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  如果您經常地喜歡裝製擴大機,測試儀器或其他電子組件的時候,一部電壓可調,並有穩壓,限流及紋波濾除的電源供給器,可以給您許多方便。

  這類電源供給器,在市上當然不乏成品供應,但是如就性能和售價來看,這些成品不是售價太高(因其銷售對象為生產單位而非一般業餘愛好者),便是失之簡陋,因此一般業餘者試製電源供給器的人相當多。在本刊前兩期中,白金弘先生連載了一篇有關電源供給器的設計介紹,在線路原理之分析上雖已極其詳盡,唯在實際製作技法上則失之於簡。因響技術編者遂矚筆者就這方面撰寫一篇介紹。以下就在實際製作上常遇到的一些問題報告如下:

電壓、電流該多少?

  一般想做第一部(以前沒有用過)電源供給器的人,常常會有一種想法,認為供給器能供給的電壓由零起愈高愈好,電流也愈大愈好,至少0~50伏/5安培是必須的,再不然最低限度也要有0~35伏/3A,如果是0~25伏/2A就嫌其太小了,就某方面來說,只要有一部範圍相當寬裕的供應器,便可供為許多用途使用,那當然是非常理想的。然而在實際製作或使用時,卻未必經濟。因此,在這方面,我們要有以下的看法: 

  就線路理論上說來,雖然增大控制範圍,並無顯著的困難,即如本刊前兩期中,由白先生所繪的線路,最大極限可做到0~60伏/6A。可是此時您應當注意60伏6A的供給功率至少360瓦以上,這麼大的變壓器可能使得機身變得笨重而使用不便。全電壓及全電流值一大,低電壓低電流檔的性能穩定性即相對降低,製作成本大幅增高。

  因此之故,最聰明的辦法是視自己最常用的範圍及要求(需要60伏6A的線路,對電壓穩定性及紋波率的要求一定很寬),分別製作兩部電源供給器,一部是由零起到25或35伏2A或3A,另一部專供30伏以上大電流使用,這樣不僅在製作成本及使用上,都有兩全其美的好處。

雙電源供應的問題: 

  由於OCL擴大機的普遍,加上OP Amp的流行,單電源供給似乎不能適應目前的需要了。在需要雙電源供給時通常有兩種方法,一是利用單電源供給器兩組串連,另外就是使用同步控制的雙電源供給器。前者不管是兩部裝在一起或是分開來,都不過是一而二,二而一的事(一如立體聲擴大機一般),而後者在線路上就比較複雜,筆者在撰寫此文時,曾與白金弘先生研究,據悉,他在製成上期所介紹的線路之後,接著希望能就此線路改成同步控制的雙電源供應器,此時只要多加一組主電源部分及兩個指示表,製成一個接合器(Adapta)放在原有的機器,並用少數連線在背後連接便成了。其他如輸出接點,控制器仍在主供給器上。當然非常理想,讀者們不妨等待。

變壓器的繞製: 

  為了討論實際的製作,筆者不想繞圈子,而就白先生的線路來討論,況且這個線路已由音響技術社仿Trio PR-625的樣子,製成相當夠水準的機箱面板,連同電表都特別訂製了,對需要自製的讀者來說,更是方便已極。

  裝製這個線路,第一個將遇到的問題,是變壓器怎樣繞。在本線路前,變壓器的次級圈計分三組,最上面一組為10V 150mA,這組完全是為供給一只限流用的SCR使用,所已不管此電源供給器的控制範為怎樣變化,此一繞組都無需變更。

  下面一組12伏500mA之電源,主要為供給副穩壓器使用,由於副穩壓器使用了一組340-12的穩壓IC,此電源並據340-12的需要而定的,在線路設計上說來,即使主變壓器的控制範圍大到0~60伏/6A的程度,副穩壓器仍無需變更。當然,副穩壓器不必一定使用340-12,用uA723或白先生初次設計的線路也可以,那時,繞組可依實際需要而定。

  在變壓器中,最要注意的就是主電源供給繞組。因為這個繞組必須設計得恰到好處,否則不是電流太小穩定不佳,就是在低電壓大電流工作時,容易燒毀晶體。以一般規格準確的變壓來說,要製作35V/2A的供給器,只要繞道35V/2A便足夠了,太大或太小均非所宜,而最安全的方法,乃是先做一次直流負載試驗。其接法如圖(一)所示。要領為調整可變電阻,觀察在某一電流時之電壓值,此一測試並最好持續一個小時以上。

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怎樣變更規範: 

  本電路在理論上可以做到60伏/6A,所謂理論,實際不過考慮兩個輸出晶體(2N3055)的能耐之上,因為3055的規範大致為60伏,若電流加大,即非串聯三五只不可。否則當50伏/6A輸出時,雖然一個晶體也可忍受(因內部壓降極小,而3055的Icmax為15A)但如果是在5伏或更低電壓工作時,沒有負載,自然只有電壓表以及270歐姆電阻到電位器上極微量的電流,而當加上負載使電流加大後,大部份功率便依靠3055來耗散,50V/6A的規範,當電壓接近最小,電流接近最大的時候,3055上耗散功率即可能高達360瓦,360瓦至少得用6個到10個3055吧!

  增加供電流及供電壓,除了加大變壓器及多串輸出晶體之外,輸出電表的量限同時也要考慮,一般地說來,由於設計上的預留餘裕,換句話說我們所繞的變壓器,在規格上通常會較實際需要大一點點,而且控制器的設計,也不是當向右旋盡時電壓為最高之35伏。因此輸出表頭最好稍稍大一些,例如35V/3.5A的供應器,最好使用40伏/4A的,但也不必太大,因為太大時會壓縮了低檔的刻劃降低讀數的準確性。

表頭的選擇及改裝: 

  在這個電路裡,一共使用了兩個電表,市上雖有形形色色各種表頭可以買到。其規格卻未必一定能夠適合所需(例如常見的有30伏或50伏,而很少見35伏40伏的)在這種情形下,買回來的表頭就需要改裝一下。置於改裝的方法,第一先要確認表頭本身的靈敏度及直流阻值,這兩項資料最好在購買時即詢問清楚,否則由電壓表上的串連電阻還容易推斷表頭數據,電流表就比較困難了。下面以一個1mA 600Ω型的表頭,改裝為40伏及4A電壓表的例子供為參考:

一、刻度的繪製: 由於直流電壓電流表的刻劃都是線性的,所以繪製起來比較簡單,不過仍有兩點必須注意: 

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  錶針的擺動範圍: 通常是90度,但也有超過的,事先應予確認,然後才根據此夾角取出所需刻劃。

  錶針擺動的圓心及所形成的弧: 有了圓心才能繪出一個一定夾角圓弧,有了一定夾角弧才能繪製正確的刻劃。

  在實際繪製刻劃時,當然不必使用以錶針擺動為圓心的弧線,通常如能把弧度減小一些(半徑加長),刻劃便不會變得那樣呆板(很多高級VU表其刻劃基線為一直線)。

  以上要點說起來簡單,實際做來並不容易,因為這個表板不能只劃在紙上(容易伸縮,且不美觀)。音響技術社為配合這個電源供給器的要求,以特別用陽極處理照相製作了部份40伏4A的錶板,準備洽請儀表行改裝供應讀者。

二、串並聯電阻的更換: 1mA的表頭,可製成電壓錶也可以製成電流表,其中差亦只是電流表用分流法並聯電阻,電壓表用分壓法串聯電阻。

  我們既已有了1mA/600Ω的規格,便可以用歐姆定律簡單地求出串或並聯電阻值: 

  電壓表    串聯電阻

  25V     24.4K

  30V     29.4K

  35V     34.4K

  40V     39.4K

  50V     49.4K

  電流表    並聯電阻

  1   A      0.599Ω

  1.5A      0.399Ω

  2  A      0.3Ω

  3   A      0.2Ω

  4   A      0.15Ω

  由上表看出之電阻值,當然不是常用阻值,因此最好到儀表行去訂製較為省事,否則自己改製,精確度難有把握。

控制器的安排

  一套設計優秀的線錄,是否能充分發揮其功能,除去裝配技巧之外,端在控制器的安排上,控制器的安排,實際關係到音響技術主編唐凌兄常提到的系統設計的問題。

  即以本線路來說,從白先生所發表的線路看來,在面板上,只要有電源開關電壓調整限流設定復原按鈕(Push to Reset)等幾個控制便可以了,但是這樣簡單的控制在使用上的不便是可以想像的。以下是由音響技術社所設計的面板上幾個控制器即開關接法:

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電源及直流輸出開關: 所稱電源即指AC輸入而言,當AC打開後,全機便處於工作狀態,但並無直流輸出。設置這一工作狀態的主要目的乃是在使用中無需頻頻切斷電源,或將輸出線取下,而只要扳動一個輸出開關即可。此一電源與直流輸出控制器可用二路三擲開關來裝配,第一回路為AC,即在第②③接點時AC接通,第二回路之地接點可並在限流的SCR的兩端,使得必須開到時,才有電壓輸出。

限流設定鈕: 在限路上,此設定鈕由一只10K的電位器擔任,其兩端之電壓取自串聯於輸出端的2歐姆電阻及電流表壓降上,由10K電位器分壓而觸發SCR導通。此電流設定鈕可有兩種安排方式,一是將電位器改為多段開關,並事先設定好各段之分壓電阻,使其限流切斷點分別為50mA/100mA/200mA/500mA/1A/2A等,並直接明確在面板上標出。另一為臨時設定法,亦即利用一按鈕開關,使直流輸出接上一事先設定之負載(例如8歐姆),然後逐漸升高電壓,測出限流點,再行修正限流電位器,可得最精確的限流點。

限流復原開關: 限流作用發生後,SCR導通,使Q123呈截流狀態,而至輸出降為零,此時若欲使輸出回復,只要按下Push to Reset,使SCR兩端電壓消失即可,此開關為任一種按下為ON鬆手為OFF之開關即可。

電壓調整鈕: 本機調整電壓的原理,乃是由一5K電位器去控制一組差動放大器,調節Q3之偏流,粗略地看來,這是一個極不穩定的設計,而事實上,由於5K電位器取自輸出電壓,是以它有極大的直流回授量,以鎖住輸出電壓,但即使如此,以一旋角不及270°之電位器控制由0至40伏的電壓,在低電壓部份恐仍不易調準,是以補以一個電壓微調鈕,此微調鈕之簡單接法,為在5K電位器下端再並一約為500歐姆之可調電阻,而正規的接法圖則應先使5K電位器先變成雙連型,以免電路特性之變異。控制亦較精確。

輸出排: 本機在面板上之輸出排計有三個接點,分別刁柱為+ GND 及-。因本機在內部並未與機殼接地,是故可以視所需電源之為正為負而決定接地電位。如此安排使使用上獲得較高的安全度,而且當需要正負雙電源供給時,串聯使用亦非常方便。

  除去面板上有輸出排外,背板上亦預留了接線的位置,這些接線排可供為特殊用途時,依用途自行配線,所謂特殊用途,例如外加主電源經本器穩壓,或如前述,當本機加上另一附件而成為正負雙電源供給時兩機間的配線使用。

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轉載音響技術第6期 JUNE. 1976 實驗室用電源供給器的裝製技巧/單解明

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