ЦАП и его питание

В бредыдущих сериях.

После разочарования от прослушивания недешевого американского ЦАП автор, большой любитель качественного звука, обращает взгляд на китайских производителей. В интернет-магазинах как раз начинаются продажи модели на новой микросхеме AK4490.

Заинтересовавшись техническими характеристиками и словами “32-бит”, “11,2 миллиона герц” и “Premium” он принимается подбирать модель.

Выбор падает на SU0 XMOS U8 принимающую звуковой сигнал по асинхронному USB.

Преимущества данной модели в том, что она не имеет блока питание, который в низкой ценовой категории был бы неудовлетворительного качества.

В попытке выжать максимально возможное из модели автор решает дополнить ее качественным блоком питания собственного производства.

Третья серия

С детства я являюсь начинающим радиолюбителем, поэтому здесь вы не найдете никаких откровений относительно конструкции.

Но возможно вам будет любопытно посмотреть, как делаются определенные вещи самостоятельно, в век, когда за вас уже почти во всех областях позаботился производитель предложив готовые изделия.

При планировании разработки блока питания для ЦАП я видел перед собой следующие задачи и возможные проблемы.

  1. Необходимость качественного трансформатора дающего напряжение в пределах 9-15 вольт.

  2. Быстродействующий выпрямитель тока.

  3. Конденсаторы с избыточно большой емкостью

  4. удаление высокочастотных помех

  5. Стабилизация напряжения до номинальных 9 вольт питания ЦАП.

Помимо этих задач были и минизадачи:

реализация кнопки включения и отключения блока питания, световая индикация его работы и корпус для готового изделия.

Начнем разбирать по порядку.

  1. Необходимость качественного трансформатора дающего напряжение в пределах 9-15 вольт.

На эту роль был выдвинут китайский трансформатор R-Core типа, мощностью 30 ват и выдающий напряжение 9 и 15 вольт.

Казалось бы вот оно счастье — бери 9 вольт и запитывай ЦАП.

Но с трансформатора идет 9 вольт переменного тока, а ЦАП питается током постоянным.

Следовательно из переменного тока требуется получить постоянный, где есть — и +.

Для этого используется выпрямитель.

Как план Б у меня находился в резерве советский трансформатор ТПП-268-127/220-50К, который аналогично обладает вторичными обмотками на 5, 9 и 10 вольт и имеет мощность 57 ват.

Переходим ко второму пункту.

2. Быстродействующий выпрямитель тока.

На этой стадии необходимо выпрямить ток, то есть из переменного тока, где постоянно плюс сменяется минусом, необходимо получить постоянный.

Т.е. плюс нужно отделить от минуса и отправить плюсовой ток по одному проводу, а минусовой по другому.

Для этой цели применяют диоды, которые умеют проводить только в одну сторону либо плюс либо минус, в зависимости от того, какой стороной вы их присоедините на схеме.

С помощью этой схемы, называемой диодным мостом мы получим постоянный ток с конкретным плюсом и минусом на конкретных проводах.

 

Но тут есть один момент, что обычные диоды имеют не очень высокое быстродействие и соответственно могут стать определенным “тормозом” на пути тока.

Существуют значительно более быстрые диоды, которые носят навзание диоды шоттки. Именно такие я приобрел для изготовления данного блока питания.

Так как с трансформатора у нас идет мощностью 30 ват и 9 вольт, можно посчитать по закону Ома сколько ампер у нас будет проходить по схеме.

I=P/U

I=30 ват / 9 вольт = ~3 ампера.

Т.е. подойдет любой диод шотки от 3А и выше и больше 9 вольт.

В магазине я нашел диоды шоттки 3А 30 вольт, стоимостью 20 рублей штучка.

Из этих диодов был спаян некий обруч (диодный мост) с соответствующими отводами.

В результате при соединении по схеме получаем выпрямленный, но нестабильный ток.

Необходимо сгладить ток, соответствующим конденсаторным фильтром.

Поэтому переходим  к 3 пункту.

 

3. Конденсаторы с избыточно большой емкостью

Это то,  на чем любят экономить производители. Конденсатор этот, после выпрямителя нужен, чтобы сгладить ток.  Можно представить, что в одну емкость (конденсатор) из двух труб неравномерно выливается вода. А далее мы из этой емкости уже получаем через краник (одну из ножек) равномерный ток.

Конденсатор электролитический, полярный

4. Удаление высокочастотных помех

Здесь все просто — чистим ток от высокочастотных помех посредством дополнительного неполярного конденсатора небольшой емкости припаянного к ножкам конденсатора.

Ну тут возникает один нюанс, после выпрямления переменного напряжения 9 вольт, в постоянное, оно увеличивается до

9*1,4142=12,7 вольт.

Нужно понизить его до стабильных 9 вольт.

Поэтому переходим к пункту 5.

5. Стабилизация напряжения до номинальных 9 вольт питания ЦАП.

Стабилизатор — это микросхема, которая при подаче напряжения большего чем требуемое, выдает именно требуемое, рассеивая остальное в атмосферу.

У нас из 13 вольт будет взято 9, а 4 будет рассеяно ввиде тепла. Поэтому стабилизатор нужно снабдить радиатором.

Стабилизатор для 9 вольт может быть либо микросхемой КР142ЕН8А или КР142ЕН8Г или использовать зарубежный аналог 7809.

КР я не смог купить, но легко приобрел 7809.

На первую ногу (из трех) стабилизатора подается + напряжение, на вторую ногу -. И с этой же второй ноги минус и снимается, а + берется с третьей ноги.

В результате получаем железобетонное значение 9 вольт.

У меня конкретно получилось стабильное 9,07 вольт. После чего опять ставим сглаживающий фильтр-конденсатор зашунтированный (замыкающий ноги) конденсатором маленькой емкости.

Конечно же все эти элементы необходимо разместить на плате. Как простейшее решение — можно использовать макетную плату и соединить все элементы на ней.

Но я в программе SprintLayout самостоятельно нарисовал несложную схему и распечатал на бумагу.

По размеру распечатанного рисунка я вырезал ножницами по металу кусок одностороннего фольгированного текстолита.

Далее обезжирив текстолит я приложил к нему отпечатаный рисунок лицом вниз на фольгу и сверху стал прогревать включенным утюгом (технология ЛУТ), чтобы тонер на рисунке расплавился и прилип к фольге на тектолите.

В итоге я когда снял бумажку, увидел что отпечаток очень бледный.

Виной тому может быть тип используемой бумаги (должна быть глянцевая) и модель лазерного принтера и что у него за тонер. У меня был новый цветной лазерный принтер Samsung CLP-365 дающий очень сочные отпечатки, но почему то не перенеслась печатка нормально на тектолит. Кто виноват и что делать — это к Н.Чернышевскому, а я решил проблему проще. Сверху дополнительно прорисовал дорожки перманентным (обязательно) фломастером.

Полученную заготовку я утопил в хлорном железе и через час достал  платку на которой остались только дорожки.

Остатки тонера я легко стер специальной металической губкой (?) для мойки кастрюль.

Далее вынутым моторчиком от проигрывателя СД-РОМ подключенным к блоку питания 12 вольт и использующим специальную насадку для зажима сверла диаметром 0,8 мм, я просверлил отверстия, куда будут закреплены элементы.

Обезжирив плату я залудил дорожки оловом, чтобы обеспечить стабильный контакт на плате и прозвонил дорожки тестером убедившись, что это так и есть.

Далее были впаяны все элементы на плату. Конденсаторы и радиатор для дополнительной фиксации были приклеены термоклеем из термопистолета.

Осталость только реализовать кнопку включения блока питания и его индикацию.

Реализация кнопки не заслуживает внимания, а вот реализация индикации — это небольшая отдельная тема.

Я припаял два провода после выпрямления  с + и с — и + был припаян к аноду зеленого светодиода (выпаяного из неисправного компьютерного СД-РОМ привода), через ограничивающий ток резисто на 360 Ом, чтобы светодиод не перегорел.

Почему именно на 360 Ом? Потому что именно такого номинала он у меня оказался в наличии, но вообще это легко считается по формуле.

Ток светодиода по его характеристикам равен 20 мА.

Соответственно 9 вольт/0,02=450 Ом. Т.е. на самом деле можно было поставить резистор на 450 Ом. Все это влияет только на яркость светодиода и насколько сильно греется потом сам резистор. При 350 Ом резистор горячий, но не очень, так что пойдет.

Осталось теперь только собрать все это в корпус и получим блок питания.

Я думаю уже можно было догадаться, что раз я использовал моторчик от СД-РОМ привода, и светодиод, то и в качестве корпуса я буду использовать корпус этого же СД-привода. В его корпус отлично поместились все элементы.

Результат работы — блок питания со стабилизированным и быстрым питанием на 9 вольт, который можно использовать с ЦАП на АК4490, прибытие которого из Китая я ожидаю в ближайшее время.

Я любитель, поэтому наверняка представленная схема  не является лучшей или оптимальной. Если вы заметили неточности или знаете, как улучшить этот блок питания не усложняя его схему — поделитесь своими знаниями в комментариях.

Предыдущие серии этой мелодрамы вы можете посмотреть по ссылкам:

ЦАП AK4490 и его китайские реализации

Обзор ЦАП-ов из Китая (Sabre32 ES9018, CS4398, AD1955)

6,740 просмотров всего, 2 просмотров сегодня

Share

4 Comments on ЦАП и его питание

  1. Здравствуйте, Александр! Хочу сделать самостоятельно внешний блок питания для ЦАП, взамен идущего в комплекте импульсного на 15В/2А. Хотел взять за основу Вашу схему или эту http://www.frocenter.com/blok-pitaniya-pyatnadtsat-volt/ Мне показались обе схемы простоватыми, которые не смогут дать качественного напряжения. Может встречались Вам варианты посложнее?

  2. Смысл блока питания не в сложной схеме, а в том, что значения напряжения выдавались без колебаний, чему способствуют:
    1. Конденсаторы полярные большой емкости, как сглаживающие
    2. Конденсаторы неполярные, которыми зашунтированы полярные, как фильтры.
    3. Хороший стабилизатор. Конечно 7809 очень простой стабилизатор, можно и получше. А при 15 вольтах можно транзисторы. Но в целом то что получилось сумело повысить качество звучания — это слышно даже на ютуб в ролике. И кстати напряжение получилось более менее стабильным после 7809, но не идеальным — на 1 сотую вверх иногда скакало до 9,01 вольта.

  3. В моей схеме так же нехватало одного конденсатора, который рекомендуется в даташите 7809, я про это в момент конструирования этого БП просто не знал. Я не профиэлектронщик,я очень начальный любитель.

  4. По приведенной вами схеме — она аналогична моей, только как раз добавлен тот конденсатор,что я упустил.
    По схеме перед диодным мостиком (диоды шотки) стоит фильтрующий помехи неполярный конденсатор, потом после мостика у нас уже идет не переменное, а постоянное напряжение + и -. Опять оно фильтруется от помех неполярным, потом сглаживается полярным потом стабилизируется кренкой, которая аналог 7809 и аналогичных, потом опять сглаживающий. По схеме я не специалист, но не вижу смысла в самом первом фильтрующем конденсаторе, хотя хуже от него тоже не будет. Короче классическая схема из даташита.

Leave a Reply