Stromversorgung PC-Audio Verstärker
Diese Baugruppe beinhaltet folgende Funktionen für einen PC-Audio Verstärker
· Relais für Netzspannung geschaltet von einer externen +5 Volt Spannung
· Anschluss eines externen Netzschalters parallel zu den Relais-Kontakten
· Gleichrichtung und Siebung für 2 getrennte 12 Volt Spannungen für die beiden Audio Leistungsverstärker (2 x 10 Watt)
· Getrennter 12 Volt DC Spannungsregler für eine Ton- und Lautstärke Baugruppe
· Ein Schaltregler-Modul mit zwei isolierten Versorgungsspannungen von ±5 Volt für Audio Vorverstärker und Eingangswahlschalter
Übersicht
Das Board liefert alle notwendigen Versorgungsspannungen für den PC-Audio Verstärker der über eine zugeführte Steuerspannung (z.B. USB , +5V) netzseitig ein- bzw. ausgeschaltet werden kann. Als Spannungsquelle dient ein Ringkerntransformator mit 50 VA der primärseitig mit 230 Volt und auf der Sekundärseite mit 2 x 12 Volt spezifiziert ist. Alle sekundären Spannungen sind auf der Baugruppe entweder mit 5x20mm Glassicherungen oder mit Microsicherungen (ø8.4 x 7.6 mm) abgesichert
Der Betriebszustand wird über zwei externe LEDs angezeigt und signalisiert den Ein/Aus Zustand bzw, über die zweite LED, die Aktivität der externen +5V Steuerspannung.
Sicherheitshinweise
Diese Baugruppe führt im Normalbetrieb die Netzspannung von 230 Volt und ist deshalb nur von geschulten Fachpersonal einzusetzen oder zu warten. Es sind unbedingt die geltenden Normen (VDE 0100-xxx, DIN EN 61140 etc.) zu beachten. Die Netzspannung liegt an folgenden Bauteilen an:
Steckverbinder CONN1: Netzanschluss/230 Volt Eingang
Steckverbinder: „Switch“ CONN2, schaltet die Netzspannung parallel zum Relais
Steckverbinder: „Trafo“ CONN3, liefert die geschaltete Netzspannung an den Transformator
Relais: die Schaltkontakte des Relais führen ebenfalls Netzspannung
Jegliche Wartung oder Messungen an dieser Baugruppe ist soweit wie möglich nur durchzuführen wenn die Netzspannung freigeschaltet , also die Netzleitung all-polig komplett vom Gerät getrennt wurde (Entfernung der Netzleitung).
Änderungen und Reparaturen an dieser Baugruppe sind nicht zulässig.
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Das Berühren von Netzspannung führenden Teilen führt zu lebensbedrohenden Stromschlägen. Alle Richtlinien im Umgang mit Netzspannung sind deshalb unbedingt einzuhalten ! |
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Steckverbinder Anschlüsse
Über den 3-polige (Mains) Steckverbinder erfolgt der Anschluss der Netzspannung, einschliesslich Schutzleiter, an das Board. Die Zuleitung der Netzspannung muß extern über eine Feinsicherung abgesichert werden.
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Achtung: Dieser Steckverbinder führt 230V Netzspannung und ist mit entsprechender Vorsicht zu handhaben ! |
| 230 Volt Netzeingang (Conn 1) | ||||
| Pin | Signal | Richtung | Nom. Wert | Kommentar |
| 1 | 230 Volt Wechselspannung | N-Anschluss | 230 V~ | Ext.abgesichert / 1A |
| 2 | Schutzleiter (Befestigungsbohrungen) | Schutzleiter | GND | Protective Ground |
| 3 | 230 Volt Wechselspannung | L-Anschluss | 230 V~ | Ext. abgesichert / 1A |
Der mittlere Anschluss des Steckverbinders ist zwingend mit dem Schutzleiter (gelb/grün) zu verbinden. Dieser Anschluss-Pin ist boardseitig mit den beiden Befestigungsbohrungen am linken Rand, bzw. dem umlaufenden Leitungszug um den 230 Volt Bereich verbunden. Bei der Montage mit Hilfe von Schrauben auf einem Metallchassis ist daher der mittlere Anschluss des Steckers mit dem Chassis verbunden, was keine sichere Verbindung darstellt. Der Anschluß dieses Pins muß deshalb direkt mit dem System-Erdungspunkt am Metallchassis zu verbunden werden.
Die beiden Pole des Steckverbinders ermöglichen den Anschluss eines 230 Volt Ein/Aus Schalters.
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Achtung: Dieser Steckverbinder führt 230V Netzspannung und ist mit entsprechender Vorsicht zu handhaben ! |
| 230 Volt Schalter (Conn 2) | ||||
| Pin | Signal | Richtung | Nom. Wert | Kommentar |
| 1 | 230 Volt Netzschalter | Eingang | 230 Volt ~ / 1 A | Extern abgesichert / 1A |
| 2 | 230 Volt Netzschalter | Ausgang | 230 Volt ~ / 1 A | Extern abgesichert / 1A |
Dieser Schalter ist parallel zu den Kontakten des Relais geschaltet und muß im “ferngesteuerten Betrieb” im ausgeschalteteten Zustand bleiben.
Dieser Steckverbinder („Trafo“) liefert die 230 Volt Netzspannung für die Primärseite des Transformators.
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Achtung: Dieser Steckverbinder führt 230V Netzspannung und ist mit entsprechender Vorsicht zu handhaben ! |
| 230 Volt Transformator Eingang (Conn 3) | ||||
| Pin | Signal | Richtung | Nom. Wert | Kommentar |
| 1 | 230 Volt Netzschalter | Eingang | 230 Volt / 1 A | Nicht abgesichert |
| 2 | 230 Volt Netzschalter | Ausgang | 230 Volt ~ / 1 A | Nicht abgesichert |
Die beiden potentialfreien Sekundärwicklungen des Transformators (2 x 12 VAC) liefern Ihre Spannungen über diesen 4-poligen Steckverbinder an das Board. Die beiden Wicklungen sind durch jeweils eine Feinsicherung (2 Ampere MT) im Format 5mm x 20mm auf dem Board abgesichert.
Die beiden Sekundärspannungen werden auf dem Board über zwei Brückengleichrichter und entsprechende Siebkondensatoren gleichgerichtet. Die beiden Kondensatoren sind nicht für den maximalen Laststrom ausgelegt werden aber durch die weitere parallel geschaltete Kondensatoren auf dem Audio Verstärker unterstützt.
| Transformator Sekundärseite (Conn 4) | ||||
| Pin | Signal | Richtung | Nom. Wert | Kommentar |
| 1 | 12 Volt Wicklung 1 (Wicklungsstart) | Ausgang | 12 V~ | 2A Sicherung |
| 2 | 12 Volt Wicklung 1 (Wicklungsende) | Ausgang | ||
| 3 | 12 Volt Wicklung 2 (Wicklungsende) | Ausgang | 12 V~ | 2A Sicherung |
| 3 | 12 Volt Wicklung 2 (Wicklungsstart) | Ausgang | ||
Über die beiden 2-poligen Steckverbinder “+12VL” und “+12VR” können zwei unabhängige Audio Leistungsverstärker versorgt werden. In Abhängigkeit von der Last dieser beiden Spannungen kann die Ausgangsspannung zwischen 10.6 Volt und etwa 15.0 Volt variieren.
| +12 Volt Versorgung "Linker Kanal" (Conn 5) | ||||
| Pin | Signal | Richtung | Nom. Wert | Kommentar |
| 1 | +12VL (Versorgungsspannung linker Kanal) | Ausgang | +12 Volt / 2 A | 10.6 - 15.0 Volt |
| 2 | Masse (Versorgungsspanung) | Masse | 0 Volt | |
| +12 Volt Versorgung "Rechter Kanal" (Conn 6) | ||||
| Pin | Signal | Richtung | Nom. Wert | Kommentar |
| 1 | +12VL (Versorgungsspannung rechter Kanal) | Ausgang | +12 Volt / 2 A | 10.6 - 15.0 Volt |
| 2 | Masse (Versorgungsspanung) | Masse | 0 Volt | |
Parallel zu den Brückengleichrichtern wird an beiden Wicklungen über jeweils eine Schottky-Diode eine Einweggleichrichtung an den gegensätzlichen Phasen (Lastaufteilung) durchgeführt. Die dabei erzeugte Spannung liefert den Spannungseingang für den +12.0 Volt Linearregler und für das Schaltregler Modul.
Die fünf auf dem Board befindlichen 4-poligen PSK Steckverbinder sind alle parallel geschaltet und liefern die Spannungsversorgung für die Audio Vorverstärker und den Eingangs-Selektor. Die verfügbaren Spannungen von +5.0V und -5.0V aus den Schaltregler sind über Micro-Sicherungen von 100 mA abgesichert.
| +/- 5.0 Volt Versorgungsspannung (Conn 8,9,10,11 & 12) | ||||
| Pin | Signal | Richtung | Nom. Wert | Kommentar |
| 1 | + 5.0 Volt Versorgung | Ausgang | + 5.0 Volt | 100mA Sicherung |
| 2 | Masse + 5.0 Volt | Ausgang | 0 Volt | |
| 3 | Masse - 5.0 Volt | Ausgang | 0 Volt | 100mA Sicherung |
| 3 | - 5.0 Volt Versorgung | Ausgang | - 5.0 Volt | |
Der 12.0 Volt Linearregler liefert die Ausgangsspannung an den „+12V“ Steckverbinder, nahe dem Kühlkörper des Reglers. Diese Spannung ist nicht abgesichert aber durch die Strombegrenzung des Spannungsreglers limitiert.
| +12 Volt Versorgungsspannung "Tone Control" (Conn 7) | ||||
| Pin | Signal | Richtung | Nom. Wert | Kommentar |
| 1 | +12VL (Versorgungsspannung rechter Kanal) | Ausgang | +12 Volt / 1 A | Typ. 500 mA Max. 1200mA |
| 2 | Masse (Versorgungsspanung) | Masse | 0 Volt | |
Der verwendete LF120 Spannungsregler begrenzt die Ausgangsspannung falls die Eingangsspannung über 12 Volt ansteigt und folgt der Eingangsspannung unterhalb von 12 Volt. Diese Ausgangsspannung ist für die Versorgung einer Ton und Lautstärke Regelung ausgelegt.
Ein weiterer 2-poliger PSK Steckverbinder ermöglicht den Anschluss einer LED-Betriebsanzeige, die von der +12V Spannung abgeleitet ist. Die LED signalisiert den “EIN” Zustand des Geräts.
| LED "EIN"Signal (Conn 13) | ||||
| Pin | Signal | Richtung | Nom. Wert | Kommentar |
| 1 | LED - Anodenanschluß | Ausgang | +12 Volt m. Vorwiderst. | +12 Volt über 680 Ohm |
| 2 | LED - Kathodenanschluß | Masse | 0 Volt | |
Direkt neben dem “EIN”-LED-Steckverbinder befindet sich ein zweiter 2-poliger PSK Stecker der den Anschluss einer weiteren LED zur Signalisierung des „externen EIN“ Signales für ein automatisches Einschalten ermöglicht. Damit kann festgestellt werden ob das Gerät mit dem Netzschalter eingeschaltet ist (LED aus) oder durch die externe Steuerspannung (LED ein).
| LED "AUTOMATIK" Signal (Conn 14) | ||||
| Pin | Signal | Richtung | Nom. Wert | Kommentar |
| 1 | LED - Anodenanschluß | Ausgang | Ext. +5.0 Volt m. Vorwiderst. | +5.0 Volt über 100 Ohm |
| 2 | LED - Kathodenanschluß | Masse | 0 Volt | |
Das Steuersignal zum “automatischen” Einschalten des Systems kann über einen 2-poligen PSK Steckverbinder nahe dem „Netzanschluss“, auf dem Board zugeführt werden. Der Steuereingang ist für eine Spannung von + 5.0 Volt (z.B. von einem USB Anschluss) ausgelegt und benötigt einen Strom von weniger als 100 mA.
| AUTOMATIK"Steuereingang (Conn 15) | ||||
| Pin | Signal | Richtung | Nom. Wert | Kommentar |
| 1 | + 5.0 Volt DC (3.7 .. 7.5 Volt) | Ausgang | +5.0 Volt | Diode & Sicherung |
| 2 | 0 Volt, externe potentialfreie Masse | Masse | 0 Volt | Potentialfrei gegen System-Masse |
System Beschreibung
Diese Baugruppe ermöglicht das Ein- und Ausschalten der Netzspannung für einen PC-Audio Verstärker über eine vom PC zugeführte Steuerspannung (z.B. USB Anschluss), kann aber gleichwohl über einen externen Netzschalter parallel dazu bedient werden.
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Die Netzspannungszuführung innerhalb des Gerätes muss separat abgesichert werden (ca. 0,5 Amp / mittelträge) bevor die 230 Volt auf das Board geführt werden. |
Die geschaltete Netzspannung versorgt einen 230V-Transformator (Ringkern) mit 50 VA, der über zwei getrennte Sekundär-Wicklungen die Kleinspannunsgversorgung auf der Leiterplatte bewerkstelligt. Die beiden Sekundärwicklungen sind auf dem „PSRA“-Board durch zwei Feinsicherungen in entsprechenden Sicherungshaltern (2 Ampere) abgesichert.
Auf dem “PSRA” Board werden diese beiden zugeführten Spannungen gleichgerichtet und in einem ersten Schritt mit Kondensatoren (100µF) geglättet. Die so erzeugten unabhängigen Versorgungs-spannungen liefern die Betriebsspannnung für zwei Audio Leistungsverstärker Kanäle (mit ca. 10 Watt).
Eine, zu den Brückengleichrichtern parallel geführte Einweggleichrichtung (Schottky Dioden) aus beiden Spannungen erzeugt eine gemeinsame +12V Spannung. Die beiden Dioden benutzen für eine gleichmässige Lastverteilung jeweils die entgegengesetzte Phase der beiden Wicklungen. Die so erzeugte Spannung speist das Schaltregler Modul für die ± 5.0 Volt und den Linearregler für die +12V Versorgung.
Alle auf dem Board erzeugten Kleinspannungen sind auf eine gemeinsame Masse referenziert.
Der Betriebszustand des Systems („Ein/Aus“ bzw. „Automatik“) kann durch zwei LEDs signalisiert werden.
Technische Daten
| Technische Spezikation | ||||||
| Parameter | Name | Kondition | Min. | Typ. | Max. | Wert |
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| Netzspannungseingang (Transformator) | ||||||
| Prim. Eingangsspannung | Vnetz | 230 V ~ / 50 Hz (Netz 230) | 220 V~ | 230 V~ | 250 V~ | Volt AC |
| Prim. Eingangsstrom | Inetz | Externe Sicherung ! | 0,5 | Ampere (mt) | ||
| Sekundär Spannungsausgang (Transformator) | ||||||
| Sek. Ausgangsspannung | VSek | 2 x 12.0 Volt~ / 50 Hz | 10.0 | 12.0 | 13.0 | Volt AC |
| Leistungsverstärker Versorgung | ||||||
| Ausgangsspannung | VoutR | Ioutmax. 2 A (Si 1) | +12.0 | +14.2 | +18.5 | Volt |
| Ausgangsstrom | IoutR | @ 12.0 V | 2.0 | 2.08 | Ampere | |
| Zusätzliche Siebkondensatoren (2 x 1000µF) sind auf dem Audio-Verstärker vorhanden | ||||||
| Ausgangsspannung | VoutL | Ioutmax. 2 A (Si 2) | +12.0 | +14.2 | +18.5 | Volt |
| Ausgangsstrom | IoutL | @ 12.0 V | 2.0 | 2.08 | Ampere | |
| Zusätzliche Siebkondensatoren (2 x 1000µF) sind auf dem Audio-Verstärker vorhanden | ||||||
| Ton/Lautstärke Versorgung | ||||||
| Ausgangsspannung | VoutTC | Iout = 500mA | +11.76 | +12 | +12.24 | Volt |
| Ausgangsstrom | @ 12.0 Volt | 500 | 1200 | mA | ||
| Schaltregler: | ||||||
| Ausgangsspannung | Vout+ | @ +12V Input | +5.0 | Volt | ||
| Ausgangsstrom | Iout+ | @ +5.0 Volt output (Si 4) | 100 | 200 | mA | |
| Ausgangsspannung | Vout- | @ +12V Input | -5.0 | Volt | ||
| Ausgangsstrom | Iout- | @ -5.0 Volt output (Si 5) | -100 | -200 | mA | |
| Steuereingang (Relais + LED) | ||||||
| Eingangsspannung | VAuto | isoliert | +3.7 | +5.0 | +7.5 | Volt |
| Eingangsstrom | IAuto | Relais + LED | 72 | 100 | mA | |
| Isolation (Relais) | +5.0V zu 230 V~ | 1000 | Volt | |||
| Remote-LED Ausgang (Automatik) | ||||||
| Ausgangsspannung | VLED_ON | LED (grün) über 100 Ω | +3.7 | +5.0 | +7.5 | Volt |
| ILED_ON | @ 3.3 V LED Spg. | 4 | 17 | 42 | mA | |
| "EIN"-LED Ausgang | ||||||
| Ausgangsspannung | VLED_Auto | LED (blau) über 470 Ω | +12.0 | +14.2 | +18.5 | Volt |
| ILED_Auto | typ 2.5 V LED Spg. | 20 | 25 | 35 | mA | |
Stromlaufplan
Stückliste
| Nr. | Name | Wert | Typ | RM | Kommentar(Typ) |
| 1 | Si1, Si2 | 2 Ampere MT | 5 x 20 mm | 20 mm | Auf Sockel |
| 2 | Si3, Si4, Si5 | 100 mA flink | Kunststoff | RM5.0 | Micro Fuse |
| 3 | Br1 , Br2 | B40C2300 | DIL4 | RM2.54 | Brückengleichrichter |
| 4 | D1, D2 | STPS3L60 | DO-15 | RM7.5 | Schottky Diode 60V, 3Amp |
| 5 | D3 | STPS1L60 | DO-41 | RM7.5 | Schottky Diode 60V, 1Amp |
| 6 | D4 | 1N4148 | DO-35 | RM5.08 | Diode 75V, 200mA |
| 7 | C1, C2, C7, C8 | 100µF/35V | Elektrolyt | RM 5.0 | |
| 8 | C3, C4, C11 | 0.1µF/50V | Folie | RM 5.0 | WIMA |
| 9 | C5, C6, C9, C10 | 22µF/50V | Elektrolyt | RM 3.0 | |
| 10 | Mod1 | TMH1205D | Modul | DIL | TRACO Switching Regulator |
| 11 | IC1 | LF120C | TO220 | TO220 | LDO Regulator 12V/ 500mA |
| 12 | Con1 | 3-pin | 3.96mm | ||
| 13 | Con2,Con3 | 2-pin | 3.96mm | ||
| 14 | Con4 | PC Power Connector | 4-pin | RM5.08 | vertical |
| 15 | Con5,Con6,Con7, Con13,Con14,Con15 |
2-pin | RM2.54 | ||
| 16 | Con8,Con9,Con10, Con11,Con12 |
4-pin | RM2.54 | ||
| 17 | L1 | 1mH | |||
| 18 | L2, L3 | 470µH | |||
| 19 | Kühlkörper | für TO220 | einlötbar | ||
| 20 | Rel1 | 5V Sp. / 10 A Kt. | Finder Ser.36 | 36.11.9.005.0000 |
Layout Zeichnung
Das Layout ist auf einer einseitigen Leiterplatte implementiert.
Bestückung
Alle verwendeten Bauteile sind bedrahtet und von der Oberseite her bestückt.
Dokumentation
| Revision Number | Date | Author | Comment (Changes) |
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| 1.2d | 5.6.2016 | F.Henkel | Deutsche Version |
Copyright Notiz
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