В статье приведены расширенные аспекты питания примочек от сетевых адаптеров: улучшенная фильтрация пульсаций и распараллеливание питания.

Итак, задача – запитать примочку от сетевого адаптера, чтобы избежать постоянной замены/зарядки батареек.

В качестве сетевого адаптера наиболее доступный вариант – трансформаторный блок питания, как правило китайского производства. Они наиболее распространены и абсолютно «неубиваемы»: выдерживают продолжительное короткое замыкание без каких бы то ни было защит - просто потому, что неспособны выдать сколько-нибудь значительный ток.

При построении питания от таких адаптеров нужно иметь в виду следующее:

• Напряжение на выходе обычно не соответствует заявленному. Если написано «12V», то на холостом ходу вы увидите все 20. Под нагрузкой наоборот - напряжение может упасть ниже номинального.
• Большой уровень пульсаций.

Для примера взял вот такой старенький, но симпатичный адаптер:

На холостом ходу имеем на выходе пульсации пилообразной формы (цена деления 100мВ на клетку):

Напряжение на выходе на холостом ходу 19.9В вместо написанных на корпусе 12В.

Имеющийся в Сети простой способ решить проблему - поставить стабилизатор напряжения. Помимо непосредственно стабилизации, стабилизатор сглаживает пульсации.

Может быть использована микросхема серии 78, например 78L09 – стабилизатор на 9В, L7809 – его мощный вариант.

Однако не всегда уровень пульсаций на выходе такой схемы удовлетворит. Например, подключил на выход указанного выше сетевого адаптера такую схему, нагрузил на ток около 100мА, на выходе имеем (цена деления 10мВ):

Это, конечно, много меньше, чем на входе, но для простых транзисторных недифференциальных схем такие пульсации напряжения питания вполне слышны в паузах.

Эксперимент номер два – импульсный блок питания. Импульсные блоки питания имеют куда более стабильный уровень и меньший уровень пульсаций, но пульсации всё-таки есть. Вот, например, такой популярный кандидат:

На выходе без нагрузки имеем (цена деления 10мВ):

Пилообразная помеха с резким «импульсным» перепадом (такой перепад имеет весьма широкий спектр в слышимом диапазоне).

Короче говоря, без дополнительного сглаживания пульсаций тут не обойтись.

Предлагаемая опробованная схема снижает помехи практически до нуля, как у батарейки. Может быть интегрирована в плату примочки. На вход можно подключать практически любой сетевой адаптер, вплоть до простого трансформатора без выпрямителя (бывают и такие, будьте внимательны).

Конденсатор C3 в этой схеме керамический – нужны малые токи утечки. Цепь VT1R1C3 представляет из себя активный фильтр пульсаций с большой постоянной времени, VT2 используется в качестве низкоомного повторителя. На таком составном фильтре пульсаций падает 2-3 вольта, так что входное напряжение надо брать с запасом. Стабилизатор 78Lxx помимо стабилизации выполняет тут еще и роль защиты от короткого замыкания, которое будет губительно для транзистора VT2. Единственный, пожалуй, недостаток схемы - достаточно долгий выход на режим; в силу этого может не подойти некоторым программным процессорам эффектов: не запустится тактовый генератор из-за медленного нарастания напряжения питания. Наблюдал такое у микросхемы AL3201.

Параллельное питание

Если используется несколько примочек, а блок питания один, можно ли питать от него параллельно все примочки? По суммарному току соответствует, почему бы нет? Но реалии показали другое: откуда-то начинает идти фон.

На рисунке ниже показано соединение трёх примочек; для простоты нарисован только провод массы.

Имеется некоторый ток помех Ih1 – это может быть элементарно ток несглаженных пульсаций от блока питания. Шина имеет в каком-то отрезке сопротивление Rs1, на котором падает напряжение помех Uh1; в свою очередь оно будет приложено ко входу примочки. И чем длиннее цепочка, тем хуже дело с помехами: каждое новое звено добавляет своё напряжение помехи на сигнальный вход.

Распайка по "звезде" здесь помогает только частично; реально ведь и шина питания имеет какое-то распределенное сопротивление. Предложенный выше активный фильтр питания существенно улучшит положение, но только если он выполнен в виде отдельного блока, включенного до разветвителя – в этом случае ток пульсаций блока питания аннулируется заранее. Однако будут присутствовать еще и токи помех от самих примочек: токи потребления операционников, содержащие колебательную составляющую сигнала; куда более «зловредные» токи овердрайвов; токи тактовых генераторов и т.д.

Поэтому в данной области применяются «фирменные» разветвители питания с изолированными выходами: каждый выход, по сути, своя независимая батарейка, которая не собирает помехи по шине питания.

Можно собрать свой собственный разветвитель питания с изолированными выходами, используя современные интегральные dc-dc преобразователи. Например, приведенная ниже схема использует недорогие dc-dc преобразователи компании Aimtec (на правах рекламы). Выполнена в одном корпусе с активным фильтром пульсаций.

Можно реализовать выходы с разным напряжением и даже с отрицательным питанием. При работе с микросхемами этой серии надо иметь в виду следующее:

• Напряжение на выходе на холостом ходу существенно выше номинала (внутри нет стабилизатора). Написано 12 вольт, на холостом ходу видим 18. Производитель рекомендует ставить балластный резистор, но лучше стабилизатор.
• Максимальный ток выхода не соответствует заявленному. В данном случае для микросхемы AM2D-121212DZ заявлено 12В/84мА по каждому выходу, реально удалось добиться 12В/50мА по одному выходу.
• На холостом ходу данная микросхема потребляет 15мА.