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Dec 28, 2023

±40

Per coloro che disapprovano qualsiasi forma di alimentatore a commutazione (SMPS) per l'amplificatore di potenza Fortissimo-100 di fascia alta, questo progetto produce un regolatore di tensione lineare e simmetrico da oltre 500 VA

Per coloro che disapprovano qualsiasi forma di alimentatore a commutazione (SMPS) per l'amplificatore di potenza Fortissimo-100 di fascia alta, questo progetto produce un regolatore di tensione lineare e simmetrico da oltre 500 VA caratterizzato da una bassa tensione di dropout, un'elevata uscita corrente e stabilità eccellente: il tutto ottenuto da componenti discreti e costruito da un kit! Tenendo presente che quasi tutti gli amplificatori audio ad alte prestazioni beneficiano di una tensione di alimentazione stabilizzata, questo alimentatore lineare è specificamente progettato per una tensione di uscita simmetrica di ±40 V e correnti di picco di 13 A (15 A di picco ottenibili). Ad esempio, la corrente media assorbita da un amplificatore Fortissmo-100 che pilota un carico di 3 Ω è di circa 4 A per regolatore.

È stato dimostrato che l'amplificatore di potenza audio high-end Elektor Fortissimo-100 funziona al meglio con un'alimentazione regolata di ±40 V, escludendo un'alimentazione "nuda" composta da un trasformatore, un raddrizzatore (a ponte) e un set di spessi condensatori del serbatoio. Anche un alimentatore a commutazione potrebbe non essere all'altezza, ma è più una questione di gusti personali in quanto l'SMPS800RE fa un buon lavoro. Tuttavia, potrebbero esserci ragioni convincenti per preferire un regolatore lineare costruito solo con componenti a foro passante, come l'amplificatore stesso. Affinché il regolatore di tensione funzioni senza interruzioni (cadute di tensione in uscita), la tensione di ingresso del circuito deve superare la tensione di uscita. di almeno 3 V in più, o anche di più in caso di fluttuazioni della tensione di rete. Rispetto alla maggior parte degli SMPS (con un ampio intervallo di tensione di ingresso CA), un regolatore lineare è meno efficiente ed è necessario un trasformatore di potenza di grandi dimensioni con una potenza nominale maggiore rispetto a quello senza il regolatore lineare. Oggi, la maggior parte dell'alimentazione disponibile in commercio (“ rete”) i trasformatori sono contrassegnati da tensioni secondarie standardizzate. Per creare direttamente ±40 V CC, la scelta più probabile è un trasformatore valutato a 2×30 V. La tensione CC a vuoto risultante è solitamente di circa 42 V CC, in gran parte dipendente dalla regolazione interna del trasformatore e dalla caduta di tensione sui diodi raddrizzatori. In pratica, la tensione di uscita a vuoto di un trasformatore di potenza è sempre superiore di qualche punto percentuale rispetto a quella sotto carico. La tensione secondaria standard immediatamente superiore è 35 V, che si traduce in circa 49-50 V CC o più a bassa potenza di uscita: vicino a 52 V è stato misurato in un test di laboratorio. Con un carico di 8 Ω sull'amplificatore di potenza, il regolatore richiede solo una piccola capacità di livellamento. Il vantaggio di una tensione di ripple maggiore è una perdita di potenza leggermente inferiore nel/nei regolatore/i di alimentazione. Ma, a impedenze inferiori, l'ondulazione non dovrebbe superare la tensione di caduta (43 V a 10 A). In un test di laboratorio, un trasformatore toroidale (nucleo ad anello) 2× 35 V, 300 VA con una capacità di livellamento di 20.000 µF è apparso sufficientemente robusto da alimentare il regolatore. La potenza massima dell'onda sinusoidale (quasi al limite) a 20 Hz e 0,1% THD+N su un carico di 3 Ω ha causato un picco di caduta di soli 1,8 V all'uscita di alimentazione. Intendiamoci, la potenza di uscita continua è quindi di 227 watt sul carico di 3 ohm e il trasformatore da 300 VA è leggermente sovraccaricato. Ciò, tuttavia, non è bastato a far scattare la protezione del Fortissimo-100.

La base di qualsiasi regolatore di tensione è misurare la tensione di uscita, confrontarla con un livello di riferimento e controllare di conseguenza lo stadio di uscita per contrastare eventuali modifiche. Sebbene l'attuale circuito regolatore segua questo concetto, una differenza marcata è la sua tensione di riferimento secondaria molto più elevata, che, a poco più di 33 V, è relativamente vicina alla tensione di uscita target di 40 V. Maggiore è la tensione di riferimento - 33,6 V in questo caso - maggiore è il guadagno lasciato a un (semplice) circuito per aumentare sia la reiezione dell'ondulazione della tensione di ingresso che la regolazione della tensione di uscita. In poche parole, il circuito è costituito da una tensione di riferimento, un amplificatore differenziale e un buffer di output. Inoltre, a entrambi i regolatori viene aggiunta una protezione SOA (safe operating area). GuardiamoFigura1per esplorare il funzionamento del regolatore positivo.

Tensione di riferimento