Cyfrowy tuner stereofoniczny (1)

Cały amplituner postanowiłem zmieścić w obudowie po dekoderze satelitarnym. Wzmacniacz ma moc 2×50 W przy obciążeniu 4 Ω i pracuje w klasie AB, więc należało zastosować zasilacz o mocy ok. 200 W. Chciałem uniknąć użycia dużego i ciężkiego transformatora sieciowego, więc postanowiłem zastosować zasilacz impulsowy własnej konstrukcji pracujący w konfiguracji push-pull.

Jako obudowę tunera zastosowałem obudowę od dekodera NTV PLUS 2000. Taki dekoder można kupić na aukcjach internetowych za niewielką kwotę – ja swój otrzymałem od kolegi. Góra i spód obudowy mają otwory wentylacyjna, co umożliwia swobodny przepływ powietrza chłodzącego komponenty urządzenia. Starałem się dostosować rozmieszczenie poszczególnych bloków do posiadanej obudowy i istniejących w niej punktów montażowych.

Amplituner ma budowę modułową, w której można rozróżnić następujące bloki:

1. Zasilacz.
2. Płyta główna z umocowanym do niej radiatorem chłodzącym układy mocy.
3. Moduł wzmacniaczy słuchawkowych, mikrofonowych i wskaźników wysterowania.
4. Płyta czołowa.
5. Moduł odtwarzacza MP3.

Poszczególne moduły są połączone pomiędzy sobą przewodami. Wszystkie zostały zaprojektowane we własnym zakresie, jedynie odtwarzacz MP3 został zakupiony jako gotowy moduł o oznaczeniu VMUSIC2.

Ponieważ na panelu czołowym było konieczne umieszczenie pokrętła regulacji głośności, to niezbędne było przerobienie płyty czołowej i dostosowanie mocowania dla płytki umieszczonej pod panelem. Zastosowałem również wyświetlacz LCD, więc należało wyciąć otwór pod niego otwór oraz pod wskaźniki wysterowania i siły sygnału. Przeróbki wymagał również panel tylny –trzeba było w nim wywiercić otwory pod wejścia analogowe, mikrofonowe, słuchawkowe, wentylator i moduł odtwarzacza MP3. Oryginalne otwory pod złącza Euro zostały wykorzystane dla wyjść głośnikowych.

Zasilacz sieciowy

Zasilacz dostarcza stabilizowanych napięć symetrycznych ±25 V zasilających końcowe stopnie mocy, napięcie pomocnicze prostowane jednopołówkowo zasilające układ aktywnego chłodzenia zasilacza i sterownik z transformatorem separującym. Podczas pracy przetwornicy drugie napięcie pomocnicze (+17 V) jest doprowadzone do płyty głównej. Do zasilania panelu czołowego i mikroprocesora sterującego zostało wyprowadzone na złącze CON3 oddzielne napięcie stabilizowane +5 V.

Napięcie sieciowe 230 V AC jest doprowadzone bezpośrednio na złącze CON1. Następnie przez rezystor R20 i bezpiecznik F1 trafia na filtr złożony z kondensatorów C15 i C17 oraz dławika DŁ1, a potem jest doprowadzone do mostka prostowniczego. Równolegle napięcie sieci jest dołączone przez rezystor R22 i bezpiecznik F2 do transformatora Tr4. Po wyprostowaniu napięcia z uzwojenia wtórnego jest filtrowane za pomocą kondensatora C21, stabilizowane przez U2 i wyprowadzone na złącze CON3. Napięcie występujące na kondensatorze C2 służy do zasilania sterownika zasilacza i transformatora separującego Tr2. Rezystor R20 ogranicza skutki udaru prądowego podczas ładowania pojemności kondensatorów C1 i C2. Rezystory R1 i R2 umożliwiają równomierny rozkład napięcia na kondensatorach C1 i C2 oraz rozładowują je po wyjęciu wtyczki z gniazda sieciowego. Diody D1 i D2 zabezpieczają tranzystory kluczujące przed przepływem prądu wstecznego. Diody są typu FR107 – należy zwrócić uwagę, że są to diody szybkie i nie można ich zastąpić diodami prostowniczymi np. typu 1N4007.

Tranzystory kluczujące T1 i T2 są typu KSE13007. Ich napięcie przebicia (UCE) wynosi 400 V. Obwód złożony z rezystorów R4…R9, diod D3 i D4 oraz kondensatorów C5 i C6 formuje impulsy sterujące tranzystory kluczujące. Pojemność C4 i rezystancja R3 tworzą gasik impulsów powstałych podczas kluczowania napięcia na uzwojeniu pierwotnym transformatora impulsowego Tr1. Kondensator C3 wyrównuje asymetrię zasilania uzwojenia pierwotnego – musi być typu MKP na napięcie nominalne co najmniej 250 V. Tr3 to przekładnik prądowy, który stanowi część obwodu zabezpieczenia przeciążeniowego zasilacza. Przepływający przez uzwojenie pierwotne przekładnika prąd impulsowy powoduje indukowanie się napięcia na uzwojeniu wtórnym. Trafia ono na prostownik złożony z diod D13…D16. Rezystor R21 jest obciążeniem przekładnika, a kondensator C19 filtruje napięcie. Za pomocą RN1 można ustawić próg zadziałania zabezpieczenia przeciążeniowego.

Za prawidłową pracę zasilacza odpowiada sterownik PWM typu TL494. Sterownik ma dwa wzmacniacze błędu: pierwszy stabilizuje napięcia, a drugi odpowiada za zabezpieczenie przed przeciążeniem. Na wejścia odwracające obydwu wzmacniaczy jest podawane napięcie równe 1/2 UREF dostępne na wyprowadzeniu 14 układu U1. Do wejścia nieodwracającego pierwszego wzmacniacza doprowadzono napięcie pochodzące z dzielnika R16/R27. Rezystor R27 ma nietypową wartość będącą wynikową połączenia równoległego dwóch rezystorów 56 kΩ i 68 kΩ. Obwód ten odpowiada za stabilizację napięci symetrycznych na poziomie ±25,6 V. Jak widać napięcia wyjściowe są symetryczne, ale tylko napięcie dodatnie jest podane na wzmacniacz błędu. W takiej konfiguracja zasilacz będzie utrzymywał symetrię zasilania tylko wtedy, gdy podłączymy obciążenie symetryczne, którym jest układ wzmacniacza mocy. Do wejścia nieodwracającego drugiego wzmacniacza – po uprzednim odfiltrowaniu przez kondensator C20 – trafia napięcie zabezpieczenia przed przeciążeniem pochodzące z suwaka potencjometru RN1. Kondensator C10 i rezystor R29 stanowią obwód sprzężenia zwrotnego napięciowego wzmacniacza błędu, który ogranicza wzmocnienie. Zabezpiecza to sterownik przed wzbudzaniem się i „syczeniem” transformatora impulsowego podczas stabilizowania napięcia wyjściowego. Prądowy wzmacniacz błędu nie ma takiego obwodu i dzięki temu podczas przeciążenia słychać charakterystyczne „syczenie” zasilacza. Nie jest to niebezpieczne. Ma za zadanie ostrzec użytkownika o przeciążeniu i jest używane przy regulowaniu progu zadziałania.

Kondensator C13 odpowiada za łagodny start zasilacza – tranzystor T5 i T6, rezystory R18, R25 i R26 tworzą obwód włączania. Na wyprowadzeniach 8 i 11 występują przebiegi PWM sterujące tranzystorami T3 i T4, które kluczują uzwojenia pierwotne transformatora separującego Tr2. Tranzystory pracują jako wzmacniacze prądowe. Rezystory R30 i R31, D27 i D29 polaryzują tranzystory w kierunku zaporowym aby nie płynęła przez nie składowa stała. W tego typu zasilaczach  bardzo ważną funkcję pełni dławiki wyjściowe Dł1 i L1 odciążają one przetwornice i razem z kondensatorami C25, C26 i C27 stanowią filtr dolnoprzepustowy. Rezystor R24 stanowi wstępne obciążenie zasilacz, aby nie pracował bez obciążenia. Jak widać, transformator ma jeszcze dwa uzwojenia pomocnicze, z których jedno jest dołączone do jednopołówkowego prostownika z diodą D21 i filtrowane za pomocą dławika L1 i kondensatora C27, dalej wyprowadzane jest na złącze CON2 oraz na diodę DX obwody. Za tą diodą stanowi zasilacz sterownika przetwornicy i transformatora separującego, gdy przetwornica jest włączona. Rozwiązanie to odciąża transformator sieciowy Tr4 podczas pracy amplitunera, gdy panel czołowy pobiera znaczny prąd. Drugie uzwojenie pomocnicze jest wyprowadzone na pomocniczy mostek prostowniczy opisany w dalszej części artykułu.