохи теплий, і вентилятор обертається з мінімальними оборотами. Шум при настільки малій швидкості обертання практично не
чути навіть за відсутності звуку в колонках. При зростанні вихідної потужності підсилювача нагрівання радіатора збільшується, збільшуються також напруга живлення вентилятора та швидкість повітряного потоку: встановлюється оптимальний режим охолодження. У більшості підсилювачів шина живлення +15 В завантажена сильніше ніж шина -15В. Тому доцільно підключати вентилятор до негативної шини живлення.
Принципова схема пристрою показано на рис.1.Терморезистор RT1, закріплений на радіаторі підсилювача потужності, включений у ланцюг дільника напруги, потенціал якого надходить на неінвертуючий вхід операційного підсилювача (ОУ). На виході ОУ встановлюється напруга, що задається підстроювальним резистором R2 і терморезіаором. Ця напруга надходить на базу транзистора VT1, до емітера якого підключений двигун вентилятора. Нагрівання терморезистора призводить до зменшення його опору, на виході ОУ збільшується негативна напруга, тим самим збільшуючи напругу на вентиляторі. При нагріванні терморезистора понад 60...70°С на виході ОУ максимальна напруга, транзистор повністю відкритий і на вентилятор подається близько 14В (напруга живлення мінус падіння в ланцюзі колектор-емітер), при цьому повітряний потік максимальний.
При охолодженні терморезистора (наприклад, при використанні підсилювача в холодну пору року в приміщенні, що не опалюється), негативна напруга на виході ОУ зменшується і навіть може стати позитивною. Від позитивної напруги база транзистора VT1 захищена діодом VD1. При напрузі живлення близько -3. -4 У вентилятор може зупинитися, а його лопаті заклинити. Якщо для охолодження використовується такий же вентилятор, як у блоці живлення комп'ютера, то він допускає заклинювання при низькій напрузі, що надходить на нього без пошкодження. При подальшому підвищенні напруги знову почне обертатися.
Якщо ж використовується вентилятор на основі двигуна з обмотками на роторі, зупинка ротора при подачі на нього напруги може призвести до перегорання обмотки. В цьому випадку необхідно запобігти подачі на двигун надто низької напруги, при якому ротор може заклинити, зібравши вихідний вузол регулятора за схемою рис.2. У цій схемі напруга на вентиляторіне зменшується менше 6 навіть при охолодженні терморезистора до негативної температури. Підбором резистора R6 можна задавати мінімальну напругу на виході стабілізатора DA2, проте його опір не повинен бути меншим за 200 Ом, оскільки це може призвести до неприпустимо великого нагрівання резистора при відкритті транзистора VT1. При вказаному на схемі рис.2 опорі резистора R6 і закритому транзисторі VT1 напруга на виході стабілізатора близько 6,3.
Вид друкованої плати пристрою розмірами 41x38 мм показано на рис.3. На платі розташовуються всі елементи, крім терморезистора RT1 та вентилятора. У схемах рис.1 та рис.2 можна використовувати резистори будь-якого типу потужністю 0,125 Вт, крім резистора R6 (1 Вт). Підстроювальний резистор типу СП5-2 або інший, відповідний за розміром. Терморезистор можна використовувати типу КМТ-17 або ММТ-4. Конденсатори К50-35 або інші малогабаритні з напругою не менше 16 В. КР140УД6 можна замінити КР140УД7, КР140УД23 або іншим подібним. Як транзистор VT1 допустиме застосування КТ814, КТ816 з будь-яким буквеним індексом. Корпус транзистора (у схемі рис.1) потрібно через ізолюючу прокладку закріпити на металевому шасі підсилювача потужності або розташувати його на алюмінієвій пластинці розмірами не менше 20x40 мм. У схемі рис.2 на радіаторі повинен розміщуватися стабілізатор DA2. Транзистор VT1 у разі радіатора не потребує.
Налаштування схем дуже просте і полягає в установці підстроювальним резистором R2 напруги на виході ОУ (висновок 6). Для схеми на рис.1 потрібно при кімнатній температурі виставити напругу близько -6 В. Для схеми на рис.2 (також при кімнатній температурі) виставляють напругу -0,2. -0,5 В. На цьому налаштування закінчено. Перевірити роботу пристрою можна, піднісши до терморезисторарозігрітий паяльник. При нагріванні терморезистора швидкість обертання вентилятора має збільшуватись.
Дані регулятори розраховані застосування вентиляторів з номінальною напругою 12. 14 У. Схема, зібрана по рис.2, дозволяє за необхідності збільшити вихідну напругу. Для цього потрібно стабілізатор DA2 запитати від окремого джерела негативної напруги, більшого (за абсолютною величиною) -15 В, але не перевищує максимально допустимої вхідної напруги використовуваного стабілізатора. Застосовуючи різні стабілізатори напруги, можна отримати на виході регулятора суму вихідної напруги стабілізатора та напруги на транзисторі VT1. Якщо в якості DA2 використовувати ІМС типу 7915, то мінімальна напруга на виході буде змінюватися в межах від -16 до -30 при напрузі на вході 2 DA2 -32. -35 ст.