灯丝恒流源套件装机说明摘自:
www.diyzone.net 作者:TONY1221
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真空管灯丝以电压源供电时,在灯丝刚通电的初期,会有较高的脉冲电流,约一段时间后才降至正常的导通电流,这个脉冲电流维持的时间或许\极为短暂,以小弟所观察到的12AX7、12AT7、12AU7为例,大约会有1秒钟左右的脉冲电流时间,灯丝若能以恒流源供电,灯丝通电初期的脉冲电流问题就可以获得解决,对于延长真空管寿命有不少帮助。
DZ这次推出的灯丝恒流源对于灯丝而言,不单是直流稳压供电,还是更为高阶的恒流设计,提供灯丝非常稳定的电流,比较容易获得寂静的背景,避免感应交流哼声的机会,无论是用于小信号放大管或功\率管,甚至是阴极直热管,都有很不错的效果。
这个恒流源基本上就只是诸如LM317之类可调式三端稳压IC的标准应用,DZ的套件规划则是采用输出电流更高的LM1084担纲,以应付更高的灯丝电流需求。事实上,这个电路并不复杂,由网兄自行备料架设一点也不困难,但DZ所规划整合的这个改机小道具,倒是方便不少无暇洗PCB的网兄,也省掉搭棚走线之苦。更重要的是,美观、用料高级,彻底实践模块化的概念。
图说:LM1084恒流源的输出电流由R的数值所决定,输出电流=Vref / R =1.25V / R。
电路简洁效果佳
全机电路相当简洁,交流电源经桥式整流与滤波电容后变成直流电以供应LM1084所需,改变R的电阻值即可改变恒流源输出电流。或许\有网友会问,为什么不使用可变电阻调整?乍看之下,若以大功\率的可变电阻来取代这个R,虽然在调整电流时极为方便,但并不太实际。
除了体积与价格的考虑外,市面上有没有容易取得的现货也是个问题。万一调整不当,过大的恒流源输出电流反而使得灯丝提早归西!此外,由于通过此处的电流不低,如果使用VR可变电阻时,可靠性堪虑,还不如用固定电阻来的较为可靠。虽然必须针对各种真空管设定不同的电阻值有点麻烦,但为了长治久安,为了性能,这一切都是值得的。
在PCB上预留了3个并联电阻孔位,这是要让使用者可以方便的利用可以取得的固定电阻并联,调配出适当的电阻值。并联电阻的数值有多种取法,以方便取得的固定电阻为优先考虑,当然必须依照输出电流大小来选用适当规格的电阻,顺道整理出DZ常用真空管的电阻设定供各位参考。(编注:套件提供的是24奥姆与27奥姆的电阻各五个,DALE RN60D规格)
图说:本表仅供参考。尽管灯丝恒流源属于比较高阶的DIY应用,提供远比传统灯丝电压更为优异的效果,但只要阅\读本文,就可以轻易掌握计算方式,选择正确的电阻数值。
图说:12AX7、12AT7、12AU7、5687这类双三极管灯丝有两种接法,在此就不再详述,总之配合灯丝接法设定适当的电流。
电路安装上说实在没什么好写的,安装焊接应该两三下就清洁溜溜,特别注意一下桥式整流与电解电容极性是否正确安装即可。DZ所推出套件中的旁热式真空管,常可见到的以两个串接的51奥姆平衡电阻并于灯丝上,以交流点灯时,平衡电阻稍可降低感应交流哼声,相对的,这组平衡电阻也是会吃电流的负载,以直流恒流源点灯时,就未必需要平衡电阻,网兄可将一个51奥姆拆除,切断这个额外分流的回路,只留下一个51奥姆用来维持灯丝与阴极有一个明确的电压差,若是遇到旁热式真空管灯丝旁并未LAYOUT平衡电阻,如仿PV3就是如此,也请自行将灯丝一端连结至一个参考点,使得灯丝与阴极有一个明确的电压差。
维持合理的压差
灯丝特性与电阻极为类似,流通一定电流会在灯丝两端产生一定的压降,LM1084稳定工作时需要维持一定程度以上的压差,在电阻两端会产生DC 1.25V压降,变压器次级电压接上高负载时也会吃掉不少电压,将变压器次级接上恒流源与灯丝,实际整流滤波后的直流电压必须要能满足以上的需求,总不能以AC 6.3V输入,虽然经过了恒流源电路,要来点12.6V的灯丝也是无法正常工作;另外以AC 6.3V输入,经过恒流源电路,仍然无法使6.3V的灯丝稳定工作,考虑台电供应的交流市电会有微幅变动,建议最少维持VIN与VOUT之间有3V-5V以上的压差较理想,不过越高的压差,LM1084消耗的功\率也会增加,对于一般小信号管灯丝而言,以AC 12.6V输入恒流源电路,大致上都没问题。
为求谨慎起见,我们在此提供几个使用灯丝恒流源套件的使用准则,以12AX7为例:
1. 先取得真空管的灯丝电压与电流,12AX7的灯丝电压为6.3V、灯丝电流为0.3A(300mA)。
2. 先计算R电阻。R=1.25V/0.3A=4.17奥姆。
3. 估计R的功\率消耗。P=1.25V*0.3A=0.375W。
4. 在PCB的规划上,R是由R1、R2、R3三个电阻并联而成,如果您刚好有4.17奥姆电阻,承受功\率又在0.375W以上,那只要放在R1的位置上即可。当然,也可以如DZ的建议,使用两个24奥姆与一个27奥姆并联,取得接近的数值。
5. 决定灯丝恒流源套件的AC输入电压。以6.3V的灯丝电压为例,输入的『直流电压』应该高于6,3V,建议压差至少3~5V,譬如6.3V+5V=11.3V。此时AC输入电压应该为11.3V/1.414=8V。(整流滤波前后的差距为1.414倍)
因此建议使用的AC输入电压为8V以上,换言之,9V、12V均可。那电压可以更高吗?当然可以,但如果电压越高,则在LM1084上的热消耗也会越高,换言之,散热片更热。行文至此,这个灯丝恒流源套件的讲解也算告一段落,身为DIY玩家的您,曾经替灯丝打造一个恒流源吗?不妨动手一试吧,相信这种风靡欧美、日本的玩法一定可以让您惊艳不已!
灯丝恒流源套件参考数据
灯丝恒流源套件完整零件表(EXCEL格式)
灯丝恒流源套件完整电路图(PDF格式)
灯丝恒流源套件供应计划
身为管机玩家,您用什么方式来处理真空管的灯丝?直流稳压、还是交流?公认点灯丝最优异的作法,不是直流稳压、更不是交流,是利用恒流源!利用恒流源来处理真空管灯丝,除了在音质上拥有无与伦比的优势之外,更能延长真空管的使用寿命,避免上电瞬间对灯丝造成的脉冲冲击,对于日渐稀少或单价甚高的古董铭管来说,灯丝恒流源套件是不可或缺的DIY配件。
这款由DZ规划的灯丝恒流源套件可输出最高电流达5A,并可透过更换固定电阻的方式调整输出电流(请参考DZ相关装机报告),无论您打算供应的真空管是小型讯号管或大型功\率管,本套件均可顺利搭配使用。灯丝恒流源套件的电容采用3300uF/100V两只与RIFA PEH450 4.7uF/400V电容担任旁路工作,可承受一般管机高温、高电流的操作环境条件。