電源要乾淨??

這甚麼鬼話？講中文

現在許多電器都是電子電路

電子電路其實需要的是低壓直流電

但我們的市電是110V交流啊~~

所以就需要有整流變壓器了

現在看到的幾乎都是所謂的開關電源

開關電源屬於高頻變壓器

頻率隨便都有數十K

如果是一般電器或許沒什麼差別

但若是用在放大電路或高頻電器上就差很多了~~

這是我作實驗常用的三組電源

這是高功率Buck(降壓)+PWM(脈衝寬頻調整)

這是低功率Buck

這是鋰電Boost(升壓)

最近作調頻實驗發現在數千赫茲的聲音一直感覺有雜訊

但如果用電池(不調壓)或用低功率Buck就還好

用示波器看看就知道原因了~~

這是高功率Buck+PWM的波形，佔空比＜100%

佔空比100%

鋰電Boost，升壓狀態

原電壓(不升壓)

再試試古早的線性電源

這個有高頻脈衝的電源普通實驗沒感覺

但如果經過音訊混合再經過擴大機輸出之後

就不會是原本想要輸出的頻率

而是在這個頻率的高電位處產生了高頻雜訊

聲音聽起來就會很怪(失真)

至於多少頻率會受影響？

就和電源頻率還有輸出的音訊頻率如何疊加有關

這就是為甚麼高級音響的擴大機都堅持要用百年前就有的線性電源的原因之一

高科技一定好嗎？

老傳統老東西在某些地方就會展現出它存在的價值

開關電源模型電路

開關電源已經是現在電源供應器的主流

當然有好有壞，端看用在什麼地方

這個部分以後再說

從原理來講，開關電源和線性電源的差異主要在於

開關電源是用直流電的開和關來產生磁通量變化

線性電源則是用交流電的電流方向改變

因此開關電源在一次側其實有一半的時間是沒有功率的

交流電則是隨時都在提供功率

再者

線性電源是用一次側和二次側的線圈數來控制電壓的變化

因為交流電頻率固定

功率當然就取決於線圈本身可以乘載的功率大小

開關電源則是用開關的頻率和佔空比(開通的時間比率)來控制二次側的電壓

輸出功率不會是線圈負完全責任

所以線圈本身體積就可以小很多

雖然開關電源已經是主流

但電路原理很多人卻完全不了解

因為光是這個主題應該就可以開一門一學年的課

學問很深的啊~~

簡單來說

開關電源的「開和關」，動輒數十K的頻率

當然不會是機械式開關

而是利用電子頻率調整器或PWM來控制電晶體的「開和關」

線圈的二次端(輸出端)因為有一半時間沒有功率

所以電路設計也和一般的線性電源不同(橋式整流加濾波)

一般分為正激式和反激式

細節很難說得清楚，以後再另闢主題

可以先參考我的筆記

最後當然要接出電路觀察才是王道

正激式影片

反激式影片

正激式低頻+整流

正激式高頻+整流

反激式低頻+整流

反激式高頻+整流

漂亮的LC震盪電路_電路中的寄生電感

手邊有一塊貴森森明緯電源

作工非常好，貴得有道理的

發現背面的走線和一般電源有很大的不同

在165V的DC電容走線有許多焊點？這要幹嘛？

這就是人家細心的地方

這個電容的佈線剛好畫了一個圓

平常沒事，但電容快速放電時

這個圓就會相當於一個電感

電感會將突然增加的電流轉為磁能

當電流變小或消失時，磁能就會用電流的模式釋放出來

釋放出來的電流又對電容充電

電容又對電感放電...

如此兩著不斷充放電的結果就會產生一個高頻震盪

這個高頻震盪對電路的影響是很大的

我們做了一個示範的電路來模擬這個情況

將一個大電感和交流電容串接

再用示波器抓電壓的變化

用2V的DC先對電容充電

突然切斷電源，示波器就出現了這個漂亮的電壓震盪

最大電壓衝到將近220V!!(示波器用10倍探針連接)

因為電路上的所有元件都有阻抗

因此電壓越來越低，最後就歸零了

震盪的頻率和電容電感的大小有關

基本上容量越小，頻率就越高

但電源板上是直流電容啊

我們再試試看將CBB換成電解電容

結果不管一開始電源方向如何

LC震盪依然會發生(Why?)

電源正接(最大電壓約68V)

電源反接(最大電壓約95V)

再回到明緯這塊電源

工程師在佈線上面多了許多焊點(整體電阻不平均)就可以破壞電感的效能

LC震盪就可以降到最小

維持電源最佳的穩定性

學海無崖啊~~

慢慢學，總有搞懂的一天的...

電感的通直隔交

說完最佳男配角電容之後

最佳女配角電感就要上場了

女生基本上要比男生複雜許多...

電感串聯在電路上會吸收突然產生的電流波動

同時就會產生一個感抗

這個感抗跟電阻很像，會讓串聯在相同電路的燈泡變暗

但頻率必須很高，感值也要很大才可以看出效果

因為電感的本質還是一條導線

不像電容是隔離的兩個金屬板

因此電感無法像電容可以產生接近無限大的電阻

用市電的60Hz是做不出感抗效果的

少說也要數十K赫茲以上才有感覺

因此要先用555做出一個高頻電路

可以參考這篇

再將輸出的訊號經過NPN放大給燈泡

當然燈泡要串聯上一個大電感

就直接用20g，0.35mm的漆包線就可以了

影片前半部是低頻訊號

可以看到改變頻率對燈泡亮度是沒有影響的

因為頻率太低的情況下，電感就像是一條很長的導線而已

但如果更換成皮法等級的小電容

這時拉高頻率就可以看到燈泡變暗了

因為產生的感抗已經足以吃掉大部分的電壓

如果再將電感換成一般導線當作對照組

改變頻率對亮度是沒有影響的

這就是感抗的效果

眼見為憑啊~~

電容的通交隔直

電子電路中最重要兩個配角，電容與電感

這兩個男女配角在電子電路中的地位很多時候不亞於電晶體

尤其在高頻電路中更是突顯出他的重要性

電容在一般的用途中主要就是濾波

將不平整的電壓拉成一致(當然不可能拉成直線)

所以會和電路並聯

但在高頻的電子電路或交流電路

電容串聯會形成一個容抗

相關的數學可以參考這篇

實際上我們也可以用實驗做出直觀的效果

將電容和燈泡串聯，再連接上AC或DC

當連接AC時，燈泡會亮

而且電容越大，燈泡也越亮

也就是電容越大產生的容抗越小

330微法

220微法

100微法

但如果接上DC

不管容量如何，燈泡都不會亮了

也就是這個時候電容產生的阻抗幾乎無限大

我們稱為電容的「通交隔直」特性

在電子電路中也經常利用有方向性的電解電容這個特性

來隔離一個低電位

讓電路更加穩定

影片如下

改裝兩段式溫控烙鐵

之前改過無段溫控，可以看這篇

這次這支100W的大傢伙主要是要拿來塑焊

但100W有時真的太熱，連拿在手上都能感受到熱度

決定改成兩段溫控

最簡單的方法就是用半波整流

半波整流降功率的原理可以參考這篇

電路圖如下

二極體我只有1A的規格

雖然應該夠用，但避免發熱

還是並聯兩個更保險，反正保險不嫌多

加上一顆三段三P的開關就可以了

實際接法像這樣

烙鐵前端要先擴孔，讓開關剛好可以塞進去

最後調整一下線的長度就可以了

弄好就像市售的產品，毫無違和感

測試看看功率

全開功率約有81瓦

一段功率約41瓦

還可以直接OFF，不用拔電源

這樣就很好用了~~