【闲谈】反饋型并联稳压

Gautau

并联稳压的应用比较冷门，原因是这电路要求负载较为恒定和供应的電流量較少，故多用作前级、唱放或医療器材方面的稳压。
远在1923年，并联稳压的发展已相当成熟，并已在軍事上作大量應用。

一战后，因串連稳压旳出現，并联稳压便少了人采用，甚至乎几近湮没 . . .  连相关的文献也很少。

串連稳压的设计较容易掌握，理论上的指标也容易达到 . . . 但对于如 猝发性的外来干扰、或二极管的开关噪音却往往无能为力。

一组简单的分压电路便已可构成并联稳压，接地的那支电阻，只要其数值与负载相若便成。


从下面线路可看到一个并联稳压的设计实例（101KΩ 与 68KΩ ）。但负压供应部分却只有很少的稳压功能（220KΩ 与 150KΩ），因分压电路的数值过大。




选用齐纳管组成的电路也可构成并联稳压，但可惜只能使用齐纳管 1/4 旳功耗，以保安全。
BJT、FET也如是。

使用电子管作并联稳压的效果似乎最好，既可用尽管子的屏耗，也无须考虑电子管的內部散热问题，更无热散逸的状况出现。

下面介绍的电路并无电压调节功能，因在设计时已对 要求 的电压列为条件 . . . 若须改变输出电压的话，几乎都要重新计算一次。






反饋型并联稳压电路（NFB Shunt Stabiliser）

通常这类设计多用 12AX7 作放大，取其有較高增益（A），再交至 12AU7 作并联稳压（输出），使电路的总跨导（gmT）可作大幅度提高，因
gmT = gm（12AU7）* A（12AX7）

而稳压级的输出阻抗 Ro 为
Ro = 1 / gmT

若
gm（12AU7）= 2.2mA/V
A（12AX7）= 42

则
Ro = 1 /（2.2 * 42）= 10.823Ω
这相当于并接了一支数值很低的电阻在高压端与地端处（交流）. . . 可见其内阻是相当低。

现试用 6N1 作计算，看看结果又如何和怎样 . . . . . .




V2：输出级
6N1 :  μ = 33，Ia = 8mA，ra = 7KΩ，Pd = 2W ( 2.2W )

在设计时，选用的屏流（Ia）应为手册所列出的 1/2 ，即 4mA，
而屏耗（Pd）亦应在 1W 或以下。

假设 HT = 350V，Io = 16mA

通常并联稳压的輸出級会设计在 1/4 的 Io，即
Ia2 = 16mA / 4 = 4mA
这一电流量正好为 6N1 的一半，可以安全使用。

工作电压通常选一半，即
Vak2 = 350V / 2 = 175V。

随而计算屏耗是否超标
Pd = 175V * 4mA = 0.7W

计算阴极电阻 Rk2
Rk2 = (HT – Vak2) / Ia2 = (350-175)V / 4mA = 43.75KΩ，
現选Rk2 = 44KΩ

阴极电阻的功耗
P_Rk2 = 4mA * 4mA * 44KΩ * 4 = 2.816W ( 用 3W )
（欧洲的常温为22.5℃，与亞洲的25℃稍有不同，故不能再用 2.8 的安全系數作計算！）

阴极电压
Vk2 = 44KΩ * 4mA = 176V

屏阴极间电压
Vak2 = 350V – 176V = 174V


绘图﹕




上图可见，4mA 与 174V 的相交点为 -3.7V，即
Vg2 = VK2 – Vg = 176V – 3.7V = 172.3V

V2 的实际跨导
绘一垂直线与 -Vg = 0V 相交，找出该点电流 ( Ia_max )
Ia_max = 6.55mA
在
Ia_min = 0mA 处，看到 -Vg_max = 2.5V
即
gm2 = △Ia / △Vg = 6.55mA / 2.5V = 2.62mA/V

C2通常定在 1Hz 处，即
阴极对地的内阻
rk2 = Rk2 / ( Rk2 * gm2 +1 ) = 44KΩ / ( 44KΩ * 2.62mA/V + 1 ) = 378.4Ω

阴极旁路电容
C2 = 1 / (2 * π * rk2 * 1Hz ) = 420.6μF ( 用 470μF )







V1：误差信号放大级
由于电路的结构，故放大部份（V1）必須为 同相，地栅式正好合适。其擁有寬頻帶、高速和低噪的优点。

按常規方式选择负载
Ra1 = 100KΩ

绘负载线




V1 的屏阴极间电压
Vak1 = Vg2 + ( -Vg1 ) = 172.3V – 4.27V = 168.03V  ←  绘垂直红线

与负载（蓝）线相交后可找到 V1 的偏压
-Vg1 = 4.27V

在该点可找到 V1 的工作屏流
Ia1 = 1.778mA  ←  绘水平绿线

V1 的阴极电阻
Rk1 = -Vg1 / Ia = 4.27V / 1.778mA = 2.4KΩ

V1 负载电阻的功耗
P_Ra1 = 1.778mA * 1.778mA * 100KΩ * 4 = 1.265W（用 2W）

V1 的屏内阻
ra'1 = ra1 + Rk1 * ( μ + 1 ) = 7KΩ + 2.4KΩ * (33 + 1 ) = 88.6KΩ

V1 的放大量
A1 = ( μ + 1 ) * ( Ra1 / ( Ra1 + ra'1 )) = 18.0276倍

V1 的实际跨导
gm1 = 3.06mA / 1.65V = 1.855mA/V


C1通常定在 10Hz 处，即
V1 阴极对地的内阻
rk1= Rk1/ ( Rk1* gm1 + 1 ) = 2.4KΩ / ( 2.4KΩ * 1.855mA/V + 1 ) = 440.21Ω

C1 = 1 / (2 * π * rk1 * 10Hz ) = 36.2μF（用 39μF）




稳压电路内阻的计算﹕
总跨导
gmT = gm2 * A1 = 2.62mA/V * 18.0276 = 47.23mA/V

输出级内阻
Ro = 1 / gmT = 21.172Ω

降压电阻
Rs = （EB – HT）/ Ia_total = （398V – 350V）/  21.778mA = 2.2KΩ（用 5W）

预备供应与 放大电路 的相应内阻为
RL = HT / Io = 350V / 16mA = 21.875KΩ

总阻抗
Zo = 1 /（1 / Ro + 1 / Rs + 1 / RL）= 20.95Ω


Co 通常定在 50KHz 处，即
Co = 1 / ( 2 * π * Zo * 50KHz ) = 151.94nF（用 0.15μF）



全图：




C2  的耐压值必須比 HT（350V）高或相同。
Co 和 C1 的耐压值必須比 EB（398V）高。

Co 建议加上，因可将高频干扰和二极管的开关噪音抑制。




D2 防止 V2 产生电弧而损坏。
D1 或可不加上，其可避免因输出端过载或短路，使漣波作大幅度上升而损坏稳压级。不过这一现象并不常见，因在短路时 RS 会首先被烧燬 . . . . . . 但在 Rs 烧燬前，管子便可能已报废。



这款稳压电路的工作流程如下：
漣波（升）→ Ia1（降）→ Ia2（升）= Zo（降）

当 Ia2 升高，便可将该段漣波作同步消耗掉，以维持输出的幅度。
若输出端（电源）开路的话，V2 便要承受全部功率！故在选用 6N1 时，须留意 尽量 勿超过 4mA（特性手册中的 8mA / 2）。

V2 阴极尽可能采用电阻作自偏，使电路可以作自动调节。

本电路的修正速度极快，但仍比 前饋型并联稳压 稍慢了一些。

由于 V2 的阴极电位颇高，故有必要将灯丝对地电位垫高 1/3 HT。



若用五极管（作三极接法），则 gm 更高，可使 Zo 再作进一步降低。




下图的输出功率更大，其帘栅供电是接往稳压级（Rs，470Ω 7W）之前，为五极管提供了少量 前饋，使修正的速度进一步提高。
灯丝须垫高约 90V。

句子

谢了,我的高压稳压电路有着落了.基础知识差,看得很吃力

TongKei

謝謝G版,收起有空再慢慢看

句子

ECL86这个管不便宜啊,可以用什么国产的管吗

Gautau

ECL86这个管不便宜啊,可以用什么国产的管吗
句子 发表于 2-11-2011 04:00

找些黑白电視机的场掃描/输出的 3 / 5 极管。

lkfherman

感谢 Gautau 兄！开课讲解胆机基础、基础不足的我，正要好好学习！再谢过！     

xyzxkam

谢谢 Gautau 版主！

snlzq

谢G版主讲解,受益了,正在做一台机器,前面的第一张图就是我想要了解的,
再次谢谢!

kenny

EL84+EC86，哈哈。

slhwhx

回复 1# Gautau
我们敬爱的G版，我自己一直在为12ax7+12au7胆前级的高压供电纠结，电压330V，双声道电流约15ma，请您给设计一个晶体管的并联稳压电源图吧，我们来试作。

saa7350

这个帖子要顶

Gautau

回复  Gautau
我们敬爱的G版，我自己一直在为12ax7+12au7胆前级的高压供电纠结，电压330V，双声道电流约1 ...
slhwhx 发表于 2-11-2011 09:37

用晶体管作高压并联稳压看来不及電子管，付上线路图看看能否有突破 . . .
静候佳音。

newayjia

好帖留名，这个要学习

甩毛飞

很久没见G版的技术贴，以前玩石机前级的时候玩过并联稳压，但转了玩胆机就没玩到稳压电源这阶段，留位学习。

dreamworld70

初學者讀完整篇受益良多，感謝G版

slhwhx

回复 12# Gautau
谢G版的指导。任何事都有两面性，光有好想法还不行，我等菜鸟还的好好学习啊！

zhyuqi1399

基础知识要坚决学，谢谢G版

hai5151

呵呵正好有二只ECL86管，请问G版用在jp200上电压升高到420V需要哪些改动？谢谢！

Gautau

呵呵正好有二只ECL86管，请问G版用在jp200上电压升高到420V需要哪些改动？谢谢！
hai5151 发表于 2-11-2011 22:59

ECL86 的最大 灯丝 - 阴极 Vkf_max 电压为 ±100V，上图已将 ECL86 推至极限，原因是被 Vkf_max 所限制，除非分管。
不知你前级的电流量为多少？

hhl4889

回复 4# 句子

找些黑白电視机的场掃描/输出的 3 / 5 极管。
Gautau 发表于 2011-11-2 04:05

国产管复合三、五极，最接近的大概也只有6F3了(其实应该说更似ECL85)~

例如：仅供参考