TTK Links: Home Page | TTK Moodle | ÕIS
TTK/UAS Repository For Digital Teaching and Learning Resources

Toiteallikas helivõimendi vaakumlampidele

Õun, Holger (2018) Toiteallikas helivõimendi vaakumlampidele. [thesis] [en] Power supply for audio power amplifier vacuum tubes.

[img] PDF - Published Version
Restricted to Registered users only

Download (1MB)
[img] Other (lihtlitsents - bdoc) - Other
Restricted to Registered users only

Download (63kB)

Abstract

Alaldi valmistamisel uuriti erinevaid alaldi liike ja reguleerimisviise. Valiti pinget langetav regulaator koostöös vahelduvpinge standardseks alalispingeks muutva toiteallikaga. Seda liiki regulaator valiti üle teiste liikide hea efektiivsuse ja lühema projekteerimise perioodi tõttu. Peamine rõhk antud lõputöös seisnes sobiliku regulaatori valmistamises. Regulaatori koostamiseks selgitati välja sobilik integraallülitus ning seejärel valiti sobilikud komponendi integraallülituse ümber. Vajalikud komponendid valiti arvutuslikult lähtuvalt nimipingest, väljundpingest ja väljundvoolust. Komponentide seas valikut tehes on oluline järgida vastavat järjekorda, sest iga komponent mõjutab järgmise komponendi tööd ning kokkuvõtvalt alaldi käitumist. Samuti tasub komponentide valikul pidada silmas komponentide korpuseid. Trükkplaadi valmistamine ning hilisem komponentide liitmine trükkplaadile võib kujuneda keerukaks juhul kui valida liiga väikse klemmivahega komponendid. Komponentide valikule järgnevalt arvutati regulaatori kaod ja kasutegur. Samuti arvutati komponentide teoreetilised temperatuurid. Suurimaks soojuslikuks kaoks osutus Schottky diood. Schottky dioodi ja väljatransistori takistused määravad üldjoones kasuteguri. Eksisteerivad pinget langetavad muundurid, mis Schottky dioodi asemel kasutavad väljatransistorit. Väljatransistori takistus on väiksem kui Schottky dioodi oma. Kokkuvõtvalt on võimalik parandada kasutegurit valides väiksema takistusega Schottky diood või kasutades Schottky dioodi asemel väljatransistorit. Simuleerimiseks kasutatud tarkvara LTSpice muutis regulaatori kavandamise mugavamaks, luues võimaluse enne seadme valmistamist testida erinevate komponentide kombinatsioone ning veenduda seadme korrektses toimimises. Samuti oli tarkvara EAGLE kergesti õpitav, kasutatav ning võimaldab luua kergekäeliselt skeeme ja muuta need trükkplaatideks. Testimise käigus mõõdetud komponentide temperatuuridest vastas arvutustele Schottky dioodi temperatuur. Temperatuur poolil oli suure koormuse korral kõrge. Töö arvutuslikus pooles seda ei arvestatud ning mõõtmiste tulemustest järeldatult tuleks kindlasti pooli temperatuuri arvesse võtta komponentide paigutusel trükkplaadile. Transistoril tekkinud temperatuuritõus ei klappinud arvutusliku meetodiga, peamiseks põhjuseks võib lugeda komponentide ebaoptimaalset paigutust, kus pooli kõrge temperatuur hajutati trükkplaadi kitsa raja kaudu transistorile. Trükkplaadi kujundades on oluline tekitada võimalikult laiad rajad komponentidele, mis tagab parema soojushajuvuse. Kokkuvõtvalt jäid siiski komponentide temperatuurid nende ettenähtud töötemperatuuri piiridesse. Arvutuslik kasutegur klappis mõõdetud kasuteguriga, erinedes ühe protsendi võrra. Seade talub edukalt nimivoolu, kuid väljundpinge maksimaalse koormuse juures langeb 6.0 V juurde, mis on sätestatud piiriligidane. Teoreetiliselt peaks integraallülitus kompenseerima pingelangust koormusel. Pinge langust võib põhjendada trükkplaadi juhtahelate liigses hajutuses ning trükkplaadi radade kitsuses. Soovituslik on hoida juhtahelate komponentide vahemaad minimaalsed ning suurendada radade laiust. Pingepulsatsiooni mõõdeti ostsilloskoobiga ning suure ja maksimaalse koormuse all jäi see soovitud vahemiku, keskmise koormuse puhul ületas pingepulsatsioon eesmärgiks seotud pulsatsiooni. Pingepulsatsiooni mõõtes tuleb arvesse võtta mõõtmise ebatäpsust tänu kõrgsageduslikest lülitamistest tekivatest häiringutest, mis mõjutavad mõõtetulemust negatiivsel suunal. Pingepulsatsioon oli märksa kõrgem arvutusest. Valides suurema silumisvõimega kondensaatorid on võimalik parandada pingepulsatsiooni ning kasutades spetsiaalsete otstega ostsilloskoopi on võimalik mõõta täpsemalt pingepulsatsiooni. Regulaatori toiteallikas valiti sobiva väljundpingega ning piisava võimsusega. Prototüübi toiteallikas valiti liigse varuga ning regulaatori hea efektiivsus võimaldab kasutada väiksema võimsusega allikat. Korpus valiti lähtuvalt sobilikest mõõtmetest ning kasutati standardi EVS-EN EN 62477-1:2012 võtteid. Korpus tehti standardi järgselt kaitseastmega IP30. Lülitid ja pistikupesad valiti sõltuvalt maksimaalsest pingest ning voolust. Samuti kasutati antud standardit muutmaks alaldi elektriliselt ohutuks kasutajale. Täielikult standardist lähtumine nõuab märgatavat resurssi, ning seetõttu tuleks dokumentatsioon ning täielik standardile vastavus koostada tulevasel tootjal. Majanduslikult on alaldi turul konkurentsi konkreetse vastava väljundpingega toiteplokkide vähesuse tõttu. Maksumust võrreldi analoogsete näitajatega laboratoorse toiteplokiga ning valmistatud alaldi osutus odavamaks. Võimalik on kokkuhoida kasutades komponente otse tarnijalt ning luues kokkuleppeid toiteallikate edasimüüjatega.

Abstract [en]

The following graduation thesis „Power supply for vacuum tubes“ covers the making of a switched mode power supply using modern techniques. This thesis is aimed for working engineers and students to give them an idea of the process of making a switched mode power supply. There are many instances where a certain DC output voltage is required as is the case with vacuum tube heater filaments, which require 6.3 VDC. In this thesis student or engineer would find useful tips and ways to make a power supply with specific output voltage and output current range. There is also a need for vacuum tube heater power supply due to insufficient amount of power supplies currently on the market. Different rectifying techniques are covered in the first paragraph and different direct current regulation techniques in the second. Third paragraph covers the making of a power supply, first a topology is chosen for the power supply. In this thesis a buck mode converter is chosen instead of flyback converter because of the time constraints imposed by longer design period of flyback converter. Standard 12 V power supply is used to power buck regulator and also to create galvanic seperation of output and input of power supply. For regulation an integrated circuit is used from Linear Technologies and component values surrounding that IC are calculated using the specification datasheet of IC. LTSpice by Linear Technologies is used to make the schematics and to simulate the regulator. Fourth paragraph consists of making schematics and calculations into a real power supply. First a PCB is designed using EAGLE software and PCB is cut using TTK University of Applied Sciences laboratories CNC machine. The regulator is tested and the output parameters are measured. The finished regulator acted mostly according to designed parameters but the field effect transistors temperature was higher than expected due to inconsideration of inductor temperature. Output voltage under maximum load dropped to around 6.0 V. The output ripple was higher than expected but the high values could have also been also caused by the oscilloscopes probes long negative terminal acting as an antenna and picking up interference. European standards are used to produce a safe case for the user of power supply. Lastly economical considerations are analyzed and the cost of product is compared to the cost of a laboratory power supply with equal parameters. In conclusion the power supply acted mostly according to designed parameters and the power supply should be safe for the user but is not yet ready for production since the future manufacturer should make additional tests and produce manuals according to standard EVS-EN 62477-1:2012.

Item Type: thesis
Advisor: Samo Saarts
Subjects: Mechanical Engineering > Electrical Engineering and Electrical Equipment
Divisions: Institute of Engineering > Electrical Engineering
Depositing User: Holger �un
Date Deposited: 07 Jun 2018 12:23
Last Modified: 27 Aug 2019 08:33
URI: http://eprints.tktk.ee/id/eprint/3803

Actions (login required)

View Item View Item