Из архивов Блюзмобиля - практическая электроника для самодельщиков

Институт правильного питания - часть 2. Конденсаторы

• А стоит ли подпереть голову конденсатором? Изоляция от бортсети диодом
• О конденсаторах (в дополнение к материалу Золотого Архива)
• Что лучше? Пара маленьких кондеров, или один большой
• Старые советские конденсаторы - эрзац или полноценная замена фирменных?

А нужно ли подпереть магнитолу конденсатором?

Speeder - А нужно ли подпереть магнитолу конденсатором? (+) (10.03.2000 19:15): Магнитола - Clarion 5470 (4х14 номинал) Конечно, я не собираюсь покупать к ней импортный фарадник :-), интересует что-то более доступное отечественное. (Потом, конечно, будет и усилитель с сабом, а пока - вот так, простенько.)

• КСВ (06.05.2000 13:36): Есть еще обно соображение про магнитолу: при ее подключении обычно не придают значения сечению провода. А совершенно напрасно, поскольку 4х45 в пике (а сглаживаем мы именно такие пульсации) - это12.8 А потребляемого тока, поэтому даже 0.1 ом дает просадку 1.28 В, т.е 10% (!). Поэтому такиой поразительный эффект от подключения конденсатора к голове (знаю из собственного опыта, многим ставил). Но ТОЧНО ТАКОГО ЖЕ ЭФФЕКТА можно добться увеличением сечения питающих проводов. У меня ALPINE 7561, провода 4,5 кв.мм длиной 90 см прямо к аккумулятору (и плюс, и минус). Максимальная просадка - 0.2 В, подключение коненсатора на слух незаметно. С другой стороны, если есть намерение использовать уислители головы и не лень паять, засунуть ВНУТРЬ магнитолы ПОСЛЕ ВСТРОЕННОГО ФИЛЬТРА ПИТАНИЯ 1-2 конденсатора по 10000х16В (диаметр 18 мм , длина - 35 мм)очень даже полезно - компенсирует влияние индуктивности этого самомго встроенного фильтра. Безотносительно магнитолы: коденсатор в принципе может в какой-то мере скомпенсировать потери в питающем проводе, И БОЛЬШЕ НИЧЕГО. Индуктивностью провода можно принебречь - ее компенсируют те небольшие конденсаторы, которые стоят пряо около усилителей в любом аппарате - в магнитоле, усилителе, и т.д. Причем эффект компенсации потерь основан исключительно на импульсном характере музыкального сигнала - во время "бум" конденсатор разряжается, в промежутках - заряжается. Если гонять синус или другой неимпульсный сигнал, толку никакого - напряжение все-равно просядет (к вопросу о сигналах для SPL). Поэтому эффекта, практически аналогично установке БОЛЬШОГО конденсатора можно достичь увеличением сечения провода (или уменьшением его длины). Не стоит также пренебрегать сопротивлением кузова и запускать по нему "минус" - лучше дотянуть и его до аккумулятора, одновременно и с помехами позволяет бороться. На мой взгляд, в каждом конкретном случае есть смысл расчитать и рапределить меры компенсации: какой толщины провод, и сколько - емкость. Опять-же, частное мнение - провод дешевле и лучше - не создает проблему, вместо того, чтобы ее решать. Если, конечно, хочется иметь 1000-2000-3000 Ватт, тогда проводом не обойдешся, но для Ватт до 250-300 - вполне можно, легко расчитывается. КСВ.
  • SERJ (06.05.2000 15:07):
    Из собственного производственного опыта. Сделал штук пять "наборных" кондеров. Кол-во емкостей от 30-50. Т.к. стоимость фирменных емкостей на 0.01Ф приблежается к 50-70 рублям (а часто больше) всегда дешевле брать автомобильные. Совковые кондеры дешевли и имеют номинал как правило выше чем написано на банке. У меня 80 % К-50 с номиналом в 10000 имеют емкость на 40-50% большую. При наборе емкостей надо каждый проверять. А это попадалово на прибор за 100 баксов. Можно и непроверять ( что я и делал ). Раз чуть неполучил в лоб банкой от кондера, оргстекло спасло, пришлось все разбирать и промывать от масла, а перепаивать 50 шт. кондеров занятие грусное. Совковые кондеры имеют огромный ток утечки и емкость в 1Ф легко убивает аккамулятор дня за три. Посему советую воспользоваться делать "умный" кондер воспользовавшись советом Klaus-а . Крайний вариант предусмотреть отключение минусового провода кондера с помощью выключателя массы от грузовика. Мои эксперементы с кучей 30 А реле ни чего не дали, больше проблемм чем эффекта. Теперь о деньгах. Кондер из 50 емкостей на 0.6-0.7 Ф с вольтметром, системой включения и корпуса, (точней с ее подобием) обходится в 85 баксов не считая часов 20 работы. И это при удачном расскладе дедов на Митинском рынке. Стоит ли ? По части внешнего вида -да ! По эффективности думаю лучше купить 5 банок по 100 000 мкФ того же Филипса. С момента как установлен первый кондер прошел год. Пока ни чего (сплюнем) не произошло. Последний кондер оставил себе т.к. его ваяние зеленым бумажкам не адекватно. Если чаво могу скинуть разводку платы и фотки внешнего вида, для очумевших. Теперь о другом. В каждый УМ можно воткнуть кондеры большего номиналы. Здесь нужен совет профи, будут ли работать после этого БП. Теоритическая воможность существует и думаю весьма оправдана. Для магнитолы делать фильтр считаю обязательным , я ставлю фильтр 3-го порядка из двух кондеров 0.01Ф и катушки витков 20 толстым проводом 2мм? на феррите. Получается коробка размером с пачку сигарет. Думаю это нужная вещь.
  • GR (06.05.2000 16:59):Вот так у меня все и было!!! И минус на аккумуляторе и Monster Cable акустический для питания, и собственный пучок магнитолы укорочен до 5 см.
• Достоевский (10.03.2000 21:58): Я считаю - ДА. Вполне достаточно 80-150тыс. мкФ поближе к "голове". Только не бери советсткие, особенно старые, у бомжей в Митино - у нас электролиты нормальные делать никогда не умели. Импортный не будет дорого стоить, баксов пять.
  • Speeder (10.03.2000 22:30): Тип и название не подскажешь? А то в импортных я не силен. Один или несколько? Включение?
    • КСВ (11.03.2000 04:29): Есть и другие соображения. Конденсатор нужен, чтобы уменьшить просадку напряжения на мощном импульсном сигнале. При воспроизведении длительного (синусоидального) сигнала он бесполезен - все равно просядет. Просадка же возникает из-за падения напряжения на сопротивлении питающих проводов (суммарно "плюса" и "минуса").Процесс выглядит так: приходит импульсный сигнал (например, удар "бочки"), магнитола увеличивает потребление тока, на проводах падает напряжение, и вот здесь начинает разряжаться конденсатор, т.е. отдавать ток ВМЕСТО аккумулятора через провода. Соответственно, ток через провода уменьшается (а точнее - так и не возрастает), напряжения падает меньше. Конденсатор при этом тоже слегка разряжается, но отдает далеко не всю свою энергию, поэтому расчет производится через допустимое падение напряжения. Падение напряжения на разряжающемся конденсаторе где-то до 80% от первоначального происходит примерно линейно и равно
      U=t*I/C, где t - время разряда, I - ток
      При 4х14 Вт максимальный ток может быть
      Imax=SQR(4*14/4)*1.4=5.3А
      Время разумно выбрать порядка 20мс, длиннее импульсные музыкальные сигналы бывают редко.
      Если сопротивление твоих проводов порядка 0,2Ом, то падение напряжения БЕЗ КОНДЕНСАТОРА составит 1,06В
      Для того, чтобы уменьшить его вдвое, т.е. до 0,53 В,
      конденсатор должен отдать половину тока, т.е 2,65 А, емкость должна быть:
      С=I*t/U=2,65*0.02/0,53=0.10 фарады (100 000 мкФ)
      Обрати внимание, что такого же эффекта можно добиться уменьшением вдвое сопротивления проводов (т.е. увеличением их сечения в 1,4 раза). Поэтому - решай сам. Небольшая и хорошая емкость, порядка 5 тыс мкф все-же не помешает, поскольку на коротких сигналах (до 1-2 мс) начинает сказываться индуктивность провода. Впрочем, конденсаторы такой емкости наверняка стоят внутри магнитолы. Извини за обилие технических подробносте, короче не получилось. P.S. Практически, очень желательно протянуть хорошие и толстые провода питания прямо от магнитолы к аккумулятору, причем и плюс, и минус. После этого послушать с коонденсатором и без - все будет понятно

Papic - повторю про конденсаторы (20.02.2000 15:52): Насколько я понимаю, буферные кондеры на питание надо электролитические полярные? Или как? А то нашел тут с старых запасах пару 25000 мкф на 16В, но неполярные... А вообще, есть ли какая то разница в марке,типе и т.п.?

• Андрей (20.02.2000 17:16): Все равно какие. У конденсаторов ,работающих в буфере есть два основных параметра: емкость и внутреннее сопротивление. От емкости зависит энергия конд., от внутреннего сопротивления- способность конд. отдать запасенную энергию в рекордно короткое время.Из физики: энергия деленная на время это мощность. Как видите про полярность, неполярность, электролит или не электролит физика не упоминает.
• КСВ (20.02.2000 23:49): Желательно такие, которые могут отдать большой ток. Неполярные лучше не надо - они, по сути, два конденсатора вдвое больешй емкости, соединенные последовательно. Именно из-за необходимости отдачи большого тока батарея из маленьких конденсаторов будет лучше одного большого. Емкость в 2х25000 маловата для усилителя, даже если он 4х25 ВТ.
  В любом случае, стоит посмотреть, что будет если сделать провод потолще и дотянуть и "плюс, и "минус" до аккумулятора - может быть, и конденсатор будет не нужен ( с аккумулятором по способности отдавать ток пока ни один конденсатор сравниться не может). Есть еще один путь - залезть в усилитель и добавить конденсаторов непосредственно на питание выходных каскадов (можно вывести провод, а сами конденсаторы оставить снаружи). Там напряжение - плюс/минус вольт 25-40, а энергия, запасенная в конденсаторе, пропорциональна КВАДРАТУ напряжения. Поэтому при 35 вольтах, например, емкость "внутри" можно подключить в 9 раз меньше. Успехов в буферизации.
  • Aleks'K (21.02.2000 07:07): А как насчет диода, включенного в разрыв плюсового провода перед кондером, дабы зря не подпитывать остальную электрику автомобиля? Для пущей убедительности ставить диод Шотки с прямым падением 0,2В.
    • klaus (21.02.2000 16:11): "дабы зря не подпитывать остальную электрику" - с чего бы это? Ведь для питания усилителя (и емкости) прокладывается отдельная шина, связанная с "остальной" электрикой только на клемме АКБ, то есть почти никак. И потом, "остальная" электрика, за исключением стартера, вряд ли способна КРАТКОВРЕМЕННО просаживать емкость, а на постоянную просадку всей системы током потребителей емкость не влияет. Вообще идея ставить Oring-диод хороша. Вот только диод потребуется немаленький - токи-то десятками ампер меряем.
      • Aleks'K (24.02.2000 07:14): У диода Шотки (КД228, по-моему) прямое падение напряжение всего 0,1В. Умножаем на допутимый прямой ток в 10А - получаем 1Вт рассеиваемой мощности. А где бы провода от магнитолы не соединялись: на клеме АКБ или в другом месте - все равно кондер будет раздавать свою энергию всем электропотребителям в авто. В любом случае с диодом мы заставляем работать электролит только на магнитолу. Так что, вперед и с песней...
        • klaus (24.02.2000 12:50): Песня это хорошо. С диодами - не совсем так. У настоящего ДШ проводимость начинается при 0.2-0.3 В, но с ростом тока падение напряжения выходит на 0.5-1.0 В, причем чем теплее-тем раньше. У Oring-ДШ действительно падение напряжения в широком диапазоне токов держится на уровне не выше 0.3В, но такие диоды на большие токи - дороги. Да и по допустимые обратные напряжения у них совсем смешные (снял плюс с АКБ, имеешь -12 обратных от емкости).
  • GR (21.02.2000 13:51): Если не ставить целью участие в соревнованиях, то это лучший способ. А если соревноваться, то попадешь в 600+.
  • klaus (21.02.2000 16:02): Влезть в БП - это хороший способ, но не для чайника. В любом случае, без осциллографа к этому лучше не приступать. Cобака порылась в том, что при такой переделке (увеличение емкостей в разы) блок питания усилителя может вообще не выйти на режим, или, что хуже, сделает это один раз и скажет прости. Возможно, потребуется замена и других элементов. Каких - ?? Например, дроссель между выпрямителем и емкостями подбирается (ежли по уму проектировали) не с потолка, а из расчета допустимых пульсаций на выходе при данных токе, емкости и ее полного импеданса выше частоты преобразования. Ушла емкость - пошла гадость на выходе. Подавление пульсаций несущей частоты БП зависит от полного импеданса емкостей, и добавление новых емкостей - улучшающая фильтрацию по НЧ - автоматически ухудшает фильтрацию по ВЧ. Возможно, паразитные индуктивности породят дребезги (по амплитуде того же порядка что и выпрямленное U) - стало быть, перенапряжения, можно чего-то пожечь, например, сами МДП-ключи. Ведь дребезг вторичной цепи прокатывается назад до самого входа. В типовом БП две цепи ОС - одна по напряжению (линейная) другая по току (да-нет). Может сложиться так, что время зарядки емкостей при запуске вырастет настолько, что ОС по току ругнется и закроет лавочку. И еще. Неграмотная разводка "новых" цепей питания может запустить ВЧ генерацию самого усилителя, а это ну совсем не гут.

О конденсаторах

Crimean - Емкость, как вариант решения... А зачем она нафик нужна? (15.01.2001 12:28): Ну, собрал я какую-то "системку", ну два усилка, как и предсказывали, сколько я не боролся за бюджетность ;) Теперь "окружающие" говорят, что без емкости (порядка 1Ф) система _толком_ играть не будет (детали опускаю). По моим соображениям емкость может улучшить динамические характеристики системы, то есть "т.н. басов" в системе не прибавится, а вот гитарные атаки сильно выиграть должны. То есть я надеюсь на емкость как на средство улучшения импульсной характеристики системы (если можно так выражаться). Второе - по "общепринятым" стандартам емкость считается от мощности усилков из расчета фарады на киловатт. Исходя из этого мне "светит" только полфарады. Стоит ли связываться с этой самой емкостью, если:
1.Просадка напруги на оборотах ХХ имеет место быть. АКБ 45 А/Ч и не очень новая, запуск двигателя "вялый".
2.Просадка вокала при гитарной атаке тоже имеет место быть, но я _так_ слушаю достаточно редко
3.Обидно, однако, такая система _должна_ играть лучше, чего-то не хватает, скорее именно динамики и прозрачности "наверку", но второе решается разворотом пищалок (в процессе)

• Мичуринец (15.01.2001 12:54): Аккумулятор не способен за единицу времени дать необходимое количество тока. Для этого и ставят конденсаторы.
  • Crimean (15.01.2001 13:34):Ну, это-то я и пытался (в том числе и сам себе) объяснить, это-то мне ясно, вопрос в другом, как "на слух" воспринимается наличие vs отсутствие конденсатора в системе и когда есть необходимость его ставить, а когда - проапгрейдить проводку.
    • Мичуринец (15.01.2001 13:48):А это от усилка зависит. По формулам - должны быть искажения. На практике - на низких частотах при большой потребности тока его (тока) нет. Идёт провал. Далее ток "доставляется", но позновато. Идёт завышение. Получаем размазанность. - примерно так вроде.
      • Crimean (15.01.2001 14:11): Тсссс! Про "ток доставляется, но поздновато" - круто! Максвелл со товарищи отдыхает! Я так понимаю, что при большом уровне "на низах" происходит резкое уменьшение сопротивления нагрузки - это с точки зрения энергосистемы. А вот с этим она (энергосистема) справится уже не может. Ни о какой "доставки тока" речи идти не может, если не рассматривать импульсные переходные процессы, связанные с активным характером нагрузки. Это я и так знаю/понимаю, мне интересно как емкость сказывается "на слух", и на какого рода трэках это можно прослушать. Еще раз про свое подозрение - мощный вокал с ритм (бас) - гитарой. При нехватке ~мощности~, (т.е. когда надо эту самую емкость покупать) будет модуляция вокала гитарой и не из-за запаздывания "доставки тока", а из-за того, что энергосистема на способна справиться с тем, что фактическое (!) сопротивление нагрузки стало сравнимым с внутренним сопротивлением источника. Вот как раз это по моим соображениям и фиксит емкость, причем, раз речь идет о сопротивлениях порядка внутреннего сопротивления АКБ + провода, то логичны требования по размещению емкости - на далее 30 см от усилка и т.д. Или я опять не туда убежал? P.S.О импульсных процессах лучше спорить не надо, предельные "наши" частоты вряд ли выше 100 кГц ;)
        • klaus (15.01.2001 20:22): По-моему, надо одолжить емкость и хорошую АКБ, а лучше пару, и в таком вот "эталонном тракте" питания сделать вывод - можно ли проблему вылечить питанием или же проблема в самом усилителе (а может, и источнике). Не однозначно. Что касается именно примера гитара-вокал *но не бас-вокал), тут "доставка тока" - дело прежде всего ВНУТРЕННИХ емкостей на вторичных шинах питания. Раздел, выше которого работают эти емкости, а ниже - обязан подхватить преобразователь - обычно приходится на 200..1000 Гц.
  • КСВ. (15.01.2001 14:25): Строго говоря, аккумулятор способен "дать тока" гораздо больше, чем конденсатор - при старте он выдает ампер 100 в течение нескольких секунд, а ток трогания, например, жигулевского "классического" стартера - около 500 А (в самый первый момент). Вопрос в том, что между аккумулятором и усилителем есть провод (даже два), а у него - сопротивление, которое этот ток может реально ограничить. Поэтому вопрос установки емкости при токах 50-100 А вполне может быть заменен установкой более толстого провода. Если конечно установка потребляет 2-3 кВт, то тут провод может оказаться уж очень толстым (а нужна эта толщина редко - толь на мощных звуках), и можно искать комбинированное решение.
    В любом случае желательно посмотреть реальное падение напряжения МЕЖДУ клеммами питания усилителя при максимальной нагрузке. Мерить между питанием и массой нецелесообразно, поскольку обратный (земляной) провод тоже имеет сопротивление.
    Для усилителя со стабилизированным источником питания падение напряжения на 2-3 вольта несущественно, для нестабилизированного - желательно иметь не более 0,5В (чтобы жить без конденсатора).
    Процесс выглядит примерно так: возрастает потребление тока собственно усилителями, подключаются внутренние конденсаторы, стоящие ПОСЛЕ преобразователя напряжения, если потребление продолжается, срабатывает обратная связь преобразователя (это очень приличная задержка) и он начинает потреблять больше тока от внешней цепи питания. И здесь безразлично, кто его отдаст: конденсатор или аккумулятор через провод. Есть, конечно, еще и индуктивность проводов питания, но она очень мала, соответственно действует на столь коротких временах, когда еще работают внутренние конденсаторы усилителя.
    Атаки гитары, голоса и т.н - очень короткие, на них по идее должны работать внутренние конденсаторы. В любом случае задержка преобразователя напряжения намного больше этих атак, и улучшение ситуации снаружи дела не спасет. А вот размазанность баса вполне может быть следствием "плохого питания".
    • Crimean (15.01.2001 14:33): Ага! То есть в моем случае надо разбираться с усилками, точнее - с их блоками питания, а емкость пофиксит только подмаргивание оптики в такт барабанам?
      • КСВ. (15.01.2001 16:41): Примерно так, только оптика будет продолжать моргать. А усилителям надо сначала создать условия "правильного питания", а потом уже на них с отверткой... Кстати, тот факт, что моргают лампочки, говорит о недостатке мощности именно источника питания (аккумулятор +генератор), и это конденсатор вряд-ли исправит кардинально - он ведь энергию не вырабатывает. Конденсатор в основном компенсирует потери по передаче энергии от аккумулятора к усилителю, хотя какой-то эффект, несомненно, будет. В качестве теста, попробуй как-бы "прикурить" от другого автомобиля с хорошим аккумулятором, чтоб лампочки не моргали, и посмотри, изменится ли что-нибудь в звуке, и сколько падает на проводах.
        • Crimean (15.01.2001 17:20): Все... Запутался полностью... ЗАЧЕМ (!!!) нужна емкость и _КАК_ это можно услышать - когда _она_ нужна. То есть вот есть конкретная машина, надо к ней подойти, померять _это_, послушать _это_ с на основании сказать или таки да, емкость нужна или нехрен на нее бабки палить! А то после сегодняшнего вышесказанного у меня устойчивое мнение, что емкость вообще не нужна, второй АКБ в багажнике + в руку кабеля = рулез форева!
          • КСВ. (15.01.2001 18:18): Так ты же все правильно понял! Конденсатор способен компенсировать потери в ПЕРЕДАЧЕ энергии от источника к потребителю, возникающие из-за сопротивления проводов. Кроме того - кратковременной повышенное потребление ТОКА (не мощности!) на фронтах, где может мещать индуктивность проводов (в автомобильных усилителях к этому добавляется еще и задержка преобразователя напряжения). Для этого емкость нужна небольшая, и стоять должна прямо около собственно усилителя. Во всех приличных усилителях она есть (см.выше). Возможность компенсировать потери передачи связана исключительно с импульсным характером музыкатльного сигнала: во время "бум" энергия отдается, в паузе - накапливается в конденсаторе. Если гонять синус, никакой конденсатор не поможет - все просядет и протухнет.
            Отсюда возможна, на мой взгляд, следующая процедура:
            1. Померить падения напряжения во время "бум" на аккумуляторе и на усилителе (между клеммами).
            2. Если на усилителе падает заметно больше - утолщать провода. Желательно земляной провод провести прямо к минусу аккумулятора, на массу не сажать. Опять же желательно усилитель саба - отдельными проводами.
            3. Если заметно падает на аккумуляторе - временно его заменить, либо подключить второй ("прикурить"), причем запустить оба двигателя.
            4. Если добился "неморгания" лампочек - можно попробовать послушать, изменилось ли что в звучании.
            Повторюсь еще раз, при слабом источнике энергии конденсатор почти бесполезен. А стартерный ток в 200-250А для современных аккумуляторов - не редкость.
            • Crimean (15.01.2001 20:09): Так, новый вывод: емкость нужна, но только для установок типа "дискотека", когда расчетный калибр проводов превышает все разумные пределы, тут экономия на проводах (а зачастую и невозможность таких "монстров" проложить) выливается в необходимость ставить емкость. Причем эффект проявляется только на характерном тыц-тыц-тыдыдыц. При воспроизведении нормального звука лучше просто проапгрейдить проводку и (если есть куда) поставить большую АКБ в помощь штатной. P.S.Насколько я понял _теоретически_ емкость нужна для подпора низкопериодической низкочастотной составляющей... и т.д. ;)
            • БЛЮЗМОБИЛЬ (16.01.2001 00:55): Если "прикуривать" от другого автомобиля, то автомобиль с аудисистемой я бы не заводил. Если моргания лампочек пропадут, то значит АКБ+ генератор у автомобиля с аудиосистемой плохие.
          • felix (15.01.2001 23:49): дело в том, что стартерная батарея (та, что у нас на машине) имеет некоторое быстодействие, по аналогу с усилителем скорость нарастания тока, зря смеялись над Мичуренцем, именно скорость! так вот не может в доли секунды наш аккумулятор отдать ток в нагрузку, даже 10А, но может за секунду даже 500А! для этого есть специальные АККУСТИЧЕСКИЕ батареи малой емкости, но большого быстродействия. вот она то и поможет, но стоит дороже емкости. а емкость ака раз может отдать ток быстро, а как выдохласть, тут уже и аккамулятор смог собрать свои амперы. емкость нужна, мое мнение, именно атака улучшится, фронт волны.
    • Мичуринец (16.01.2001 11:15): При чём тут - "больше-меньше", при чём тут провода?. Ответьте себе на следующие вопросы: 1. Как происходит образование "тока" в АБ? 2. Что такое - момент и чем он отличается от секунды? 3. Какова скорость электронов? 4. Что такое электролит? 5. И т. п. Я попытался объяснить ПОПУЛЯРНО! "На пальцах".
      • Crimean (16.01.2001 11:32): Не надо объяснять процессы _на нижнем уровне_ _на пальцах_ ;) Все равно половина не поймет, а вторая - поймет направильно ;) Вопрос был простой: есть машина, в ней что-то стоит и даже местами играет. Как определить, надо туда