中功率（20W）高频正弦交流灯丝供电模块试做，300B单端合并机适用。

直心热胆

一年前，我试做了一些小功率（5W级别）的高频正弦交流灯丝供电模块，分给朋友们试用，得到了良好的反馈。开心的是音质上的肯定：背景宁静，音质鲜活、自然。遗憾的是功率太小，还不能给最常见的300B之类的直热管供电。

随后，我就瞄准300B这个目标，开始努力。从5W到20W的迈进，我花了将近一年的时间来摸索、实验，大概开了十几版PCB，解决了很多意想不到的的问题，仍在不断优化改进中。





目前模块为铝基板贴片元件结构，四周为马口铁屏蔽罩；可以稳定实现的工作参数如下：
设计供电电压：工频AC10V
最低工作电压：约AC9.3V
供电电流：＞2A
输出电压：2组独立5V RMS高频正弦交流
输出电流：每组＜2A
输出频率：频点在100~200KHz（根据不同批次的元件参数和材质优化选择工作频点）
输出波形失真度：＜2%
输出电压随负载波动：＜2%（0~1.5A）
输出电压随温度波动：＜2%（10~80℃）
缓启动时间：10~20秒 （先提供2.5V左右的电压供灯丝预热，然后缓升到额定电压，有效提高灯丝寿命）
整体电源效率：约60% （在AC10V供电，输出5V RMS@2*1.5A时）

闭关锁国

将应用的测试结果晒给大家看看，以供学习。

直心热胆

这是外接5V1A卤素灯泡的测试：


输出频率约180KHz


带负载时的波形失真读数约1.7%

魔幻蓝天

用PWM芯片会不会更好?

直心热胆

魔幻蓝天 发表于 2023-4-23 10:39
用PWM芯片会不会更好?

使用PWM芯片生成50Hz正弦波是很成熟的技术，但是生成100KHz以上的正弦波在我目前的能力之外。

PWM的本质还是脉宽调制的方波；事实上，大多数烧友们对正弦波都有执念或者追求。否则，拿个手机充电器给300B灯丝供电，还有直流、方波两种点灯玩法（300B的灯丝接充电器的直流输出或者整流滤波电路之前的方波），简单、便宜又快乐！

直心热胆

最常见的300B的合并单端功放，一般在电源变压器上都有两个AC5V的灯丝绕组，串在一起就得到一个AC 10V的电源；如果能使用这个电源，操作起来会非常方便。所以我目前的设计以AC10V供电为基础。

使用AC10V的缺点是电源效率较低；因为经过整流、滤波之后，供给功率级的电压非常有限；工作在低压大电流条件下的电源效率很难提高，目前总的电源效率只能达到60%左右，有40%左右的电力会变成热量散发出来，所以要求模块紧贴机壳散热或者附加足够的散热片。这也是模块采用铝基板的原因。

如果不考虑利用AC10V电源的全新设计，可以适当提高供电输入电压，可以获得更高的效率；比如AC12V就能做到70%以上的效率。AC220V直接输入的版本，对我而言还有些难度，需要时间来摸索。

zclufo

用这个能做到机mv，目前我的交流点灯5mv

直心热胆

zclufo 发表于 2023-4-24 13:27
用这个能做到机mv，目前我的交流点灯5mv

兄弟的问题很有趣！您试试换个思路？假设有5000mV，200KHz的正弦信号加在喇叭两端，您能听到什么？   寂静！

当然，我们都希望输出高频残留尽量减小；最简单有效的办法还是调整灯丝中点电位器。以我的经验，残留5mV工频的单端300B胆机，换上这个供电模块，经过中点电位器的调整，可能高频残留会有50mV（还有布线等未知因素影响），因为高频的辐射能力较强。虽然残留电压读数有10倍的增加，结果还是一片“寂静”。

想进一步消除这50mV的高频残留，也有相应的办法；只是化了成本、费了功夫，只有数据上的差异，没有可闻的变化。

zclufo

意思就是不管多少mv，喇叭是听不出来。如何购买

直心热胆

zclufo 发表于 2023-4-25 06:30
意思就是不管多少mv，喇叭是听不出来。如何购买

感谢您的关注！目前我只是试做，没有售卖。且论坛的规矩是技术帖子不谈交易，我们都遵守吧！

直心热胆

昨天重新拍了几张照片

QLB191

支持创新！

gxzplh

支持

直心热胆

突然有朋友提出一个我不曾认真考虑的问题：

这个模块的输出电压我是用5V有效值（RMS）来标定的，但是交流电的另一个指标是平均值（AVG），为何不用平均值（AVG）来标定？

不知各位对此有什么见解？

sjh327

这种电源模块关键是可靠性，以前有人做过类似产品，好像故障率挺高，不少用家后来又改为普通的整流滤波电路。

直心热胆

sjh327 发表于 2023-5-3 09:33
这种电源模块关键是可靠性，以前有人做过类似产品，好像故障率挺高，不少用家后来又改为普通的整流滤波电路 ...

胆机壳内，是一个高温的环境；模块在低压大电流条件下运行，发热量较大。所以，故障率确实是需要解决的问题，且关键就是温度。

铝基板、耐高温元件、热分布设计、热保护动作……我都尽量做了考虑。希望模块能健康长寿！

直心热胆

为了搞清楚如何标定模块的输出电压，经过多方请教和认真考虑，我决定按这两个图来接线、比较。


左图是最常用的直流点灯接法，灯丝接DC 5V，栅极接300B的1脚，屏压为100V，测量屏流作为300B阴极发射电子能力的参考。


右图是交流点灯时的接法，灯丝接AC 5V，栅极对地之间接-2.5V栅压，以等效灯丝DC 5V供电时的栅极电位，屏压亦为100V，计划测量AC50Hz 5V RMS、AC180KHz 5V RMS、AC50Hz 5V AVG、AC180KHz 5V AVG这几种灯丝供电条件下，屏流的实际情况。

最终的测试结果，将给我们应用高频正弦交流灯丝供电模块提供依据。



每种灯丝供电方式，我记录下通电1~15分钟各时间点的屏流，获得以下表格：



其中：电压读数是真有效值的万用表读取的，且与示波器的读数复核过；电流测量是在灯丝回路中串联一只0.05欧，精度1%的无感电阻，然后用真有效值的万用表读取和折算；AVG测值是以AC 1V AVG=AC 1.11V RMS的公式折算的，由于屏流与直流灯丝供电时差异较大，所以只记录了一个数据，应该能说明问题。

假如我的仪器读数可靠。初步的分析表明：
1、用RMS值标定的交流电点灯更接近直流电的点灯效果；
2、交流供电频率越高，电流越大，原理待分析；
3、以AC 5V RMS值标定的交流电点灯，300B的静态电流会大于DC 5V点灯约3~5%，这似乎意味着300B的内阻在交流点灯时会降低，原理待分析；
4、目前以5V RMS标定的高频正弦交流灯丝供电模块，在替换原有的工频AC 5V或DC 5V灯丝供电电路时，静态工作点可能会有3%左右的漂移，要求高的朋友可以调整栅极偏压来恢复原来的工作点。

测试结果先放在这里，请大家不吝赐教。

补充内容 (2023-5-4 12:40):
修改一下上述第4点的措辞：
4、目前以5V RMS标定的高频正弦交流灯丝供电模块，替换原有的工频AC 5V或DC 5V灯丝供电电路时，静态静态电流可能会有3%左右的偏移，要求高的朋友可以调整栅极偏压来恢复原来的静态电流。

直心热胆

V6.0版的模块刚刚封装好，准备进行下一步测试。





相对于上一个版本，主要做了如下升级：

1、改输入端保险为一次性的1808贴片，含管座，方便更换；
2、改AC输入整流二极管为车规的大电流、耐高温、耐高压品种；
3、进一步优化了布线；
4、铝基板面积缩减，比普通信用卡还小一点；
5、优化了延迟启动的时间，现在设定为3~5秒；似乎时间再长对降低灯丝开机时的电流冲击意义不大；

首批做了三个，分别为不同的朋友定制：

1、AC12.2V输入，输出5V1.2A*2+5V0.15A*2，其中5V0.15A*2分别串联一只6.6欧的电阻给4V灯丝供电；
2、AC12.6V输入，输出6.3V1A*2+4.2V1A*2+2.1V0.5A*2；
3、AC12.6V输入，输出2.5V2.5A*4，即4个输出绕组可以自由串、并，300B和2A3都适用，且接300B时相当于有灯丝绕组中心抽头。

冗默天空

我的电源，前级都是搭棚的，方便拆来拆去，实际也没技术搞电路板。

直心热胆

关于灯丝供电频率的选择，我们简单的看一下：

1、使用20Hz的超低频供电时，当音乐中出现50Hz的信号，会与20Hz的灯丝供电频率混合产生一个50-20=30Hz，以及另一个50+20=70Hz的差频。这两个频率是可以听到的。

2、如果用30KHz的灯丝供电频率，当音乐中出现18KHz的信号时，会与30KHz的灯丝供电频率混合产生一个30-18=12KHz，以及另一个30+18=48KHz的差频。其中12KHz频率是可以听到的。

    所以使用远高于音频的频率来给灯丝供电，可以使得灯丝频率与信号频率混合之后产生的新频率信号也远在音频之外！我们不应该在灯丝供电环节制造可以听见的噪音！

    所以，使用100～200KHz频率的正弦交流电给灯丝供电是一个相对合理的方案。300~500KHz也可以做，但是灯丝和灯丝供电引线的感抗不可忽视。

    如果用20Hz以下的低频，对于灯丝热容量大的末级功率管影响不大，但是对于灯丝细小的前级或推动管，会造成灯丝温度的明显周期性变化，影响电子的稳定发射。