如何制作一個電池供電的電子管放大器

步驟1：選擇管，變壓器，電池和高壓電源

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(jié)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(yōu)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(shè)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(yōu)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(shù)，否則需要一些數(shù)學(xué)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(shù)（從左側(cè)開始）：

主要的725-1025-1425-2025-2925和次級的48-66-96轉(zhuǎn)。

這里可以看到2.5W水龍頭幾乎在中間，一側(cè)有1425轉(zhuǎn)，另一側(cè)有1500轉(zhuǎn)。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?，F(xiàn)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(shù)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(lián)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(guān)電源（SMPS）。使用這種SMPS，我能夠?qū)碜噪姵氐碾妷撼艘愿哌_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(xiàn)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(xì)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(lián)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(biāo)稱值，當(dāng)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(fù)極側(cè)對應(yīng)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(lián)配置和 - 》串聯(lián)。

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(yù)測陽極電流，需要繪制平臺的負(fù)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(shù)據(jù)表，其中曲線繪制為45V的屏電網(wǎng)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(shù)據(jù)表，我嘗試使用paint_kip實現(xiàn)管的spice模型，然后增加屏幕電網(wǎng)電壓，看看會發(fā)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(gòu)建的。

OT阻抗：29k板對板或約。 AB類運行時為7k。

高壓：110V

經(jīng)過一些計算和測試后，可以定義電網(wǎng)偏置電壓。為了實現(xiàn)選擇的柵極偏置，柵極泄漏電阻器連接到燈絲節(jié)點，其中節(jié)點的電壓與燈絲的負(fù)極側(cè)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(jié)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(fù)側(cè)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(shè)計中一樣。

逆變器

如圖所示原理圖中，實現(xiàn)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(zhuǎn)其中一個輸出級的信號。另一階段充當(dāng)正常的增益階段。電路中產(chǎn)生的部分失真來自逆變器失去平衡并驅(qū)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(fā)生。用示波器監(jiān)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(fù)極側(cè)的電壓，產(chǎn)生較小的負(fù)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(jù)所需的增益和偏置調(diào)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(shè)計PCB，首先還需要為管創(chuàng)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(gòu)建了！

步驟3：焊接和測試電路

SMPS

首先焊接開關(guān)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(dǎo)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(fù)載下降。當(dāng)SMPS準(zhǔn)備就緒時，我用萬用表測試輸出電壓并將其調(diào)節(jié)到110V。在負(fù)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(cè)。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(lián)和并聯(lián)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(cè)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(cè)，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(diào)色劑轉(zhuǎn)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(zhuǎn)移了圖紙。根據(jù)熨斗，有不同的最佳溫度設(shè)置。就我而言，它是第二個設(shè)置，就在最大值之前。溫度。我在10分鐘內(nèi)轉(zhuǎn)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(chǎn)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(shè)計是倒置的，所以我不得不蝕刻面板。蝕刻中存在學(xué)習(xí)曲線，有時您的解決方案更強或更弱，但通常當(dāng)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(jīng)處于良好狀態(tài)。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(xiàn)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(cè)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(zhǔn)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(shè)置）。同樣適用于1J24b，當(dāng)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(zhuǎn)換為穩(wěn)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。