DIY胆机用开关电源，终于通过初步测试，有问题请教各位老师。

bg1rzk

没有做开关电源的经验，为了尽量减小制作难度，电路形式为单端反激式，用TOP系列芯片，根据芯片型号和变压器的不同，输出功率可以为30W-200W。

实验板用的是TOP247、变压器磁芯为EER35或PQ3230，最大输出功率120W左右。
输出电压设置为6.3V、6A，300V或350V、200mA，400V、200mA，三路高压可任选两路同时输出。请问各位老师，这样的电压、电流分配，合适吗？
6.3V可调范围5.8-6.6V，300V可调范围280-320V，350V可调范围320-380V，400V可调范围360-440V。在灯丝电压允许变动范围内，高压输出覆盖280V-440V，通用性比较强。

电路图：换用不同的IC和变压器，输出功率最大可达200W。



PCB：这是测试版的PCB图，后续制作的板子变压器和散热器封装有变化。




实物：测试板实物，最大功率120W。




测试：高压360V负载是两只灯泡，电流120mA左右，波纹30mV。低压6.3V负载为汽车灯泡，电流6A左右，波纹200mV。
测试功率80W左右，室温22度，IC散热器最高温度60度左右，已测试3*10小时，输出电压稳定，板子没什么问题。





这块板子可以比较方便的加入软启动，目前软启动时间约为1秒。改进电路后，软启动时间可延长至分钟级。
请教各位老师，若灯丝和高压缓慢同步增加，对电子管有什么益处或害处？在只能做到电压同步增加的情况下有必要做这几分钟的延时吗？


补充内容 (2014-1-12 23:39):
42楼补充继续折腾的过程。

补充内容 (2014-2-19 12:03):
电源已经折腾完毕投入使用，替换了6P3P胆机的电源变压器，效果还不错，很稳定。
又做了台6P1小胆机，也是用此电路，输出功率40W。经连续N天试听，没有问题。
链接：http://bbs.hifidiy.net/thread-925402-1-1.html

八根儿

牛叉
开关电源是不是就自动适应110v和220v电压？
纹波是工频干扰？那上机岂不是嗡嗡响？

bg1rzk

测试时的仪表显示
左：散热器温度51.3度。
中：高压363V
右：灯丝6.302V。

bg1rzk

八根儿 发表于 2013-12-30 23:08
牛叉
开关电源是不是就自动适应110v和220v电压？
纹波是工频干扰？那上机岂不是嗡嗡响？

电源电压设计值为交流85V--265V，测试时电压为240V。低压还没测试，电源电压下降后IC功耗增加，现有的散热器怕吃不消。

波纹为高频，就是MOS管的开关频率，130KHz。

twojadupa

非常欢迎新来的兄弟就为我们带来有趣的玩意！
其实胆机一直少用开关电源，我觉得主要是在电子管盛行的时代没有这玩意，因此约定俗成胆机就得用那个笨重的电源牛才是胆机，当然也有可能最初的开关电源造价过高，以及当时的频率过低，容易对声频部分产生不良影响，令音质劣化。但是开关电源效率比传统的电牛高，重量也轻，用铜用铁甚至用电都少，在提倡环保的年代，我们玩胆机的 也不应该抱着传统的观念不放，用开关电源的确是个好的选择。路版就曾搞过用电脑开关电源改造胆机电源，坛子里一些精通此道的兄弟们有一些采用过开关电源，做出了有益的尝试。但是毕竟制作或者改造难度对于一般坛友来都颇大，因此尚未蔚然成风。bg1rzk 兄弟一上来就抛出“大作”，颇让人惊喜！有电路图，有PCB，有试做和测试的数据供大家探讨和参考，确是论坛之福。
相信路版也会很感兴趣，跟你详细探讨。

就你的设计，我想说几点自己的浅见。
1、并非超过20khz人耳朵听不到的开关噪音就不会对音质有影响，实际上高频噪音与音频信号之间的互调会严重影响听感。为了不对音频范围造成影响，频率应在150khz以上，当然更高就更好，我记得G版曾提到过在国外某些厂机采用的开关电源用到400khz以上的频率。
2、你所提到的软启动问题，一般胆机，尤其是胆整流的胆机，灯丝电压都是随着开机立刻加上，来为电子管加热，但是直流高压是待整流电子管热起来后缓慢上升的，这样对所有电子管都起到了保护作用，防止了所谓阴极中毒等不良情况。因此，如果灯丝和高压都是同步缓慢上升的实际并没有意义。应该是灯丝直接加上，十几秒钟待所有电子管灯丝都热起来后再加上直流高压，当然如果能做到缓慢上升是最好的。
3、对于波纹，当然是越小越好。你肯定有手段将其降低。只要能达到胆机CLC滤波的效果即可，也无需太过。当然如果是做前级，能把它弄到1毫伏以下就非常理想了。
4、高压可调是非常有用的功能，这点比起传统电源牛来说是方便了许多。
5、灯丝应该多留出几组，并且最好能电压可调。（因为电子管灯丝的电压通常有2.5,4.2,5，6.3,12.6v等多种，其中6.3v最常用，5v也不少）。有时某些管子需要垫高灯丝直流电位，因此即使与别的管子灯丝电压要求相同也不能共用一组。一般情况下，留出3组 5v-6.3v可调的灯丝就基本够用了。
我所说的仅是抛砖引玉，希望你根据胆友的实际需求，不断完善改进！

金色闪电

twojadupa 发表于 2013-12-30 23:56
非常欢迎新来的兄弟就为我们带来有趣的玩意！
其实胆机一直少用开关电源，我觉得主要是在电子管盛行的时代 ...

优质开关电源的制作难度太大了，炸管啥的稀疏平常。

twojadupa

金色闪电 发表于 2013-12-31 00:23
优质开关电源的制作难度太大了，炸管啥的稀疏平常。

是啊，所以才是动手的人少，期待的人多。

路遥plus

不错的尝试，支持！

用开关电源做胆机电源比用在石头功放难度要小一些，但还是要注意屏蔽与滤波。开关电源波纹处理，堵比疏更有效。

反激式电源结构比较简单易做，但功率比较难做得大，最麻烦的还是其反峰脉冲干扰比正激式大好多，这是需要注意的方面。

胆之石

好帖子，这样的尝试及探索，要赞要顶。

拂晓的雨

开关电源未来的方向。支持更多的实验。期待啊

bg1rzk

twojadupa 发表于 2013-12-30 23:56
非常欢迎新来的兄弟就为我们带来有趣的玩意！
其实胆机一直少用开关电源，我觉得主要是在电子管盛行的时代 ...

多谢您的认真回复，谢谢！
一直玩晶体管、IC之类的，大概去年10月份开始折腾电子管，装了几台胆机。当初折腾时剩余了一些6P1、6N1之类的电子管，想再装个小巧的机器给电脑用，因电源变压器太笨重，这才想试试开关电源。本以为这个电路比较简单，成功率高。没想到折腾1个月才初步完成，期间烧管3-4只，变压器绕了6-7个。这还没做电磁干扰测试，呵呵，当初把事情想得太简单了。

因为没有做开关电源的经验，电路选型时放弃了桥式等复杂电路，选了比较简单的单端反激式，单片IC即可，成功率高。用TOP系列IC是看中了它的工作频率较高，133KHz高出最高音频频率2个多倍频程，当初想着估计能凑活用了吧，才选了它。缺点是这IC工作频率固定，不能调高频率是个遗憾。


因输出高压，芯片本身的软启动电路应付不了开机时的过载，开机后直接过流保护了。额外加了个软启动电路，这样无论空载带载都能顺利启动。外加电路的软启动时间可以方便的调整，高压缓慢上升类似于胆管整流特性。但灯丝电压与高压不能分开控制，只能同步上升，这又和传统整流电路有区别。想请教请教老师，这种特性对预防阴极中毒有没有帮助？如果没什么用处，缓启动时间就不弄得太长了，1-2秒即可。

因为当初想尽量做到小巧些，PCB面积比较小，只做了1组LC滤波。回头试试再加一组LC滤波，看看波纹能不能低些。

电压可调不是特意弄得，是开关电源特性捎带的好处，加个电位器就行了。测试时才发现，几组高压联用，高压可以连续覆盖很大的范围，属于意外之喜。

灯丝与高压可以做成不共地，割断PCB的铜箔即可，但高压的稳压效果会受到一定的影响。可以做多组电压输出，但变压器骨架引脚有限，多余的线圈没地方引出。测试板用足了骨架引脚，只能做4组输出电压。多组输出其实就是绕变压器的事，只要输出功率不超出IC的限制，针对特定的需求专门绕多组输出的变压器即可。只是输出电压越多，后面的LC滤波原件越多，体积不容易控制。谢谢您的建议，有机会再绕只更多组输出的变压器试试。


只是瞎折腾，这才通过初步测试。为了避免辐射干扰，板子准备装在屏蔽盒里。还要进行封闭空间测试，通过热负荷测试没问题后再装机测试，路漫漫啊。

再次感谢您的认真回复。

oyf.fly

支持绿色胆机的发展、创新。期待更多作品的出现。赞！

bg1rzk

路遥plus 发表于 2013-12-31 06:03
不错的尝试，支持！

用开关电源做胆机电源比用在石头功放难度要小一些，但还是要注意屏蔽与滤波。开关电 ...

谢谢您的建议。
准备用铝板做个屏蔽盒，屏蔽辐射。但散热又成了问题，这才80W，折腾很久才把温度控制住，装盒里还不知道能不能通过测试。
为了降低反峰电压、提高效率，变压器绕了好几只，目前用的这只才算是能满足要求。期间保护管和MOS管烧了好几只，当初把事情想得简单了，呵呵。
换芯片最高能输出200W左右，但超过100W散热不好解决，大功率估计要用强制散热，没有折腾的必要了。

唐西

楼主的胆机用开关电源很有意义，鼎力支持一下！
用TOP系列，133kHZ好像是高的频率了。开关电源的开关变压器是核心，器件的选取也很重要。
既然折腾了，不妨狠劲折腾下，怎么再减小下纹波。
另，屏蔽，最好用镀锌的铁板！

twojadupa

bg1rzk 发表于 2013-12-31 11:41
多谢您的认真回复，谢谢！
一直玩晶体管、IC之类的，大概去年10月份开始折腾电子管，装了几台胆机。 ...

兄弟你好！
1、关于开关频率的事，133khz是否会对音频有影响我也不十分清楚，有个简单方法可以试试，用RMAA软件（具体查阅路版以前发过的帖子关于RMAA测试的）测试。用你原来制作的带电源牛的6P1胆机，测测结果。再换上开关电源测测。对比两个结果频谱图，看看开关电源是否在高频部分有很多高于-90db的毛刺。尤其在谐波失真和互调失真的频谱图上对比一下，看看是否在高频部分产生了高于-90db的互调的频率，如果都没有，那么这个开关频率就不会对音频造成不良影响。如果测了请贴图上来让大家对比看看。
2、对于延时启动供电问题，我认为，1-2秒的缓冲对于预防阴极中毒效果不大，但灯丝和高压同步上升应该还是有作用的，比冷管子直接加高压要强很多，但实际效果没人验证过还不好说。如果不想弄得这么复杂，可以不用加采用胆缓冲的方式来解决，用一只整流电子管例如5z4p屏级并联接开关电源高压输出，而缓冲过的电压是缓慢上升的和胆整流相同，起到了保护作用。
3、对于板子尺寸问题，我觉得只要整个电源的尺寸不超过原来的电源牛，在机箱中占据更多的位置，就是成功，因此不必非得弄得很小，地方大一点，也有利于增加LC滤波，进一步降低波纹。
4、灯丝与高压共地问题，如果采用胆缓冲，那么整流管灯丝不能共地必须悬浮。因此还是保留你原来的灯丝和高压同步缓升方案较好。另外的管子用到需要垫高灯丝电压的情况不多，可先不考虑。或者加一个跳线，来决定共地与否。其实传统电源牛次级电压受市电波动影响很大，在你的开关电源中，即使灯丝与高压不共地，带来的高压波动范围也远远小于传统电源牛因市电波动造成的摆幅，因此不必过虑。
5、功率和散热问题，由于开关电源效率远高于传统电牛，因此即使按你现在所做的100w功率也能满足很多小单端和小推挽胆机的要求了。可以先搞出一个比如100-120瓦的适用，就能通吃6L6以及以下的单端，6V6，el84之类的小推挽用了。大的可以在以后摸索了经验后陆续搞出。
6、功率、散热、尺寸和屏蔽问题，可以尝试着将开关电源安装在传统的电牛罩子里，放置于机箱之上，代替传统电牛的位置，并以牛罩子本身为散热片，这样尺寸，功率，散热和屏蔽问题都能比较好地解决。
7、总结一下，如果现在能弄出一个: 100-120w功率，高压250-350v可调，灯丝和高压延时供电，尺寸可安装在同等电源牛罩子里，灯丝1组5v3a悬浮，一组6.3v5a的开关电源，就基本可以通吃各类小管单端推挽了。
祝你早日成功！

b7kqt

开关电源波纹比工频处理难度大，电磁效应会更明显。

123ZXC

开关电源用于胆机终于开贴了，期待已久了，强烈支持开关电源应用于胆机。路版主是研发电源的强将，强烈支持你在开关电源应用于胆机领域里的研发。强烈支持各位DIY胆友们在开关电源应用于胆机的领域里探索。

uuuuuuuuu

离我们身边最近的家电---电视机，就是用开关电源，声音没有嗡嗡，画质清晰优美。

来个链接，看看有没有启发。但是开关频率只是在100khz
http://wenku.baidu.com/view/843a91c75fbfc77da269b1d0.htm

123ZXC

楼主琢磨琢磨他激式双管半桥或四管全桥，功率也上来了，温度也降下去了。

newayjia

建议还是做半桥电路，3525芯片足够，功率发热都可以平衡，另外反激式本来就纹波大，反激电源主要是结构简单，原件少，厂家的最爱