PROM2PROM - кабинет для закупа электронных компонентов

Простая схема пожирателя пульсаций

ON Semiconductor 2N5087 2N5089

Работу многих усилителей, в том числе интегральных устройств, могут нарушить помехи на входных клеммах питания. Из-за несовершенного подавления пульсаций питания эти клеммы являются источником шума, проникающего в сигнал, который усиливается усилителем. Таким образом, усилителям необходим источник чистого питания.

LED-драйверы MEAN WELL – выбор больше, стоимость ниже

Но стабилизированный источник, даже при использовании регулятора с малым падением напряжения (LDO), может создать проблемы в конструкции усилителя с батарейным питанием. Если выбранное значение стабилизированного напряжения близко к напряжению свежей батареи, по мере ее разряда LDO быстро отключится, и перестанет защищать усилитель от помех. Если стабилизированное напряжение намного ниже напряжения свежей батареи, сужается размах выходного напряжения усилителя, и энергия тратится впустую до тех пор, пока напряжение батареи не упадет до уровня, близкого к напряжению стабилизации LDO.

К счастью, большинство аудиоусилителей могут хорошо работать с нестабилизированным источником питания, так как точность постоянного напряжения им не требуется. Нестабилизированные источники особенно полезны в конструкциях с батарейным питанием, позволяя полностью использовать заряд батареи, поскольку схемы будут продолжать работать до тех пор, пока батарея полностью не разрядится. Однако нестабилизированное питание должно быть чистым, а выходной импеданс достаточно низким, чтобы избежать появления помех и межкаскадных связей, которые могут привести к неустойчивости усилителя.

Хорошим способом очистки нестабилизированного питания является использование так называемого «пожирателя пульсаций». Выходное напряжение пожирателя пульсаций немного ниже входного, и схема продолжает работать, когда входное напряжение падает до довольно низкого уровня. Пожиратель пульсаций также поддерживает низкий выходной импеданс почти во всем диапазоне входных напряжений.

Эта способность отслеживать входное напряжение при его значительном снижении может быть очень полезной, когда источником питания является неперезаряжаемая батарея. Однако это может быть не очень хорошо для аккумуляторных систем, которые могут быть повреждены глубоким разрядом.

Конструкция пожирателя пульсаций, состоящая из фильтра с повторителем, подавляет пульсации до 40 дБ и продолжает работать даже при падении напряжения питания до низкого уровня.
Рисунок 1. Конструкция пожирателя пульсаций, состоящая из фильтра
с повторителем, подавляет пульсации до 40 дБ и продолжает
работать даже при падении напряжения питания до низкого уровня.

Одна хорошо известная схема пожирателя пульсаций, которая была популярна среди энтузиастов аудио, доступна в виде комплекта для самостоятельной сборки. Однако эта конструкция относительно сложна, и принцип ее работы основан на компенсации пульсаций. Показанный здесь простой пожиратель пульсаций (Рисунок 1) намного проще и обеспечивает очистку маломощных сигналов звуковых частот примерно на 40 дБ (Рисунок 2), что делает его полезным для использования, например, в предварительных усилителях.

Конструкция пожирателя пульсаций, состоящая из фильтра с повторителем, подавляет пульсации до 40 дБ и продолжает работать даже при падении напряжения питания до низкого уровня.
Рисунок 2. С транзисторами, показанными на Рисунке 1, подавление пульсаций
питания остается хорошим далеко за пределами звукового диапазона.

Конструкция проста и состоит из фильтра, буферизованного повторителем. Делитель напряжения (R1 и R2) обеспечивает запас для последующего регулирования. Фильтр нижних частот (R3 и C1) очищает напряжение, которое буферизуется эмиттерным повторителем (Q1 и R4), смещающим напряжение на величину падения на p-n переходе. Проходной транзистор (Q3) и усилитель обратной связи (Q2) обеспечивают усиление и восстанавливают напряжение, теряемое на p-n переходе транзистора Q1.

Эта схема имеет достаточный коэффициент усиления, требуемый для компенсации, которую обеспечивают элементы R6 и C2. Напряжения на базе Q1 и на выходе практически равны, поэтому транзисторы образуют эмиттерный повторитель с обратной связью.

Соотношение сопротивление резисторов R1 и R2 должно быть выбрано таким образом, чтобы выходной сигнал пожирателя пульсаций оставался ниже любых провалов входного напряжения. В противном случае схема «выпадет», как и любой другой регулятор.

В более мощном пожирателе пульсаций простая схема дополнена транзистором (Q4) для увеличения коэффициента усиления.
Рисунок 3. В более мощном пожирателе пульсаций простая схема дополнена
транзистором (Q4) для увеличения коэффициента усиления.

Если требуется очистка более мощного сигнала, чем может обеспечить простой пожиратель пульсаций, использование в обратной связи составного транзистора обеспечит больший коэффициент усиления (Рисунок 3). В более мощной версии добавлены элементы Q4 и R7, увеличивающие коэффициент усиления по сравнению с тем, что можно получить только с транзистором Q2, а диоды (D1 - D3) увеличивают запас по напряжению, необходимый для работы составного транзистора. В результате улучшается подавление пульсаций в звуковом диапазоне (Рисунок 4), но теряется эффективность в диапазоне высоких частот.

Усложненная конструкция вынуждает пожертвовать высокочастотными характеристиками для обеспечения большей выходной мощности.
Рисунок 4. Усложненная конструкция вынуждает пожертвовать высокочастотными
характеристиками для обеспечения большей выходной мощности.

Высокочастотные характеристики простого пожирателя пульсаций являются еще одним преимуществом этой схемы по сравнению с LDO стабилизатором. Многие LDO, особенно те, в которых в качестве проходного элемента используются MOSFET, демонстрируют плохое подавление пульсаций источника питания на высоких частотах.

Хотя транзисторов, показанных на схеме, вполне достаточно для работы со звуковыми сигналами, схема на Рисунке 1 с высокочастотными транзисторами, такими как MMBT3904 и MMBT3908, доказала свою эффективность там, где требуется подавление помех в полосе до нескольких мегагерц. Для подавления еще более высоких частот могут использоваться транзисторы MBTH10 и MBTH81.

Материалы по теме

  1. Datasheet onsemi 2N5087
  2. Datasheet onsemi 2N5089
  3. Datasheet Nexperia BCX53
  4. Datasheet Diodes MMBTH10
  5. Datasheet onsemi MMBTH81

Electronic Design

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: Simple Super Ripple-Eater Also Cleans Battery-Based Supply

35 предложений от 16 поставщиков
Транзистор: PNP; биполярный; 50В; 0,05А; 0,625Вт; TO92; 2дБ
T-electron
Россия и страны СНГ
2N5087RLRAG
ON Semiconductor
2,23 ₽
DIP8.RU
Россия и страны ТС
2N5087-CDI
CDIL
от 3,07 ₽
МосЧип
Россия
2N5087
Central Semiconductor
по запросу
ST2N5087
по запросу
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя
Фрагменты обсуждения:Полный вариант обсуждения »
  • Здравия! Вообще-то, подобные устройства называются сглаживающими фильтрами. У коих схематические решения весьма многообразны.
  • Вместо розетки-"мама", вместо вилки-"папа". "Грязное" напряжение, "чистое" напряжение... если честно- волос дыбом от таких терминов... Это что, результат обучения по болонской системе или отрыжка ЕГЭ?