一种电子管功放的高频交流电源控制电路
技术领域
本发明涉及音响功放领域，更具体地说，涉及一种电子管功放灯丝的供电电源控制电路。
背景技术
在音响的功率放大器（简称功放）领域，目前，按其功率放大器件区分，主要分为两种，即晶体管功放和电子管功放。电子管功放由于其功率小，大动态效果很弱，在晶体管功放出现后，由于晶体管功放具有成本低，体积小，而且功率大等特点，对于流行音乐特别是大动态具有很好的支持力度，而在主流市场上取代了电子管功放。但是，由于电子管功放也具有其独特的特色，如声音自然甜美，具有“胆味”，对于古典音乐能很好的再现，也得到一些发烧友的喜爱，还能保持一些市场。
常规电子管功放灯丝供电电源有三种，第一种供电电源为直接通过工频变压器降压提供所需的低压交流电源，第二种供电电源为通过工频变压器降压并整流滤波后提供低压直流电源，第三种供电电源为通过开关电源提供低压直流电源。由于电子管功放所用的核心功率放大部件为电子管，而电子管灯丝供电需低压大电流的特性，采用上述三种方式供电存在以下不足之处：采用第一种供电电源的有交流哼声（即工频干扰）；采用第二种供电电源和第三种供电电源存在功率因数低、效率低的问题，而且低压直流电源都会产生偏转磁场而影响电子流发射、衰弱电子发射动能而降低了电子管的使用寿命。
发明内容
为解决现有电子管功放灯丝供电电源存在的上述缺陷，本发明提供一种可为电子管功放的电子管提供高频交流电的高频交流电源控制电路。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种电子管功放的高频交流电源控制电路，包括为电子管提供电源的高频交流电源，高频交流电源包括顺序连接的π型滤波电路、整流电路、滤波电路、负载电路、电子管，以及上电启动电路和振荡电路，所述上电启动电路和振荡电路控制负载电路工作；其特征是：π型滤波电路与市电连接，上电启动电路的输入端与滤波电路连接，上电启动电路的输出端与振荡电路的控制端连接，振荡电路的输入端与滤波电路连接，振荡电路的输出端与负载电路的输入端连接；
所述上电启动电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第六电容、第七电容、双向触发二极管和第一二极管；第一电阻、第二电阻和第七电容依次串联，第一电阻连接在整流电路直流输出端的电源正端，第七电容连接在整流电路直流输出端的电源负端；第六电容并联在第一电阻和第二电阻组成的串联体两端之间；双向触发二极管一端连接在第二电阻和第七电容的串联节点上，双向触发二极管的另一端作为上电启动电路输出端；第一二极管的正极连接在第二电阻和第七电容的串联节点上；
所述振荡电路包括第四电阻、第五电阻、第三二极管、第四二极管、第一三极管、第二三极管、第八电容、第九电容、第五二极管、第六二极管和第一变压器；第一变压器的原边包括初级绕组，第一变压器的副边包括第一次级绕组和第二次级绕组；
其中，第一变压器的第一次级绕组的同名端通过第四电阻与第一三极管的基极连接，第五二极管和第八电容均并联在第一三极管集电极和发射极之间，第三二极管并联在第一三极管的基极和发射极之间；第一次级绕组的非同名端与第一三极管发射极连接；
其中，第一变压器的第二次级绕组的非同名端通过第五电阻与第二三极管的基极连接，第六二极管和第九电容均并联在第二三极管集电极和发射极之间，第四二极管并联在第二三极管的基极和发射极之间；第二次级绕组的同名端与第二三极管的发射极连接；
其中，第一三极管的集电极与整流电路直流输出端的电源正端连接，第一三极管的发射极和第二三极管的集电极连接，第二三极管的发射极与整流电路直流输出端的电源负端连接；双向触发二极管的上电启动电路输出端通过第三电阻与第二三极管的基极连接；第一二极管的负极与第二三极管的集电极连接；
所述负载电路包括第二变压器、第十电容和第十一电容；其中第一变压器的初级绕组的非同名端连接在第一三极管的发射基和第二三极管的集电极之间，第一变压器的初级绕组的非同名端连接在第二变压器的初级绕组的一端，第二变压器的初级绕组另一端连接在第十电容和第十一电容之间；第十电容和第十一电容依次串联在整流电路的直流输出端的电源正负端之间。
进一步优选地，所述π型滤波电路包括第一电容、第二电容、第一共模电感、第三电容和第四电容；第一电容并联在第一共模电感的电源输入端，第二电容并联在第一共模电感的电源输出端；第三电容和第四电容分别并联在第一共模电感的电源输出端母线与地线之间，用以滤除母线上面共模干扰。
进一步优选地，所述整流电路包括整流桥，整流桥的交流输入端与第一共模电感的电源输出端连接。
进一步优选地，所述滤波电路包括均并联在整流桥输出端之间的第一电解电容、第二电解电容和第五电容。
进一步优选地，所述第一共模电感的电源输入端母线串联有熔断器。
进一步优选地，所述第二变压器的次级设有3组输出绕组，分别为第一输出绕组、第二输出绕组、第三输出绕组，第一输出绕组、第二输出绕组、第三输出绕组分别与各自对应的电子管连接，向对应的电子管输出高频交流电源。
方法原理：电路上电后，经过π型滤波电路、整流电路、滤波电路进行整流滤波得到310V直流电压，并为第十电容和第十一电容充电；同时，整流后的310V直流电压经过上电启动电路的第一电阻和第二电阻对第七电容充电，当第七电容电充到指定电压后双向触发二极管导通，经过第三电阻使第二三极管正偏导通，此时由于第一变压器的反馈作用第一三极管为截止状态；第二三极管导通后，第七电容通过第一二极管进行放电，第七电容上的电压迅速减小，流过第二次级绕组的电流减小，引起第二次级绕组上负下正的电压，根据同名端的原理第一次级绕组得到上正下负电压，从而使第一三极管迅速饱和导通；同时由于第一变压器的反馈作用，使第二三极管迅速截止状态；由此周而复始形成高频振荡方波，高频振荡的方波经过第一变压器的初级绕组升压输出给第二变压器进行变压，从而在第二变压器的输出端得到电子管功放灯丝所需的高频交流电源。
由上可知，相对于现有技术，本发明具有如下的优点：整个方法中，采用新型的电子管灯丝电源供电方式，电路结构简单、高效，设计合理，关键功率器件保护措施周详；通过高效率、高频率、既不影响音质又不影响电子管寿命的高频交流电源，有效地解决了现有技术中各种电源存在交流哼声、功率因数低、效率低的问题；同时还解决了低压直流电源产生偏转磁场而影响电子流发射、衰弱电子发射动能而降低了电子管的使用寿命的技术问题。
附图说明
图1为本发明的优选实施的电路原理框图。
图2为本发明的优选实施的电路原理图。
图3为π型滤波电路、整流电路和滤波电路的电路原理图。
图4为上电启动电路的电路原理图。
图5为振荡电路和负载电路的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和优选的实施方式，对本发明及其有益技术效果进行进一步详细说明。
需要说明，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该技术特征。
参见图1~图5，本发明优选实施的电子管功放的高频交流电源控制电路，包括为电子管提供电源的高频交流电源，高频交流电源包括顺序连接的π型滤波电路11、整流电路12、滤波电路13、负载电路14、电子管17，以及上电启动电路15和振荡电路16，所述上电启动电路15和振荡电路16控制负载电路14工作；其特征是：π型滤波电路11与市电10连接，上电启动电路15的输入端与滤波电路13连接，上电启动电路15的输出端与振荡电路16的控制端连接，振荡电路16的输入端与滤波电路13连接，振荡电路16的输出端与负载电路14的输入端连接；
参见图2、图4，优选地，所述上电启动电路15包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第六电容C6、第七电容C7、双向触发二极管D2和第一二极管D1；第一电阻R1、第二电阻R2和第七电容C7依次串联，第一电阻R1连接在整流电路12直流输出端的电源正端，第七电容C7连接在整流电路12直流输出端的电源负端；第六电容C6并联在第一电阻R1和第二电阻R2组成的串联体两端之间；双向触发二极管D2一端连接在第二电阻R2和第七电容C7的串联节点上，双向触发二极管D2的另一端作为上电启动电路15输出端；第一二极管D1的正极连接在第二电阻R2和第七电容C7的串联节点上；
参见图2、图5，所述振荡电路16包括第四电阻R4、第五电阻R5、第三二极管D3、第四二极管D4、第一三极管Q1、第二三极管Q2、第八电容C8、第九电容C9、第五二极管D5、第六二极管D6和第一变压器T1；第一变压器T1的原边包括初级绕组NP，第一变压器T1的副边包括第一次级绕组NS1和第二次级绕组NS2；
参见图2、图5，其中，第一变压器T1的第一次级绕组NS1的同名端通过第四电阻R4与第一三极管Q1的基极连接，第五二极管D5和第八电容C8均并联在第一三极管Q1集电极和发射极之间，第三二极管D3并联在第一三极管Q1的基极和发射极之间；第一次级绕组NS1的非同名端与第一三极管Q1发射极连接；
参见图2、图5，其中，第一变压器T1的第二次级绕组NS2的非同名端通过第五电阻R5与第二三极管Q2的基极连接，第六二极管D6和第九电容C9均并联在第二三极管Q2集电极和发射极之间，第四二极管D4并联在第二三极管Q2的基极和发射极之间；第二次级绕组NS2的同名端与第二三极管Q2的发射极连接；
参见图2、图5，其中，第一三极管Q1的集电极与整流电路12直流输出端的电源正端连接，第一三极管Q1的发射极和第二三极管Q2的集电极连接，第二三极管Q2的发射极与整流电路12直流输出端的电源负端连接；双向触发二极管D2的上电启动电路15输出端通过第三电阻R3与第二三极管Q2的基极连接；第一二极管D1的负极与第二三极管Q2的集电极连接；
参见图2、图5，所述负载电路14包括第二变压器T2、第十电容C10和第十一电容C11；其中第一变压器T1的初级绕组NP的非同名端连接在第一三极管Q1的发射基和第二三极管Q2的集电极之间，第一变压器T1的初级绕组NP的非同名端连接在第二变压器T2的初级绕组的一端，第二变压器T2的初级绕组另一端连接在第十电容C10和第十一电容C11之间；第十电容C10和第十一电容C11依次串联在整流电路12的输出端的电源正负端之间。
参见图2、图5，优选地，所述π型滤波电路11包括第一电容C1、第二电容C2、第一共模电感L1、第三电容C3和第四电容C4；第一电容C1并联在第一共模电感L1的电源输入端，第二电容C2并联在第一共模电感L1的电源输出端；第三电容C3和第四电容C4分别并联在第一共模电感L1的电源输出端母线与地线之间，用以滤除母线上面共模干扰。此处的地线，指的是机壳地。
参见图2、图3，优选地，所述整流电路12包括整流桥DB1，整流桥DB1的交流输入端与第一共模电感L1的电源输出端连接。
参见图2、图3，优选地，所述滤波电路13包括均并联在整流桥DB1输出端之间的第一电解电容EC1、第二电解电容EC2和第五电容C5。
参见图2、图3，优选地，所述第一共模电感L1的电源输入端母线串联有熔断器FU。
参见图2、图5，优选地，所述第二变压器T2的次级设有3组输出绕组，分别为第一输出绕组OUT1、第二输出绕组OUT2、第三输出绕组OUT3，第一输出绕组OUT1、第二输出绕组OUT2、第三输出绕组OUT3分别与各自对应的电子管连接，向对应的电子管输出高频交流电源。
各电路补充说明如下：
参见图3，接头CN1为市电10（如220V交流电）接口，第一电容C1和第二电容C2为X电容，第一共模电感L1为共模电感，第一共模电感L1与第一电容C1、第二电容C2组成π型电路，第三电容C3和第四电容C4为Y电容，整流桥DB1为全波整流桥，第一电解电容EC1、第二电解电容EC2和第五电容C5为耐高压的滤波电容。
参见图4，第一电阻R1和第二电阻R2串联后再与第六电容C6并联，组成降压启动电路，可在一定程度上减少过电压所带来的损害。
参见图4，第一二极管D1为放电二极管，单向导通作用为第七电容C7进行放电。
参见图5，第一变压器T1为振荡反馈变压器；第二变压器T2为高频逆变变压器。
参见图5，第四电阻R4为第一三极管Q1的启动电阻，第八电容C8为谐波吸收电容，第五二极管D5为续流二极管。
参见图5，第五电阻R5为第二三极管Q2的启动电阻，第九电容C9为谐波吸收电容，第六二极管D6为第二三极管Q2的续流二极管。
参见图5，第一三极管Q1的发射极和第二三极管Q2的集电极连接，即第一三极管Q1和第二三极管Q2串联连接；第一三极管Q1的发射极第二三极管Q2均为NPN型三极管。
参见图5，第十电容C10和第十一电容C11电容串联功能是：将220V交流电经π型滤波电路11、整流电路12和滤波电路13整流滤波后，在第十电容C10、第十一电容C11两端得到空载310V的直流电压，为后面的高频逆变变压器第二变压器T2提供工作电源。
使用方法和工作原理说明如下：参见图2，根据实际情况选取元器件参数，将图2公开电路原理图制成电路板，安装在电子管功放中；电路上电后，电流经过保险管FU后再经π型电路和第三电容C3、第四电容C4滤除毛刺干扰，然后经过整流桥DB1整流后，再经第一电解电容EC1、第二电解电容EC2和第五电容C5滤波，得到310V直流电压后为第十电容C10和第十一电容C11充电；
同时，整流后的310V直流电压经过第一电阻R1和第二电阻R2对第七电容C7充电，当第七电容C7电充到指定电压后双向触发二极管D2导通，经过第三电阻R3使第二三极管Q2正偏导通，此时由于第一变压器T1的反馈作用第一三极管Q1为截止状态；
第二三极管Q2一旦导通，则第七电容C7通过第一二极管D1进行放电，第七电容C7上的电压迅速减小，流过第二次级绕组NS2的电流减小，引起第二次级绕组NS2上负下正的电压，根据同名端的原理第一次级绕组NS1得到上正下负电压，从而使第一三极管Q1迅速饱和导通；同时由于第一变压器T1的反馈作用，使第二三极管Q2迅速进入截止状态；
由此周而复始形成高频振荡方波，高频振荡的方波经过第一变压器T1的初级绕组NP升压输出给第二变压器T2进行变压，从而在第二变压器T2的输出端得到电子管功放灯丝所需的高频交流电源。
本发明的创新点在于高频交流电源在电子管功放中的电子管点灯的应用，上述说明内容中，电路中所选的各元器件的具体型号、参数，可根据实际使用情况互相匹配调整，属于现有技术中常用的技术，对属于现有技术中常规使用的内容，如结构和工艺，为了节省篇幅，不再赘述。未揭示的加工工艺和零件，按现有技术的常规技术处理即可。
根据上述说明书及具体实施例并不对本发明构成任何限制，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的控制思路及方法以不同的方式实施或转变，也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。
