Регенератор Bliss Power Volter

Регенератор Bliss Power Volter

Як розроблявся регенератор напруги BlissPower компанії VolterTM?

Кілька років тому технічний директор компанії «Електросвіт», підприємства, Маючи величезний досвід розробки та виробництва пристроїв, що підвищують якість мережевої напруги, поставив перед розробниками компанії завдання розробки принципово нового для компанії пристрою — регенератора мережевої напруги.

Відмінність регенераторів напруги від стабілізаторів активного значення мережевої напруги ключового типу та пристроїв безперебійного живлення на базі інверторів полягає в такому: регенератор формує вихідний сигнал з формою, наближеною до ідеальної синусоїди з мінімумом нелінійних спотворень, за Без високочастотних перешкод, характерних для інверторних пристроїв. Регенератор не тільки стабілізує напругу вихідного сигналу за активним значення, але й забезпечує регулювання його в широких межах за амплітуде та частоте.

Фактично регенератор забезпечує апаратуру автономним живленням, не пов'язаних із мережевою напругою. Крім того, з огляду на місткісний характер навантаження регенератора, він має мати високу перевантажувальну здатність, забезпечуючи чимала потужність під час увімкнення апаратури.

Основними зонами застосування регенераторів є прецизійна апаратура, передусім високоякісні звуковопродуктивні системи, метрологічне та медичне обладнання.

До складу групи розробників генератора увійшли технічний директор «Електросвіта» і два головні конструктори електротехнічних підприємств, що мають багаторічний досвід розробки перетворювальної та вимірювальної техніки, автори десятків винаходів.

У технічному завданні на розробку регенератора як прототипу та цільового за параметрами виробу вибрали регенератор фірми PS Audio, технічне рішення якого захищене патентом US 7,259,705 від 21.08.2007 г. Регенератор PS Audio побудований на базі високоякісного підсилювача низької частоти та
прецизійного генератора синусоїди. Такий принцип реалізації забезпечує все вимоги за точністю вихідного сигналу, але підсилювач низької частоти, що працює в класу АВ, має невисокий кпд — не більш ніж 30-40%. Збільшення кпд, тобто переміщення режими роботи в клас В, призводить до чималого збільшення нелінійних спотворень. Тому виконати за цим принципом пристрій великої потужності майже нереально —
за номінальної потужності навантаження 1-2 кВт, що розсіюється, становила б 2,5-5 кВт.

Під час вибору технічного рішення були розглянуті та відкладені в бік ряд варіантів. Наприклад, резонансний перетворювач, який забезпечує ідеально синусоїдальну форму вихідного сигналу, але не дає регулювати його амплітуде, не за частотою. Інверторні варіанти абсолютно неприйнятні для високочутливої аудіоапаратури через високий рівень перешкод, як радіочастотних, так і генерованих інвертором у мережу живлення. Розглядався також перспективний варіант технічного рішення, що полягає у формуванні Синфазного, що слідує із синусоїдальним сигналом живлення, підсилювача низької частоти.

Власне, це рішення і послугувало поштовхом для пошуку варіанту, що відповідає всі вимоги технічного завдання.

Оптимальним варіантом, що забезпечує як високий кпд, так і вимоги щодо якості вихідного сигналу, виявилося реалізація регенератора на базі потужного цифроаналогового перетворювача. Запропоноване технічне рішення забезпечує кпд пристрою понад 80%, що зумовлено мінімальними втратами в ключах цифрологічного перетворювача та незначних втрат. Великий кпд пристрою дав змогу виконати його з великим конструктивним запасом, щоб забезпечити високу надійність пристрою. Глибокі зворотні зв'язки забезпечують практично нульовий вихідний опір, а отже, і забезпечують ідеальний роботу регенератора на нестаціонарне навантаження з довільним імпедансом. Попри на порівняно невелику потужність у встановленому режимі — 1100 Вт, пристрій забезпечує пускові струми приблизно 50 А, що гарантує увімкнення великої ємнісного навантаження, наприклад, віконних підсилювачів потужності з величезними конденсаторами в ланцюгах живлення. Живлення здійснюється від багатообмотувального трансформатора, що забезпечує гальванічну розв'язку від мережі та мінімізацію синфазних перешкод. Розроблення виробу велося понад п'ять років. За цей час було виготовлено кілька робочих макетів, проведена експериментальна перевірка всіх технічних рішень, розроблена технологічна та ремонтопридатна конструкція виробу.

Під час тестування макетів регенератора перевіряють стійкість його роботи практично на будь-яку навантаження — активний, електродвигун, зварювальний трансформатор, набір ламп денного світла та найбільш характерну для сучасної апаратури ємнісне навантаження. Природно, перевірялася і його робота як джерело живлення аудіоапаратури різної топології, як із транзисторними, так і з ламповими підсилювачами потужності.

Якість вихідного сигналу оцінювалася кількісно за стабільністю вихідного напруги під час коливань як напруги, так і параметрів навантаження, по коефіцієнту нелінійних спотворень і під час роботи в перевантажених режимах, типових під час увімкнення апаратури та під час відтворення звукового сигналу на максимальній мощности.

Оригінальність запропонованого технічного рішення підтверджена патентами України No 91548, No107895 і Росії No 150730 і No 2549166 і свідченням про пріоритету PCT/UA/2015/00001.

Регенератор містить 7 джерел живлення постійного струму, величини напруги яких належать як U-2U (аналогічно гумовий матрице в твердотільних ЦАПах). Для керування процесом генерації напруги використовуються швидкодійні ключі на польових транзисторів.

 Отже, кожні 100 мікросекунд із джерел напруги збирається частина синусоїди за заданням цифрового еталону в мікропроцесорі. Отже, ми маємо силовий цифровоаналоговий перетворювач, який вибудовує свій вихідний сигнал прямо на навантаженні без проміжних перетворень і без широтної емпульсної модуляції (не плутати з підсилювачем класу D). Нелінійні спотворення вихідного сигналу не більш ніж 0,1%.

Такий підхід дає змогу досягти високого ККД — до 80%. Водночас апарат має досить низький вихідний опір (нижче за мережу), оскільки фільтрувальні місткості джерел живлення становлять десятки тисяч мікрофарад на кожному джерелі, а опір польових транзисторів, що під'єднують джерела, вимірюється в десятках мОм, індуктивний опір практично немає.

Важливою перевагою є те, що прилад є одночасно стабілізатором напруги в діапазоні від 190 до 255 В вихідною потужністю 1,1 кВт із повною гальванічною розв'язкою від мережі. Дає змогу регулювати вихідну напругу від 1 до 240 В із кроком 1 В і вихідну частоту від 50 до 120 Гц із кроком 1 Гц.

Благодійний вплив на звук під час підвищення частоти живлення було доведено фірмою PSAUDIO, коли вона стала виробляти свою знамениту лінійку регенераторів із такою самою функцією.