А нужны ли быстродействующие диоды?

March 23, 2012 by admin Комментировать »

Бытует мнение, что в выпрямителях усилителей должны использоваться либо диоды Шоттки, либо сверхбыстрые диоды (superfast и ultrafast). Если поставить обычные "медленные" диоды, то хорошего звука вам не видать. Вряд ли диоды влияют на звучание усилителя только лишь самим фактом своего присутствия. Механизм их влияния на самом деле должен быть следующим: диоды влияют на работу выпрямителя, который изменяет какие-то параметры блока питания, что в свою очередь вызывает изменение в параметрах и режимах работы усилителя. А уж изменившийся режим работы усилителя изменяет его звучание. Вот давайте и рассмотрим, что же меняется в работе блока питания при использовании быстрых и медленных диодов. Хочу только отметить, что понятие "медленный" для современных диодов весьма условно – современные "медленные" диоды работают намного быстрее, чем "быстрые" диоды сорокалетней давности. Однако даже в те годы в усилителях вполне успешно использовались тогдашние "намного более медленные" диоды, и, несмотря на это некоторые аудиофилы считают звучание тех усилителей эталонным.

Единственная претензия, предъявляемая к диодам, состоит в том, что они медленно закрываются, и при этом через них будто бы протекает обратный ток, разряжающий конденсаторы фильтра. Называют две основных причины протекания обратного тока:

1.            Рассасывание объемного заряда в базе диода, в течение которого диод еще не закрылся.

2.            Заряд емкости обратно смещенного n-р перехода, когда диод уже закрылся.

На самом деле все это так. Разрядный ток действительно существует. Но прежде чем говорить о каком-то явлении, происходящем в устройстве, надо оценить степень его влияния – может быть им вполне можно пренебречь. Ведь точно так же можно сказать, что поднимать штангу в темноте легче, чем при хорошем освещении, ведь во втором случае на штангу оказывает влияние световое давление, которое делает ее тяжелее…

Сначала давайте подумаем вот о чем: если бы через диод протекал большой обратный ток, то конденсаторы фильтра разряжались бы сразу после своей зарядки, и напряжения питания никакого бы и не было! Раз выпрямители работают даже на медленных диодах, то разряд этот не такой уж большой и страшный.

Во всех профессиональных методах расчета выпрямителей про этот самый обратный ток вообще ничего не говорится.

Я попытался измерить в реальном выпрямителе разрядный ток и его влияние на выходное напряжение. Мне это не удалось. Довольно простые расчеты показали, что под влиянием этих двух причин, конденсаторы фильтра реально разряжаются на величину примерно равную 1,5 милливольта. Естественно, что я не смог такое измерить, ведь обычные флуктуации напряжения сети в сотни раз больше (в сотни раз – это уже в пересчете на вторичную обмотку трансформатора).

Итак, что же получается? Обыкновенные "медленные" диоды никакого заметного разряда конденсаторов фильтра и не вызывают. А как же тогда быть с утверждениями: "я заменил обычные диоды на ультра- фаст, и усилитель зазвучал”? На это есть закон самовнушения: "Если в системе заменить даже самый маленький проводок, система сразу зазвучит заметно лучше". Этот закон объясняет 80% всех "хорошо слышимых нами" улучшений звучания. На самом деле, никакого ужасного разряда конденсаторов "медленными" диодами не происходит, и значит, не происходит никакого изменения звука от применения "быстрых" диодов. Кроме того – и это самое главное – разряд конденсаторов всего лишь микроскопически уменьшает напряжение питания. Ну и как это скажется на качестве звучания?

Почему же о пользе быстрых диодов пишут в статьях в некоторых аудиоизданиях? Вы знаете, я встречал статью о том, что цифровой звук безусловно вреден, потому что он отрицательно воздействует на нижние чакры слушателя. Важно не то, что об этом пишут в аудиожурналах, выполняющих в основном рекламные функции. Важно то, что про это не пишут ни в учебниках, ни в серьезных технических изданиях, ни в материалах международного Общества инженеров-электри- ков, которое очень плотно занимается проблемами повышения качества звучания аудиотехники.

А как же быть с тем, что в импульсных блоках питания, например компьютерных, устанавливают ульт- рафасты или, чаще, Шоттки? Здесь все верно. На тех частотах, на которых работают импульсные блоки, время закрывания обычного диода составляет уже порядка 1/3 периода (а не 1/2000, как на частоте 50 Гц), и это слишком много. Кроме того, импульсные сигналы имеют крутые фронты, и там напряжение на диоде изменяется резко, поэтому высокое обратное напряжение появляется сразу, что вызывает появление более высоких обратных токов.

Кроме существования обратного тока, разница у "быстрых" и "медленных" диодов в том, что процессы их открывания-закрывания сопровождаются резким изменением тока в цепи, а это вызывает появление в нем довольно мощных спектральных составляющих высокой частоты. И спектр напрямую связан со скоростью открывания диода. На первый взгляд, в этой ситуации "медленный" диод оказывается лучше, так как для него спектр тока получается сравнительно узким и не содержит очень уж высокочастотных составляющих, которые излучаются гораздо сильнее, чем низкочастотные. Но это только на первый взгляд, а ведь может быть и второй, и третий… Тем не менее, все доводы, которые приводят в пользу того, что быстрый диод лучше работает в аналоговом (низкочастотном) выпрямителе лично меня абсолютно не убеждают. По крайней мере, может быть в некоторых отдельных случаях так оно и есть. Но обобщать это на все без исключения выпрямители я бы не стал.

Применение в выпрямителях диодов Шоттки действительно выгодно, но не из-за их более высокого быстродействия, а из-за того, что на них меньше падение напряжения, а значит и меньше просадки напряжения под нагрузкой. И тут легко представить себе ситуацию, когда напряжение питания усилителя сравнительно низкое, и на большой громкости его не хватает, чтобы воспроизвести пики звукового сигнала (рис.31). Ограничение этих пиков на слух воспринимается не как явные искажения (хрип, призвуки), а как ухудшение натуральности звучания, в его каких-то "тонких аспектах". Замена в выпрямителе обычных диодов на диоды Шоттки снижает просадки напряжения питания (уменьшает в них вклад диодов), поэтому пики выходного сигнала воспроизводятся лучше, и звук делается более натуральным, легким и прозрачным.

Источник: Рогов И.Е. Конструирование источников питания звуковых усилителей. – Москва: Инфра- Инженерия, 2011. – 160 с.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты