UNITRA WS-432 – dwa kondensatory 2x4700uF zamiast jednego dużego, zasilacz symetryczny, ESR

Pytanie

Wzmacniacz UNITRA ws432 dlaczego w tego typu wzmacniaczach stosuje się dwa kondensatory 2x4700uf zamiast jednego o dużej pojemności zbliżonej pojemnością do sumy tych dwóch kondensatorow

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• We wzmacniaczu Unitra WS-432 zastosowano dwa kondensatory 2 × 4700 µF, ponieważ zasilacz jest symetryczny (± VCC) i każda szyna (+V oraz –V) potrzebuje własnego kondensatora względem masy.
• Dodatkowo para mniejszych kondensatorów zapewnia niższe wypadkowe ESR/ESL, większą dopuszczalną wartość prądu tętnień, lepsze rozmieszczenie mechaniczne i była tańsza oraz łatwiej dostępna niż pojedynczy, duży kondensator o zbliżonej sumarycznej pojemności.

Szczegółowa analiza problemu

1. Topologia zasilania WS-432

1. Transformator z odczepem środkowym dostarcza dwa napięcia symetryczne.
2. Mostek Graetza tworzy dwie szyny: +VCC i –VCC (ok. ±35 V przy nominalnym zasilaniu sieci).
3. Kondensatory 2 × 4700 µF są włączone między każdą szynę a punkt wspólny (masa 0 V). Aby filtracja była skuteczna, każdy z torów musi mieć swój kondensator – pojedynczy 9400 µF nie mógłby jednocześnie spełnić tej roli w obu gałęziach.

2. Parametry elektryczne

• ESR (Equivalent Series Resistance) – przy połączeniu równoległym (co zachodzi, gdybyśmy chcieli zwiększyć pojemność w jednej gałęzi) wypadkowy ESR spada:
\[ ESR_{eq} = \frac{ESR}{n} \]
co poprawia zdolność do szybkiego dostarczania impulsów prądowych.

• ESL (Equivalent Series Inductance) – zmniejsza się analogicznie, rozszerzając skuteczność filtracji w górę pasma.

• Prąd tętnień – rozkłada się na dwa elementy, co redukuje nagrzewanie (straty ∝ ESR·I²) i wydłuża żywotność.

3. Ograniczenia technologiczne i ekonomiczne lat 70./80.

• Duże kondensatory > 10 000 µF/40 V były drogie, gabarytowo duże i trudniej dostępne w realiach ówczesnej UNITRY.
• Popularny „kondensator podwójny” w jednej metalowej puszce (wspólna masa + dwie sekcje 4700 µF) upraszczał montaż i redukował koszty BOM.

4. Niezawodność i serwis

• Zawiedzie jedna sekcja – druga nadal częściowo filtruje, co bywało krytyczne dla sprzętu eksploatowanego w warunkach amatorskich.
• Temperatura pracy niższa o kilka °C oznacza zdwojoną trwałość (reguła 10 °C).
• Praktyka „recap” współcześnie: 2 × 6800 µF/63 V low-ESR lub 4 × 3300 µF rozmieszczone bliżej tranzystorów mocy da lepsze efekty niż pojedyncze 10 000 µF.

Aktualne informacje i trendy

• Nowoczesne kondensatory polimerowe i hybrydowe mają ESR rzędu miliomów i wyższą żywotność; często stosuje się banki 4–8 kondensatorów 2200–3300 µF.
• Wzmacniacze klasy D lub z SMPS wykorzystują mniejsze pojemności wspierane aktywną regulacją i filtrami LC.
• Trend „dual-mono” – osobny zasilacz dla każdego kanału, po dwa lub więcej kondensatorów na kanał w celu minimalizacji przesłuchów (crosstalk).

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Analogia hydrauliczna: kondensatory to zbiorniki wyrównawcze – dwa zbiorniki na oddzielnych odgałęzieniach rurociągu zapobiegają pulsacji ciśnienia w każdej gałęzi osobno.
• Pojedynczy zbiornik w środku nie wyrówna wahań na obu odgałęzieniach niezależnie.

Aspekty etyczne i prawne

• Stare kondensatory zawierają elektrolit związków boru – utylizacja zgodnie z lokalnymi przepisami o odpadach niebezpiecznych (Dyrektywa WEEE).
• Zamienniki muszą spełniać RoHS (ołowiu, kadmu) i normy bezpieczeństwa IEC 60384.
• Naprawa vintage audio zachowuje dziedzictwo techniczne – aspekt etyczny „right to repair”.

Praktyczne wskazówki

1. Przy wymianie zachować lub podnieść napięcie znamionowe (min. 50 V).
2. Sprawdzić ESR starych kondensatorów – typowe wartości dobrego 4700 µF/40 V < 0,06 Ω.
3. Montować możliwie blisko mostka i tranzystorów końcowych, skracając pętlę masy.
4. Oprócz głównych „elk” dodać 100 nF–1 µF MKT/MKP równolegle dla filtracji HF.
5. W porządnym „re-capie” warto rozważyć miękki start (soft-start) lub rezystor rozruchowy, bo niższe ESR nowych kondensatorów zwiększa prąd ładowania.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Sama zamiana kondensatorów nie naprawi problemów z brumem, jeśli winna jest uszkodzona masa lub mostek prostowniczy.
• Bezpieczniki sieciowe należy dobrać pod zwiększony prąd rozruchowy (T2 A zamiast T1,6 A).
• Stosowanie pojedynczego kondensatora między +V a –V jest możliwe, ale wymaga dodatkowych kondensatorów do masy, więc nie oszczędza części.

Sugestie dalszych badań

• Porównanie parametrów dźwiękowych (THD, IMD) przy różnych bankach kondensatorów – wpływ ESR vs. pojemność.
• Zastosowanie superkondensatorów (> 1 F) jako bufora impulsów w klasycznych końcówkach AB.
• Wpływ topologii masy (gwiazda vs. magistrala) na zakłócenia 100 Hz w zasilaczu symetrycznym.

Krótkie podsumowanie

Dwa kondensatory 2 × 4700 µF w WS-432 nie są przypadkiem: umożliwiają symetryczne filtrowanie, obniżają ESR/ESL, poprawiają dynamikę prądową i były optymalnym wyborem kosztowo-gabarytowym w latach 70./80. Współcześnie tę zasadę nadal się stosuje, uzupełniając ją nowszymi technologiami kondensatorów i dodatkowymi elementami poprawiającymi pracę zasilacza.