迷你版电池升压供电耳放制作（原2010参赛贴·重新整理）

njzt

漂亮

丹麦王子

做得挺精巧
为了省地方 又是升压又是贴片  diy难度大了、、、、、、、

q316794110

支持了   好精致啊   ~~~能否发份资料给我 q316794110@qq.com

jen8324

如果量产的话，我要一台，最近入手了BOSE  OE用47耳放感觉不是太好，可以短信我
qianguofei 发表于 2011-1-8 22:30

量产是不会啦，主要还是满足自己的实际需要及享受一个DIY的过程。不过有机会的话可能会搞些零件与朋友一起分享。


使用感光膜曝光制PCB整理
这种方法制作的PCB精度可以做到0.2mm以下。

1：准备工具
覆铜板、感光膜、菲林（或硫酸纸打印的线路图，但精度会下降）、电吹风、硅胶刮刀（有它膜能贴的更平整）、砂纸、油性笔（显影后做修补用）、紫光灯（曝光用，可日光代替，但曝光时间会增加）、红光灯（做暗室照明，家里拉上窗帘、关上灯也可）、玻璃（两块尺寸相同的玻璃）、显影液、腐蚀剂（三氯化铁等）、脱膜液、电钻、尺、美工刀、棉签、夹子、酒精、刷子、钢锯。（注以上工具有些可有可无，有些可用其他代替品）


2：如果要制作的是双面板，则需要提前对位。（如果是单面板可跳过本步骤）
制作菲林前先在菲林上做两个对位点，最好是对角。裁一块比实际需要大小略大的覆铜板，先将菲林放在覆铜板上并居中，放平整，用最小的钻头（0.5mm内，越小精度越高）打两个对角的对位孔。


3：贴膜
将打完对位孔的覆铜板表面除污除氧化层并打磨平整光滑，覆铜板四周也要光滑。
感光膜是有三层的，上下两层为保护层，中间为感光层。感光层遇热会增加粘性。
进入暗室，打开红光灯（无条件就普通房间，拉上窗帘，将室内搞到最暗，但还是要能看见），取一块比覆铜板略大的感光膜（个人经验四周各大1cm以上即可）。
用吹风机加热覆铜板，撕去感光膜其中一层保护膜，使用硅胶刮刀将感光膜贴在覆铜板上，一边继续用吹风机加热，一边用力挤压，使感光膜更好的粘附在覆铜板上。最好不要留下气泡，如果有，可以用刀尖（针）等刺个小洞，挤出气泡。
使用同样的方法，使覆铜板两面都粘附上感光膜。然后将粘附完的覆铜板放进无光的地方（如木柜子等）自然冷却10-15分钟。
备注：此步骤在暗室进行，实际上完成此步骤就相当于一块成品的感光板。

4：固定
依然是暗室，取出已经自然冷却的覆铜板，放在预先准备的其中一块玻璃上，将菲林放在覆铜板上，进行两孔对位，再将另一块玻璃压上压平并再四周用夹子夹住。


5：曝光
还是暗室，打开紫光灯进行曝光，曝光时间约为2-2分半左右，如果是要制作很精细的PCB，曝光时间不可过长也不可过短，过长则PCB走线会比原来设计略粗，如果过短则走线可能在显影阶段被洗掉。
最终原则是，可以略长，但不能太短，如果是常光下曝光，以夏天日光来直射的话，可能需要10-20分钟。
如果是双面板，重复4-5两步骤，使两面都曝光完成。


6：显影及修补
将曝光完成的覆铜板放入预先调制的显影液中，使用棉签在覆铜板上轻轻试擦，直至未曝光到的感光层全部露出鲜红的铜层，如果是双面板，两面同时进行。
完成后用清水冲一下，然后吹干，再用油性笔进行修补，如果贴膜很成功没有气泡的话，一般来说不用修补。



7：腐蚀
跟其他方法制PCB一样，使用三氯化铁或者其他腐蚀液腐蚀，直至不需要部分全部被腐蚀掉。



8：最后——钻孔、裁割、脱膜
将腐蚀完成的覆铜板钻孔，用钢锯等裁去四周多余部分，并用锉刀打磨平整，再用细纱打磨光滑。最后放入脱膜液中脱膜，几分钟后取出，用清水冲下并吹干，一块PCB板就算完成了。

jen8324

迷你版电池升压供电耳放 V1.1 制作过程整理

原理图到现在还未整理过。拍摄质量很差。

结构图：


内部画稿：


设想：
1、方便携带
2、用一节锂电池做电源，升压并稳压得到±12V或者±15V。
3、耳放模块化：就是说是用同一个电源，但是耳放部分可以使用多个线路做调剂。
4、将锂电池充电电路整合。
5、完美保护：锂电池电压及温度保护、耳机保护
6、为了缩小体积，除耳放线路外全使用贴片元件
7、线路模块化

前期零件准备：







完成的主PCB（V1.0板子）：


基本布局（V1.0板子）：


升压部分贴片焊接完毕（V1.0板子）：


升压测试（V1.0板子）：
电源升压后输出端并联了一个300欧电阻，25V，86mA，已经超过2W输出功率,带动1W的设计参数绝对没问题了。


充电电路测试（V1.0板子）：
暂时先关闭温度保护功能做测试
由于原本设计的充电电流为520ma，插上电源没几秒，317发烫不可触摸。于是将充电电流减少一半为260mA，也就是理论充电时间约10小时。在开发下一版时增加散热片面积及使用三极管扩流手段降低充电稳压部分的发热。



三个模块PCB（V1.0板子）：


47耳放线路持航测试（V1.0板子）：
接上47耳放测试（先接上两个1000uf三洋OS固态与47耳放电路试听，音乐关闭时听不到杂音。输出28V即正负14V，电流16.7ma，即0.47W左右的耗电，测得电池输出端电流160ma,电池电压4V，即0.64W，计算得到升压效率为73%，如果效率能到到85%以上将比较完美。电池为2600maH，在给47耳放供电时理论上可以使用16个小时，除去保护线路等耗电及电池电压下降后供电电流需提高等，实际应该大于12个小时）


虚地及带短路保护的稳压模块测试（V1.0板子）：
因本稳压电路需启动电压方能有稳压输出，而启动电路在保护模块上，保护模块目前还未焊接，所以用电阻接正电源手动启动电源。
1、启动后的电源：虚地后输出电压为13.8V+13.9V，之后接稳压殿路，经测试，正负电压很稳定，之间差距才0.04V，非常满意，用300欧电阻代替负载分别并接正-0，负-0，正负两组11.6V电压纹丝不动，用吹风机给电路板加热，输出电压变化为0.01V或者不会变化。(11.6+11.6)x(11.6/300)=0.897W，相信输出1W以上功率正负电压应该丝毫不会变动。测试本稳压电路的短路功能，分别用电线碰触正-0，负-0，正-负这三组线，瞬间无输出，说明本稳压电路的短路保护功能正常。

单独稳压部分（双面板，背面为虚地电路）


1.0版做到这里，发现了一些问题：
更新版本至1.1版本
由于1.0版本制作时发现一些BUG，当制作至保护电路时出现些问题，现索性重新更新版本至1.1版，修改原来出现的问题及新的想法：
1、原来供电给充电部分的稳压使用LM317制作，实际充电时发现317发热严重，估计超过70度，加入适当散热片，温度也超过45度，所以更改此部分电路，增加一个稳压模块，更新后的稳压电路经测试在正常工作时不加入散热片的条件下微温，以夏天的天气应该在40度内。
2、更改原来的模块排序，原来稳压与虚地绑定在一块，稳压启动电路与所有的保护电路制作在一块，现更新后，稳压与稳压启动、喇叭保护绑定一起，虚地与欠压保护制作在一起。好处是两个模块可以分开使用，原来设计需要两个模块同时在一起才可正常工作。
3、底板PCB增加拜亚动力A1放大器的扩流部分电路（当然也可只使用四个输出管子，其他部分放弃，比方制作莱曼电路）。即，运放后面部分直接设计在底板上了，如要制作拜亚动力A1，则耳放模块部分只需要插入运放部分即可工作。扩流部分的两对BD139/140通过铜带接至外壳散热。
4、升压推动级功率管加入散热片，以适应更大的功率输出。
5、耳放模块部分此版本更灵活化，主要是耦合电容的更改，原来设计耦合电容只能放在底板PCB上，因尺寸相对较小，耦合电容的选择范围相对较小，1.1版本耦合电容可安装在底板PCB上，也可安装在耳放模块上，选择余地相对大一些，甚至可以在耳放模块上开圆孔或者方孔，如此一来尺寸余地更大，不过当然，本版本的耳放选择的外壳相对较小，比较大的电容还是放不进去的。

电压部分三个模块：
欠压保护电压设置为3.05V，升压并稳压后电压为双11.6V。


1.1版测试焊接基本完成：
整体布局图
耳放为RA1电路，没有现成的零件，所以拼凑的，121K电阻没有，一个100K，一个20.6K串的。


PCB底部：


耳放模块打开后：


进盒，后部：


进盒，前部：


至此：
由于电容、运放之类的都是零时的（这个零时凑的RA1耳放模块的材料：ERO MKT 4.7uf的耦合，达尼电阻<453+100K+120.6K>，运放是OP275，退藕是0.1uf的千层糕，出来什么声还没仔细听。底版留的拜亚动力A1电路目前手上没零件，所以暂时不搞了，先玩一下RA1，空了先找一下合适的耦合），所以音质暂时先不谈了，不过不像很多人以为的开关电源会有干扰，可能是人的心理作用吧 ，目前不插音源的情况下，一点背景杂声都没的（今天凌晨3点多洗完澡关灯，特意又听了一下是否有背景声音，不插输入端，电位器开最大，无一点声音，很宁静，就像是冬天山村里的深夜一样宁静）。

当套入外壳时，手触摸外壳有杂音，但同时触摸输入或者输出的插座外壳时，就没杂音了（这个3.5插座外壳是金属的，已做接地<这个地是虚地，而不是电池的负端>），插座外壳前面有弹簧触片，设计就是做外壳接地用，为了外壳一点接地，打算使用输出的插座触片做外壳接地的链接，输入插座的弹簧触片剪掉或者用胶带做隔离），电位器也同时一起接地了。

充电电路现设置充满点为4.14V，指示灯设置依然是绿亮红灭充满，红亮绿灭充电中，绿亮红闪为电池未接好，红绿均灭为充电异常（电池温度过高或输入电压不够<最低电压为直流5.5V，交流4V，功率大于5W，最好使用20W或以上功率的电源作为本机的充电电源及外置电源><顺便提一下最高输入电压，因体积太小，使用的是20V耐压的电容，所以输入最高电压为直流20.6V，交流14.5V，如果将电容耐压提高，那么输入最高电压为直流37.6V，交流26.5V><目前用的是笔记本电脑尺寸的插座，所以笔记本电脑的开关电源基本都能用来给本机充电及作为本机的外置供给电源>）。充电时除稳压充电模块及锂电池有微温外，其他零部件无温升。

电源指示灯为蓝色，开机后，蓝色LED亮，有载跟无载情况下，升压后的电压都很稳定，正负11.6V，工作半小时所有元件无温升。

欠压保护设置为3.05V（使用317做可调电源做的调试），当电压降到3.1V时黄颜色的（huangse打不出来？）指示灯开始慢慢变亮，提示电池需充电。当锂电池电压将到3.05V，黄颜色指示灯达到最亮，此时将自动关闭升压电路，关闭升压电路后的电流经实际测试为16ma，主要是两个LED（蓝色电源灯、黄颜色欠压灯）、一个控制光耦、升压IC的静态及保护检测电路在耗电，我设置保护电压点为3.05V而不是3V就是怕忘记关机，这样的话就算把机子一直开着，开个一两天锂电池也不会坏。

剩下要做一条杜邦线，链接到稳压版插口上，是喇叭保护用的线。
还有一条是充电时的温度保护，一条线接一个10K热敏电阻，准备用铜片包热敏电阻，电池中间的一条杂带还未打，就是预留吧热敏电阻扎进去的。
最后再仔细测试一下电源部分，然后就可以面板开孔了。

整个耳放，除了耳放模块部分还有空间外（尽量把空间留给耳放部分，这样有利于开发各种耳放线路，就目前的设计，耳放模块可以采用双面板，两个面的电子元件最高可做到10.5mm<运放+运放座大概是7mm左右高度吧>），其他地方已经没有任何空间了，都满了，这要归功于当初设计时的立体式考虑。

喇叭保护线路完成：
喇叭保护的杜邦插头已经焊接好，并接上测试，输出有直流立马断电，正常


电池温度保护探头：
用铜片包的阻值为10K的负温度系数热敏电阻，里面放热导热硅脂


温度保护热敏电阻参数：
由于找不到这个热敏电阻的参数，于是只能自己手动测试了（使用两个万用表，一个测温度一个测阻值，常温为32度，然后倒开水，一直测试到75度，然后再空调下吹测试到25度，记录其中大约20来个温度点，最后画出了下面的温度阻值曲线图图，红色线为实际测试的，绿线为我附加上去延长的，我想精度应该不会超过10%吧，用来作为电池的温度保护精度应该够了）


温度保护完成：
设置电池温度到41度时停止充电（因为根据计算，设置为40度时，需要一个阻值为8457欧的电阻，没这个阻值，所以用8.2K的电阻代替了，温度约为41度），指示灯状态为红绿均灭。
刚用电烙铁碰了一下包在热敏电阻上的铜片，2秒钟，指示灯就灭了，拿开烙铁几秒后又恢复正常。


至此：
用RA1模块时，供电时间约为15-16个小时

开孔工具：
开孔工具：铅笔一支、钢尺一把、圆平小钢锉各一把、微型小电钻一个


正面，开机蓝色LED亮，电池电量满，所以黄灯LED灭


背面，充电中，所以红色LED灯亮


最后照片：

jen8324

迷你版电池升压供电耳放 V2.0 制作过程整理

第二版改进：
1、缩小外壳，选用火箭鱼 RocketFish USB2.0/IDE 2.5寸移动硬盘盒
2、耳放线路更改为拜亚动力A1
3、升压电路改用变压器隔离升压
4、增加锂电池以提高耳放持航力

布局：
硬盘盒内部尺寸：宽71mm x 长125mm x 高14mm。
分布格局为硬盘盒前后放PCB，中间放锂电池。
具体为前面下层放耳放电路、上层为稳压电路，后面为升压电路，中间两节锂电池。



高频开关电源变压器绕制：
手工制作本耳放难度最高部分，升压隔离变压器绕制作
为本次耳放绕制的升压变压器，使用EE16型磁芯（完成后尺寸15mm x 15mm x 12.5mm），初级13线并绕，次级分别为8线并绕及4线并绕，采用8层分段夹层绕制（由于变压器过小，而且要分层分段多线并绕，这个大拇指指甲般大小的变压器整整花了我一天时间来绕制）。
由于本耳放盒内部最高只能装14mm，而骨架引脚向下时远超过14mm，所以本次小小的修改了一下引脚位，用小钻头在骨架侧面钻孔，将引脚装在两侧。
这次绕制的变压器经测试在两节锂电池7.2V升压至±15~±20V（电路为SG3525+MOSFET管），正负臂各接50欧电阻假负载（总功耗>10W，大于拜亚动力A1所需供电功率），升压效率>75%，半小时测试微温无声音，还算满意。



耳放部分基本完成：
由于还在测试，所以LED还没换贴片（仔细看会发现PCB上给贴片LED留的位置有两个元件可以装，打算是如果感觉太耗电，将静态电流降低，换成两个4148，或者另行更改，这里要多谢La Mer大大指点啊。毕竟带出去用的东西，耗电确实是个大问题），另外驱动管散热片也没接。
所以现在测试上的电压是正负12V（双8.5交流整流后接了一对1200uF的化工电容），不敢上高，也没测管子的电流，目前有开了20多分钟了，驱动管温度大概55度左右吧。
中点电压一个声道0.3mV，另一个声道0.5mV，除了一对BC556/546是伟良地方买的配对管外，其他全没配对，贴片运放都不是同批次的。
白色的那个是拆机的贴片欧姆龙继电器，作为耳机保护用，保护电路在PCB的下层，目前保护部分还没焊接，另外电路的运放部分电路也在PCB的下层，照片以后再上传吧。
继电器左边的两个焊点是给贴片LED指示灯预留的位置，目前还没焊接，打算是通过慢板亚克力透出光。
PCB的耦合尺寸是按照威马3.3/4.7uF 50V的设计的，手上暂时没每个电容，所以先随便找了两个BP电容代替，另外PCB上已经设计了给耦合屏蔽，做一个方形的屏蔽罩就行。
两个输出的100欧电阻也是伟良处购买，说是英国 WELWYN MFR4有1/2W功率，不知道有没有，原本双盒子设计的时候打算自动根据耳麦的阻抗来自动更改输出电阻的阻值。现在只能固定一个阻止了，不过这里没用贴片换成了直插电阻也是为了更换方便些。


耳放板背面：
耳放运放部分及耳机保护电路。


带保护的稳压板基本完成：


固定耳放末极管：
从一个废的手提开关电源上拆了块0.8mm厚的紫铜片，作为传热片用，把末级管139/140给固定了


换上贴片LED


拨盘电位器亚克力包边：


前面板开孔：


换上了威玛3.5uf/50V的耦合：


电源板芯片PCB：



主电源板PCB：



接上电源板、稳压板等整体图：


最后完成：


充电器及其他2.0图见本帖一楼

长按电源按钮3-6秒开机，长按6秒以上关机。
插入的迷你USB插头如果是4、5脚如果是相同的，则内部耳放部分失电，从USB口输出5V给外置设备如手机等供电。
同时迷你USB口也是内部充电口，目前制作的充电器充电时间为约4小时。
耳放持航时间为4小时。

本来本帖三楼是放：“PCB制作”、“迷你版电池升压供电耳放 V1.1 制作过程整理”、“迷你版电池升压供电耳放 V2.0 制作过程整理”这三个部分的，可惜没时间整理，现在帖子已经不能编辑了，将就着就放这里了。

ljh999

我也想做个类似的，但不懂得做升压和充电部分。投你一票！

总统

支持，非常精致，没票了，不然投你一票！

ljh999

能发份电源跟充电的资料么？946514914@qq.com。谢谢！

q316794110

楼主原理图下载后变模糊了~~~也没参数啊！！！

jen8324

能发份电源跟充电的资料么？946514914@qq.com。谢谢！
ljh999 发表于 2011-1-9 12:54

充电部分还没整理好哦！！

carlsa

看到这里已经五体投地了！DIY的精神已经被楼主贯彻实践，我从头到尾仔细看了，不论是制作或是文章都要花大量的时间和心力才能完成，声音的好坏结果已不太重要，非常有兴趣！佩服！

ljh999

52# jen8324


慢慢来！不急！慢工出细活啊！哈哈！

七彩菲林

精致、漂亮！

jen8324

迷你版电池升压供电耳放 V2.1完善版思路

一、保留：
1、保留2.0版外壳及开孔位置
2、保留2.0版电路构架
3、保留2.0版现有的所有功能

二、改善：
1、改善PCB结构
2、增加可更改耳放模块的功能
3、简化电路
4、为使PCB更方正（2.0版PCB外形很异形），修改部分大体积元件
5、为增加电容元件及变压器的多选择话，由原来的1.5mm厚PCB板改为1mm厚PCB板（没办法，由于盒子非定制，内部高度是固定的，别看这0.5mm厚的差距，我为此头痛了很久）

三、细化：
1、按钮开关
2.0版的按钮开关为：长按3-5秒开机，长按6秒以上关机，附带欠压自动关机功能
新增加：此部分电路增加可调电流值的过流保护功能（原2.0版过流保护由锂电池保护板执行，保护电流值不可调）

2、耳放及外置供电升、降压电路：
2.0版：耳放供电及外置供电为分开两个电路进行
修改：将两个电路整合，以缩小电路占用ＰＣＢ面积
主修改元件：高频变压器（原2.0版采用EE16型，由于高度过高，而在PCB上切割了一个方孔，使PCB面积过小并且需要切割PCB；新选用目前找到的变压器高度为11mm，省去这些麻烦）

3、更新PCB位置构架：
①、升、降压供电部分
2.0版：辅助升压与主升压芯片多出一块PCB
更新后：由于更换变压器，及升、降压电路的整合，将此快PCB删除，电路整合在主电路板上
问题：由于新选用的变压器高度为11mm，加上PCB1mm厚度，那么PCB底部只剩下2mm（盒子内部高度14mm），底部整理元件现在使用SS14，厚度超过2mm，可能会存在问题，或者将整理部分竖立单独又做一块小PCB板，先再次寻找一下新的替代品吧，主要为高频变压器及肖特基整流管。

②、稳压及耳放部分
2.0版：底层——耳放的运放部分即耳机保护电路；一层——耳放后级及输入输出插座、耦合电容、耳机保护继电器；一层天花板——全铜箔做屏蔽用的空层；二层——耳放供电稳压电路
注：二层PCB是异形的外形
更新后：底层——耳放供电稳压电路及耳机保护电路；一层——元件不变；一层天花板——不变，空层；二层——耳放的运放部分
注1：如此更新后，上层的PCB可缩小，就不用加工层异形，直接使用方形
注2：如此更新后，虽然二层PCB面积缩小了，但是可以利用二层双面的版，打造更多的耳放电路模块，这样这个耳放不单单就是一个拜亚动力A1电路了，当然再使用其他电路的时候，一层的耳放部分元件可以拆除，二层的PCB面积也可以更大了。
注3：如此修改后，本耳放有更多的DIY空间了

初略想法暂时先到这里。由于业余时间不多的关系，V2.1版本可能还需要相对较长的一段时间来完成，有兴趣的可以继续关注，谢谢。
本帖本身为参赛帖，对于投票支持的表示非常感谢！

002300

不错啊，投你一票了

xyzsilence

外观很好啊。。

ddr1333

喜欢啊

老周

漂亮!用心了!