Лаборатория звуковой техники: Блок питания для микшерского пульта

Каким требованиям должен соответствовать блок питания для микшерского пульта? Что должен собой представлять? Что, в конце концов, в нём такого особенного, что ему посвящается отдельная статья?

На самом деле, в большинстве случаев это - довольно простое устройство с точки зрения схемотехники и вряд ли здесь вы прочитаете об этом что-либо новое. Поэтому я просто постараюсь в одной заметке собрать полезную информацию и представить её в доступном виде, чтобы любой, столкнувшийся с такой необходимостью, мог просто воспользоваться готовой схемой.

Итак, каковы характеристики "среднестатистического" блока питания для микшера?

Напряжения

+- 17В - основное питание - наиболее распространённое напряжение для питания операционных усилителей
+48В - фантомное питание

Токи:

Основное питание пульта определяется его классом (или "навороченностью") и количеством каналов. Точной формулы нет и быть не может, есть лишь порядок: для малых пультов это сотни миллиампер, для средних - 1-2А (в моём случае был Soundcraft K1 с потребляемым током 1,2А), большие пульты - более десяти ампер
Фантомное питание, как правило, слаботочно, поэтому в данном случае не будем специально задаваться его параметрами. Считаем, что оно ограничено возможностью трансформатора. Во всяком случае, 100мА будет более, чем достаточно.

И последнее требование - максимально возможная фильтрация от фона сети и стабилизация.

По этому всему делаем вывод: банально диодный мост с конденсатором не подходят (о чём речь!), нужен линейным стабилизатор. У него будет двойная функция: установка и стабилизация нужного рабочего напряжения и активная фильтрация. Ну и, конечно, их должно быть два разного типа - на положительное и отрицательное плечо.

Двуполярный стабилизатор решил делать на паре LM317 / LM337 как самой распространённой и недорогой. Схема - типовая, предложенная в любом тех. листке (Datasheet), например, на сайте производителя texas instruments Там же можно найти формулу** для расчёта сопротивления резисторов (их всего два и считаются они очень просто), задающих выходное напряжение. Не пишу здесь готовые значения потому, что их предстоит выбрать вам исходя из того, с какими характеристиками вы найдёте трансформатор.

Кстати, о последнем - у него должно быть как минимум две одинаковые вторичные обмотки, либо одна с отводом от средней точки с напряжением не менее 20В каждой половины.

Печатная плата для простейшего двуполярного стабилизатора у меня была разработана заранее, её вид и ссылка на образ Sprint Layout представлена ниже.
Для данной конструкции я немного модифицировал плату, добавив место под более массивный радиатор.

Скачать проект платы в формате Sprint Layout

Как заявлено в документации к микросхемам, максимальный ток, который они могут отдавать в корпусе TO-220 - 1,2А, соответственно для более высоких токов потребуется несколько несколько другая схема, которая отличается тем, что в ней уже регулирующими (а значит и берущими на себя всю нагрузку) элементами являются мощные транзисторы (управляемые в этом случае всё теми же микросхемами). Транзисторы подбираются соответствующей мощности, при необходимости их можно ставить по несколько в параллель, так же потребуется охлаждение. Пример такой схемы - ниже. Опять же, схема с данными значениями вполне функциональна, собрана и испытана.

Теперь решим, как нам быть с фантомным питанием.
Чтобы обеспечить достаточно хорошую фильтрацию от фона и стабилизацию, воспользуемся, опять же, линейным стабилизатором. Правда, поскольку на на напряжениях выше 37В использовать его не рекомендуется, т.е. это - критично допустимое напряжение перепада между входным и выходным напряжением, используем защитный стабилитрон так на произвольно выбранное напряжение больше 3В, но меньше 30В. Он будет шунтировать и предохранять от выхода из строя микросхему в моменты включения и выключения. Ещё один вопрос, связанный с фантомным питанием - собственно, получение этих первичных 48В. Трансформатор на напряжения такого порядка - редкость, зато трансформаторы на 12В или 24В очень распространены. Поэтому возьмём обычные 12В переменного напряжения, а вместо "классического" выпрямителя используем диодный умножитель на 4!

Получившаяся схема - ниже.

И, наконец, весь проект в формате KiCad с печатной платой и отдельно файлы печатных плат (трафареты)
Вот так выглядят собранные тестовые образцы. Прошу не судить строго - собиралось за один вечер - исключительно с целью быстрой проверки на работоспособность и применимость. На картинках оба варианты - упрощённый и "усиленный".