由于電子管放大器的功耗是一個巨大的問題,選擇合適的電子管可以節省大量電力并增加充電之間的播放時間。很久以前,有電池供電的電子管,從小型無線電到飛機。它們的巨大優勢是所需的燈絲電流較低。圖為三個電池供電管,5672,1j24b,1j29b和吉他前置放大器中使用的微型管之間的比較
選擇管是:
前置放大器和PI :1J24B(1.2V燈絲電流,1.2V,最大板電壓120V,俄制,價格低廉)
功率:1J29B(2.4V時32mA燈絲電流,最大板電壓150V,俄制,便宜)
輸出變壓器
對于這種低功率設置,可以使用更便宜的變壓器。對線路變壓器進行的一些實驗表明,它們非常適用于較小的放大器,其中底端不是優先考慮的。由于缺少氣隙,變壓器在推拉方面效果更好。這也需要更多的水龍頭。
100V線路變壓器,10W,帶不同的分接頭
(0-10W-5W-2.5W-1.25W-0.625W,次級4,8和16歐姆)
。幸運的是,我得到的變壓器也有指定的每個繞組的匝數,否則需要一些數學來確定足夠的分接頭和可用的最高阻抗。變壓器在每個分接頭處具有以下匝數(從左側開始):
主要的725-1025-1425-2025-2925和次級的48-66-96轉。
這里可以看到2.5W水龍頭幾乎在中間,一側有1425轉,另一側有1500轉。在一些較大的放大器中,這種小的差異可能是一個問題,但在這里它只會加劇失真。現在我們可以使用0和0.625W抽頭來獲得最高的陽極阻抗。
初級到次級匝數比用于估算主要阻抗:
2925/48 = 61,使用8歐姆揚聲器,這給出了61 ^ 2 * 8 = 29768或大約。 29.7k陽極 - 陽極
2925/66 = 44,使用8歐姆揚聲器,這給出了44 ^ 2 * 8 = 15488或大約。 15.5k陽極 - 陽極
2925/96 = 30,使用8歐姆揚聲器,這得到^ 2 * 8 = 7200或約。 7.2k陽極 - 陽極
因為我們打算在AB類中運行它,實際看到的管的阻抗只是計算值的1/4。
高壓電源
即使是這種小管也需要更高的電壓。我沒有使用多個串聯電池,也沒有使用那些巨大的舊45V電池,而是采用了基于MAX1771芯片的小型開關電源(SMPS)。使用這種SMPS,我能夠將來自電池的電壓乘以高達110V的值而沒有任何問題。
電池
此項目的選擇電池是鋰離子電池,可通過186850封裝輕松獲得。這些有幾種充電器板可在線獲得。一個重要的注意事項是只購買來自可靠賣家的已知好電池,以避免不必要的事故。
現在大致定義了部件,是時候開始在電路上工作了。
第2步:處理電路
細絲
為了給燈絲供電,選擇了一系列配置。必須討論一些困難。
因為前置放大器和功率管具有不同的燈絲電流,所以電阻器與一些燈絲串聯添加以繞過部分電流。
使用過程中電池電壓下降。完全充電后,每個電池最初為4.2V。它們快速放電到3.7V的標稱值,當它必須重新充電時,它們會緩慢降至3V。
管子有直接加熱的陰極,這意味著板電流流過燈絲,燈絲的負極側對應陰極電壓
帶電壓的燈絲方案如下所示:
電池(+)(8.4V至6V) - 》 1J29b (6V) - 》 1J29b//300ohms(3.6V) - 》 1J24b//1J24b//130歐姆(2.4V) - 》 1J24b//1J24b//120歐姆(1.2V) - 》 22歐姆 - 》電池( - )(GND)
其中//表示并聯配置和 - 》串聯。
電阻器繞過燈絲的額外電流和每級流動的陽極電流。為了正確預測陽極電流,需要繪制平臺的負載線并選擇一個工作點。
估算功率管的工作點
此管配有基本數據表,其中曲線繪制為45V的屏電網電壓。由于我對可以獲得的最高輸出感興趣,我決定在110V(完全充電時)運行功率管,高于45V。為了克服缺乏可用的數據表,我嘗試使用paint_kip實現管的spice模型,然后增加屏幕電網電壓,看看會發生什么。 Paint_kip是一個不錯的軟件,但需要一些技巧才能找到正確的值。使用五極管,難度級別也會增加。由于我只想粗略估計,所以我沒有花太多時間尋找確切的配置。測試臺是為了測試不同的配置而構建的。
OT阻抗:29k板對板或約。 AB類運行時為7k。
高壓:110V
經過一些計算和測試后,可以定義電網偏置電壓。為了實現選擇的柵極偏置,柵極泄漏電阻器連接到燈絲節點,其中節點的電壓與燈絲的負極側之間的差異。例如,第一個1J29b處于6V的B +電壓。通過將柵極漏電阻連接到1J24b級之間的節點,在2.4V時,所得到的柵極電壓相對于GND線為-3.6V,這與第二個1J29b的燈絲的負側看到的值相同。因此,第二個1J29b的柵極漏電阻可以接地,就像在其他設計中一樣。
如圖所示原理圖中,實現了一個相位逆變器。在這種情況下,其中一個管具有單位增益并反轉其中一個輸出級的信號。另一階段充當正常的增益階段。電路中產生的部分失真來自逆變器失去平衡并驅動一個功率管比另一個更難。選擇級之間的分壓器,使其僅在主體積的最后45度處發生。用示波器監測電路時測試的電阻器,可以比較兩個信號。
前置放大器階段
最后兩個1J24b電子管由前置放大器電路組成。兩者都具有相同的操作點,因為長絲是平行的。燈絲和地之間的22歐姆電阻提升燈絲負極側的電壓,產生較小的負偏壓。不是選擇平板電阻并計算偏置點和必要的陰極電壓和電阻,而是根據所需的增益和偏置調整平板電阻。
隨著電路的計算和測試,是時候制作它的PCB。對于原理圖和PCB,我使用了Eagle Cad。他們有一個免費版本,最多可以使用2層。由于我自己要蝕刻電路板,因此使用2層以上是沒有意義的。為了設計PCB,首先還需要為管創建模板。在一些測量之后,我可以確定引腳和管頂部的陽極引腳之間的正確間距。布局就緒后,就可以開始真正的構建了!
步驟3:焊接和測試電路
SMPS
首先焊接開關模式電源的所有組件。為了使其正常工作,需要正確的組件。
低導通電阻,高壓Mosfet(IRF644Pb,250V,0.28歐姆)
低ESR,高電流電感(220uH,3A)
低ESR,高壓儲能電容(10uF至4.7uF,350V)
0.1 ohm 1W電阻
超快高壓二極管(UF4004適用于50ns和400V,或任何更快的速度》》 200V)
因為我在較低電壓(8.4V至6V)下使用MAX1771芯片,所以我必須將電感增加到220uH。否則電壓會在負載下降。當SMPS準備就緒時,我用萬用表測試輸出電壓并將其調節到110V。在負載下它會下降一點,并且需要讀取。
管電路
我開始焊接跳線和組件。這里重要的是檢查跳線是否沒有接觸任何組件腿。在所有其他組件之后,將管焊接在庫側。焊接完畢后,我可以添加SMPS并測試電路。我第一次檢查了電子管板和屏幕上的電壓,以確保一切正常。
充電器
我在ebay上買的充電器電路。它基于TP4056芯片。我使用DPDT在電池的串聯和并聯配置以及與充電器或電路板的連接之間切換(見圖)。
步驟4:機柜,烤架和面板和完成
The Box
要裝上這個放大器,我選擇使用較舊的木箱。任何一個木箱都可以使用,但在我的情況下,我用電流表做了一個非常好的。電表沒有工作,所以我至少可以救出盒子并在里面建立一些東西。揚聲器固定在金屬烤架的側面,允許電流表在使用時冷卻。
管格柵
PCB與將管子固定在揚聲器的另一側,在那里我鉆一個孔,以便從外面看到管子。為了保護管子,我用鋁板做了一個小烤架。我做了一些粗糙的痕跡并鉆了一個小洞。在打磨階段,所有缺陷都得到了糾正。為了與面板形成良好的對比,我最終將其涂成黑色。
面板,打磨,調色劑轉移,蝕刻和再次打磨
面板與PCB類似地完成。在我開始之前,我對鋁板進行了打磨,使其具有更粗糙的碳粉表面。在這種情況下,400足夠粗糙。如果你想要你可以達到1200,但它是很多打磨,蝕刻后會有更多,所以我跳過了。這也消除了紙張之前的任何飾面。
我在光面紙上用碳粉打印機打印了帶鏡面的面板。后來我用普通鐵轉移了圖紙。根據熨斗,有不同的最佳溫度設置。就我而言,它是第二個設置,就在最大值之前。溫度。我在10分鐘內轉移它。大約,直到紙張開始變黃。我等著它冷卻下來并用指甲油保護板背。
有可能只是噴灑墨粉。如果您可以刪除所有紙張,它也會產生很好的效果。我用水和毛巾去除紙張。小心不要取出碳粉!因為這里的設計是倒置的,所以我不得不蝕刻面板。蝕刻中存在學習曲線,有時您的解決方案更強或更弱,但通常當蝕刻看起來足夠深時,是時候停止了。在蝕刻之后,我從200開始打磨它,然后上升到1200.通常,如果金屬形狀不好,我從100開始,但是這個需要并且已經處于良好狀態。我將砂紙紋理從200更改為400,400到600和600到1200.之后我將其涂成黑色,等待一天再用1200粒砂磨,只是為了去除多余的油漆?,F在我鉆了電位器的孔。為了完成它,我使用了一個透明的外套。
完成接觸
從揚聲器一側放置面板后,將電池和零件全部擰到木箱上。為了找到最佳的SMPS位置,我打開它并驗證了音頻電路受影響較小的地方。由于音頻電路板比盒子小得多,因此足夠的間距和正確的方向足以使EMI噪聲聽不見。然后將揚聲器擋板擰緊到位,放大器準備就緒。
一些注意事項
靠近電池端有一個明顯的音量下降,在我聽不見之前,但我的萬用表顯示高電壓從110V降至85V。隨著電池的加熱,電壓降也會降低。幸運的是,1J29b工作沒有問題,直到燈絲達到1.5V(2.4V 32mA設置)。同樣適用于1J24b,當電池幾乎耗盡時,電壓降降至0.9V。如果電壓降對您來說是個問題,則可以使用另一個MAX芯片轉換為穩定的3.3V電壓。我不想使用它,因為這將是該電路中的另一個SMPS,它可能會引入一些額外的噪聲源。
考慮到電池的使用壽命,我可以玩一整周,然后才能給它充電再次,但我每天只玩1到2個小時。
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