Тепер давайте поговоримо про підсилювачі – якраз для них джерела живлення і потрібні. Підсилювач по своїй суті дії схожий на водопровідний кран. Як кран дозволяє регулювати кількість води, що надходить з труби, так і підсилювач регулює кількість електричної енергії (напруга, струм, потужність), що надходить з джерела живлення в навантаження. Тільки він це робить так, що форма напруги на навантаженні максимально точно повторює форму напруги на вході підсилювача. Тому схематично підсилювач можна уявити, як показано на малюнку 2. Джерело живлення підключений до навантаження через регулятор, яким управляє вхідний сигнал. Регулятор пропускає в навантаження певну частину напруги

живлення від нуля і до максимуму. А максимумом якраз і є ця сама напруга живлення, так як більше, ніж ми подаємо, бути не може. Напруга на навантаженні не може бути більше, ніж напруга харчування точно так само, як води з крана не може бути більше, ніж води в трубі. Скільки кран не відкривай, більше ніж є, води не отримаєш.

За тим, щоб вихідна напруга за формою в точності збігалося з вхідним, стежить негативний зворотний зв’язок. Спеціальна схема порівнює вхідний і вихідний напруги і управляє регулятором так, щоб їх різниця була мінімальною. Якщо ж в підсилювачі негативний зворотний зв’язок відсутній, то за формою вихідного сигналу ніхто не стежить, і залишається тільки сподіватися на краще.

Таким чином, підсилювач примирює нас з законом збереження енергії – з маленької потужності на вході робить велику потужність на виході. Насправді цю

велику вихідну потужність створює не сам підсилювач, а його блок живлення, тому якщо блок живлення працює недостатньо добре – ніякої підсилювач не допоможе.

Така ось схема, як на рис.2, з одним джерелом живлення має недолік: струм через навантаження може протікати тільки в одному напрямку. В принципі, і в такому підсилювачі можна зробити, щоб в навантаження чинив і “плюс”, і “мінус”, але простіше небагато змінити спосіб харчування – використовувати два джерела, один з них буде давати в навантаження “плюс”, а другий

– “мінус” (ріс.З). Природно, що джерела при цьому повинні бути однаковими. Вони утворюють один двополярний джерело з позитивним і негативним плечима. Регулятори (яких тепер два) зазвичай працюють таким чином, щоб включатися по черзі

– поки один пропускає струм, інший закритий. Насправді це не зовсім так – через другий регулятор все ж

тече деякий невеликий струм, це дозволяє знизити спотворення, що виникають при закриванні одного регулятора і відкриванні іншого. Такий струм називають струмом спокою вихідного каскаду, але це вже зовсім інша історія.

Напевно, ви вже здогадалися, що регулятори – це вихідні транзистори підсилювача, роботою яких керує вся інша його схема.

Розуміння принципу роботи підсилювача (рис. 2 і 3) дуже важливо, тому що саме з цього принципу визначаються вимоги до джерела живлення і знаходиться максимальна вихідна потужність підсилювача.

При роботі підсилювача в лінійній області, вихідний сигнал не намагається бути більше, ніж напруга живлення. Форма вихідного сигналу збігається з формою вхідного, а те, у скільки разів вихідна напруга більше, ніж вхідний, показує коефіцієнт підсилення:

Рис. 5

про абсолютну величину цієї просадки (скільки вольт), а про відносну – яку частину від напруги холостого ходу складає напруга під навантаженням. Позначимо її буквою а:

Чим більший струм від джерела живлення споживається, тим більше зростає просадка напруги (мал. 5).

Тоді отримуємо уточнені формули для обчислення максимальної вихідної потужності підсилювача:

1. Якщо дан підсилювач і блок живлення для нього, то обчислити, яку максимальну вихідну потужність отримаємо, можна так:

2. Якщо ж необхідно визначити, яка напруга має видавати джерело живлення на холостому ходу, щоб максимальна вихідна потужність підсилювача дорівнювала заданої, то:

(Насправді, друга формула легко виводиться з першої).

Давайте тепер трохи розберемося з величинами, що входять в ці формули.

Мінімальна залишкова напруга на вихідних транзисторах визначається схемою підсилювача і практично ніколи не буває нижче 3 … 5 вольт. А в підсилювачах з польовими транзисторами на виході ця величина може бути 6 … 8 вольт і більше. Тому іноді в підсилювачах використовується подвійне живлення – окремо для вихідного каскаду і окремо для інших каскадів підсилювача (зазвичай це друге напруга вище на 8 … 12 вольт). Таке подвійне харчування не усуває залишкову напругу на виходніках, але (якщо правильно цим користуватися) зменшує його вплив на максимальну вихідну потужність. Взагалі, в разі подвійного живлення в формулу завжди підставляється менше значення напруги живлення, і там ще треба добре подумати, як і що з ним відбувається.

просіла напруги живлення під навантаженням складається з трьох основних складових: падіння напруги на опорі обмоток трансформатора, падіння напруги на випрямних діодах і розряд конденсаторагфільтра. Насправді, навіть знаючи

всі параметри цих пристроїв, дуже складно теоретично визначити осідання напруги. Дуже приблизно її можна вважати рівною 0,7 … 0,8 від напруги на холостому ходу (ситуація ускладнюється ще і тим, що для деяких трансформаторів вказується напруга на вторинній обмотці при номінальному навантаженні, а для деяких – на холостому ходу). Далі ми розглянемо яким чином те або інше нашу дію вплине на цю просідання.

Опір проводів харчування. Струм, споживаний від джерела живлення, може досягати 10 ампер і навіть більше. При протіканні струму 10 ампер через провідник опором 0,1 Ом, падіння напруги складе 1 вольт. Це небагато, якщо харчування становить 70 вольт на плече, але добре помітно при напрузі живлення 20 вольт на плече. Тому довгі і тонкі дроти живлення (і від трансформатора до випрямляча в тому числі!), а також роз’єми (у яких завжди є перехідний опір контакту) можуть помітно вплинути на максимальну вихідну потужність. Особливо це відноситься до автомобільних підсилювачів, у яких харчування всього 12 вольт, а потужності великі. Та ще й опір динаміків прагнуть зменшити (щоб підвищити гучність), а це призводить до зростання струму. Так що з проводами треба бути уважним, але і не впадати в крайність. Повірте, проводи – це одне з найостанніших справ, що вимагають уваги! Хто не вірить – дивіться приклади.

Джерело: Рогов І.Є. Конструювання джерел живлення звукових підсилювачів. – Москва: Инфра-Інженерія, 2011. – 160 с.