【参赛】开关电源版300B功放的制作与体会

whmks

        一听说是用开关电源做300B功放，有些坛友立即会说出干扰大、纹波大、声音毛、动态差、低音少、闭环的反馈慢，音乐细节少、开环的电压波动大等一大堆问题。最近做了一款开关电源300B功放，试试究竟是啥样，听我慢慢道来。
    一、电源选择
        开关电源是一个大家属，各式各样拓扑的各种组合电源有几十种之多。组成开关电源构架的要素很多，有反激、正激、半桥、全桥、推挽、他激、自激、谐振、调频、调宽、硬开关、软开关、电压型、电流型等等，新的技术还会不断涌现，我也搞不清究竟有多少。目前只了解用谐振的最好，特点是软开关，变换可用半桥或全桥、控制有电压型和电流型，优点是电磁干扰低、效率高、纹波小，并能安装改善功放瞬态响应的大电容。所以决定采用谐振、半桥、电流控制型的方案，用有自起动功能的SSC3S910做主控。由于没有专们打板，就用刚做的正负双电压板重绕变压器改成300B功放电源板。
    原理图。

    电源分三路电压，一路6.3V主控电压，一路-80V偏置被动电压，还有一路400V被动电压，被动电压是随6.3V主控电压和电流控制，由于灯丝电压恒定、电流也恒定，所以被动电压也基本稳定，但这方案只能用于甲类机，不能用于电流变幅大的乙类机。该电源原设计功率500W，用在仅100W左右的300B胆机上很轻松，只要自然散热就可以。
    由于采用开关电源，还能不用阻流线圈，所以整机成本低很多。
    PCB图


    二、功放电路
    由于刚接触300B，不知有多少成熟而优秀的电路。因受电源的限制，功放电路只能采用固定偏压的电路，该电路最大的优点是灯丝不需要隔离，节省了阴极电阻、电容和平衡电位器，一二级又直耦，少了一支耦合电容，所以电路相当简洁，但调试有技巧。
    原理图


    三、材料选用
    听老烧们说300B装不好会出太监声，出太监声的原因可能有三方面，不知是否正确。一是输出变压器低频差、二是推动级不够力，有气无力、三是电力跟不上。所以输出变压器选了特大号的（也方便今后并管输出），铁芯是114X70的，功率75W。不过有的大神说输出变压器大会牺牲高音来换取低音，是不是这样等装好后测一下。
    输出变压器


    管子就用曙光6NS7和300B便宜的一款（出了双配对的钱买到不配对的管）。


    对二只300B的电流和放大能力对比了一下，固定偏压一只是62.9MA，另一只是50.4MA，自偏压的63.7和59.9MA。
    固偏压的电流差异对比图


    自偏压的电流差异对比图


    同信号放大输出波对比图，二管相差12%。


    再看看二支管的蓝光，蓝光强的一支管，电流大、S值小。


    机箱原本用外装式加三只牛罩，结果无货，所以先用内装式机箱顶一下，冬天散热估计没问题，因三面有散热槽，夏天就过不了，只能开盖听。



    其他阻容元件都是现成的常规货，没有一件是发烧货，初装测试，全部元件全在这块板上，


电源上也是用最普通的元件， 300B灯丝是用6.3V串一支4W1欧电阻获得，就是图中二支并联的2W2R电阻。

今天到此，明天待续

whmks

    五、胆机调试
    新装胆机连继开了几天，已基本稳压，作最后的调试，调试后的各电压见图。

   静态功率调为92.3W

    1、声道平衡测试，由于管子的配对不好，所以需要搭配好各管的S值，通过搭配，声道平衡有很大的改观。
    调整前的输出图，A声道输出9.28V，B声道输出8.76V，相差5.9%。

    调整6NS7管的搭配

    调整后的输出图，AB声道已相差很小。

    2、6NS7推力，听说要推好300B，推动电压摆幅要达到140V。测了一下摆幅能达到，就是6NS7二阳的波形不好看，但输出又基本正常了。

    3、频率特性测试，不知方法对不对，性能质量如何不知，请教请教？

    4、温度测试
    再测了一下电源温度和管温，开机几小时后开盖测电源温度，还是蛮高，谐振电源的特点是变压器发热最高、其次是整流管、温度最低是开关管，这就软开关的优势，但变压器要注意散热，不过变压器内部不超过150度也没事。
    电源变压器外部温度

    300B管子温度

    其他的就没条件测，就这样进入享受美妙的音乐了 。

    用开关电源的几大优势，无信号音量开最大也静如深海，用低阻重低音耳机直接听（不串电阻分压），听不到工频声，仅有极低的丝丝声；力度足低音猛；电压稳，不管外网电压变化如何，机内电压稳如泰山；重量轻、效率高、成本低；软开关的电源屏蔽好的对中波的干扰相当低，除非贴近电源，中波收音机靠近工频也有干扰的。开关电源最大的缺点就是没工变耐操，另外制作要有一定的技术和设备，不象工变，一只表一把烙铁就能搞定。
       六、用后体会
    1、开关电源完全可以用于各类功放，不管是石机、胆机、甲类机、乙类机、石耳放、胆耳放，都能胜任（家中所有功放全部改为开关电源，用了开关电源后就不会再用工变了），但一定要选准电源。其他常规的硬开关电源都不适用，特别是单端硬开关电源更不能用，有些大师提的观点就是这类电源。做好开关电源的三大要素，一是电源构架要选准；二是滤波电容要加大，这里的电容有二个作用，滤波和储能，不然要成为软脚蟹；三是电压环路要闭环，开环的电压波动大、纹波高。本帖已公开电源的全部数据，图纸、元件数值，最关键的变压器绕制也有全部数据，有条件的坛友可照着仿制。
    2、胆机三大件组成了胆机总性能，输出变压器立第一，没有好的变压器，其他再好也是白搭；电源立第二，不管是工变还是开关变，功率要足、噪声要低、调整率要高；管子立第三，低价管出来的音乐也相当悦耳，高价管的音质虽然更好，但没有前二者明显，性价比不高。至于阻容元件对音质影响更小，仅是调一下音色，观点是否正确供大家讨论。
    3、听说输出变压器越大对低音是有提升，但对高音也有影响，因没有对比，不知是不是这样？不过超过15K后我已听不到了，不知你们能听到否？人老了耳也不好使了。
    写在最后：虽然第一次装机能获得成功，这并不是我的本事，而是论坛的功劳，没有大师们在论坛上发的经验帖，哪来我今天的成功。发帖并不是为了比赛，而是取之于论坛，回馈于论坛，最后让论坛越办越好，少一点无休，多一点技术，让我们这些日落夕阳的老人还老于所乐。

jckm

电子管就没必要采用开关电源，理论上的确可行，但这种机器让本身传统守旧固执电子管爱好者一看就没了玩意少了兴趣。

whmks

    四、装机测试
    先装电源部分，没有重新打板就用这双电压板改一下变压器和输出端。

    变压器绕制数据，初级28匝，次级灯丝1匝、高压60匝、负压11匝，电源工作电压3匝。
    灯丝用铜皮绕


    电源工作电压绕组

    变压器测试，电感量调到250UH左右，漏感调到75左右。


    成品图

     改好后测功率，灯丝组电流10A，高压组电流1A，没有合适的负载，电流测到0.78A。


    上机测试，整机静态功率95.1W，

    电源对功放干扰的测试，如果这个测试通不过就没有必要再折腾。一是测功放静态时的输出波，方法是输入端悬空，音量开最大，还好平均3MV。

    二是一个声道满载工作，测另一个声道的输出波，看在满载工作时电源的干扰有没有增大。并没有明显增大，仅是有部分音频信号窜入，也不大，平均仅17MV，功放的左右分离度也蛮高。
左声道输出功率

右声道输出端纹波

    接下来测超功率下的电源纹波和电压。由于高压是被控式，所以高压会随输功率而改变电压，主要看其降幅有多少。不过甲类机电流是基本恒定的，不会出现此现象，测的目的是证实单变压器电源是不能直接用于乙类胆机，另有降压稳压电路的除外。
测试时的总功率，比正常功率增加10W。

测试时各声输出已明显超载，此时原电源高压401.5V下降到395.5V，还算好。


波5和波6的纹波，也不大。



     今天对电源的安装测试发帖结束，明天继续。

lstvcss

创新，是科技发展的不绝动力，不管是对于当今的技术，还是过去的技术，同样适用。楼主的开关电源不仅做得好，也用对了地方，还可以开发更多用途的胆机电源，如胆FM接收机。

lq19512003

怎么不发了？

whmks

mqcing 发表于 2018-1-19 22:57
现在这社会最缺乏的就是创新思维，支持楼主创新！

谢谢，全帖已发结束，帖内有许多不明之处还请指教。

whmks

lstvcss 发表于 2018-1-20 21:04
创新，是科技发展的不绝动力，不管是对于当今的技术，还是过去的技术，同样适用。楼主的开关电源不仅做得好 ...

谢谢您的鼓励，因第一次装机，有许多方还不详，请看后给予指导。因您是胆机高手，顶级调频胆机都能做，只能眼热的份。

whmks

lq19512003 发表于 2018-1-23 00:11
怎么不发了？

  因让胆机工作几天再调整，所以晚了，让版主操心了。

lq19512003

whmks 发表于 2018-1-23 10:48
因让胆机工作几天再调整，所以晚了，让版主操心了。

没关系，按您的安排继续发就行，只要截稿期之前发完就行。

yuren008

新玩意新尝试，支持楼主。

lq19512003

缺少一张关键的照片，请您仔细阅读置顶的大赛注意事项，补上这张关键的照片。

whmks

补上一张照片