電源緩衝啟動器

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版主: Jeff, Korping_Chang

電源緩衝啟動器

文章wensan 發表於 週五 1月 16, 2004 6:19 pm

電源緩衝啟動器是後級放大器必備的裝置,
尤其是音響迷喜歡將濾波電容加得很大,
所以更需要電源緩衝啟動器!
其重要性不亞於喇叭保護器。
但是裝喇叭保護器的人很多,
裝電源緩衝啟動器的人卻很少。
上次本想用便宜的單晶片微控制器規劃一個電源緩衝啟動器,
但是好像不太受歡迎?
很多人對於使用單晶片微控制器頗有意見。
所以我乾脆來展現一下本人在「工業電子」方面的實力,
製作了一個不用變壓器、不用IC的電源緩衝啟動器。

電路圖如下:
圖檔

這個電路有幾個重點:

〈一〉電路中採用了觸發二極體DIAC跟SCR做觸發電路,
以免繼電器在快要「吸住」又還沒「吸住」的時候,「跳恰恰」!
依照我以往的經驗,後級放大器有緩慢的直流漂移時,
喇叭保護器的繼電器時常會「跳恰恰」!
每「恰」一聲,繼電器的接點就快速彈跳了好幾下,
這樣對於繼電器的接點很不好,
對放大器和喇叭也有損傷。
所以這個電源緩衝啟動器加了DIAC跟SCR做觸發電路,
避免繼電器「跳恰恰」!
下次有空再來製作一個不會「跳恰恰」的「笨拙喇叭保護器」。

〈二〉電路中採用了「單刀雙擲」的開關做電源開關,
以便在關閉電源時,迅速將電路Reset!
一個稱得上「好」的電源緩衝啟動器重點不在打開電源時的時間延遲,
而是在再關掉又迅速打開電源時,延時電路是不是每次都能有效啟動!
要做到這一點,如果不使用「單刀雙擲」的開關,
電路就必須監視電源訊號才行。
電路要監視電源訊號如用基本邏輯元件,成本恐怕蠻高的!
要用單晶片微控制器才划算。
這一點大家知道之後,
恐怕很多人買後級機箱都會要求附上「單刀雙擲」的開關做電源開關。

〈三〉電路中的電源開關跟20ohm/20W的電阻串聯後,再跟繼電器接點並聯。
而不是像一般電源緩衝啟動器的電源開關跟繼電器接點串聯。
這樣的好處是只要繼電器接點的電流容許量大就可以了,
電源開關的電流容許量可以差一點沒關係!
而像一般電源緩衝啟動器如果電源開關是25A,
而繼電器接點只有5A,那麼用那麼好的電源開關有什麼意義?

下面是這個電源緩衝啟動器的照片,
免得大家以為我只會動口,不會動手。
圖檔
圖檔
圖檔
圖檔


這個電源緩衝啟動器比一般的電源緩衝器考慮到更多東西,
但我一直想在電源緩衝啟動器加上「AC電源零點交越偵測」的功能,
讓繼電器在AC電源零點交越時,接點才切換,
以免接點切換時有大電流流過,造成火花放電,
而損傷到繼電器接點。
「AC電源零點交越偵測」的功能可以大幅延長繼電器接點的壽命,
我的公司開發的「燈具開關控制IC」就具有「AC電源零點交越偵測」的功能。
這顆IC可以做三段/四段燈具開關,或延時開關,
可以使用繼電器或驅動TRIAC。
單價才台幣7元而已!
不過Minimus Order是20K。
所以如果電源緩衝啟動器有「量」的話,
使用單晶片微控制器不但功能更強,
而且成本更低!
最後由 wensan 於 週五 1月 16, 2004 10:57 pm 編輯,總共編輯了 1 次。
:( 誰能了解Low TIM的奧義!?
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wensan
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文章Luker-Chen 發表於 週五 1月 16, 2004 7:29 pm

不愧是專業的.....
Luker-Chen
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文章TJJ 發表於 週五 1月 16, 2004 7:35 pm

小弟認為電容加大是造成開機瞬間電流過大,易燒FUSE及電源開關,所以電源緩衝啟動器根本沒有幫助
TJJ
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文章wensan 發表於 週五 1月 16, 2004 10:56 pm

TJJ 寫:小弟認為電容加大是造成開機瞬間電流過大,易燒FUSE及電源開關,所以電源緩衝啟動器根本沒有幫助


一般電源緩衝啟動器的原理就是在開機時先串上一個限流電阻,
以免開機瞬間電流過大,
等濾波電容充電充得差不多時,
再將限流電阻短路。
:( 誰能了解Low TIM的奧義!?
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文章o~man 發表於 週五 1月 16, 2004 11:00 pm

請問"單刀雙擲"
有沒有白話一點的解釋?? :ale:
o~man
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文章wensan 發表於 週五 1月 16, 2004 11:14 pm

o~man 寫:請問"單刀雙擲"
有沒有白話一點的解釋?? :ale:


哇~?
被您考倒了~~~~

一般電源開關為"單刀單擲",
只有兩個接點,
這兩個接點不是"導通"就是"斷路"。

"單刀雙擲"開關有三個接點,
有一個共同端,
共同端跟其他兩個接點的哪一個連接,可以切換。
:( 誰能了解Low TIM的奧義!?
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文章只屬於我的她 發表於 週六 1月 17, 2004 11:05 pm

大哥

那個繼電器(電譯)
好像是直接焊上去的

如果要換不就要解焊 :mad:

市面上有電譯座吧

可以拉線到機箱旁吧

只是會更複雜的樣子

動動版也可以用小塊一點的小洞一點的
流浪在二手交換處...
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只屬於我的她
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文章TJJ 發表於 週日 1月 18, 2004 10:45 am

問一個問題,這顆20/20W的電阻可以撐多久
TJJ
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文章狂人 發表於 週日 1月 18, 2004 11:16 am

TJJ 寫:問一個問題,這顆20/20W的電阻可以撐多久


我也想問一下,你的多久為何,如何計算?
每個數位線路中,都有個類比信號在大喊著 "放我出去~"
In every digital circuit, there is an analog signal screaming to get out.
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狂人
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文章狂人 發表於 週日 1月 18, 2004 11:17 am

只屬於我的她 寫:大哥

那個繼電器(電譯)
好像是直接焊上去的

如果要換不就要解焊 :mad:

市面上有電譯座吧

可以拉線到機箱旁吧

只是會更複雜的樣子

動動版也可以用小塊一點的小洞一點的


看起來像是有個座,不過就算是銲上去的,要解銲就解銲啊...
每個數位線路中,都有個類比信號在大喊著 "放我出去~"
In every digital circuit, there is an analog signal screaming to get out.
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狂人
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文章只屬於我的她 發表於 週日 1月 18, 2004 12:15 pm

解焊很耗費時間吧 :mad:

不過繼電器用高級一點的

應該是不會那麼快就壞的

裡面接點會磨損是正常的
流浪在二手交換處...
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只屬於我的她
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文章TJJ 發表於 週日 1月 18, 2004 6:50 pm

我也想問一下,你的多久為何,如何計算?

算法其實很簡單,用P=V的二次方除R,其結果是605W,也就是開機瞬間在電阻上的功率消耗是605W,但其使用的電阻是20W的水泥電阻,遠超過20W所能承受,就算是瞬間1秒內,多次的瞬間之後的結果可想而知後會怎樣,更何況還有RELAY的DELAY的電路在,所以我才會有此一問!
TJJ
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文章wensan 發表於 週一 1月 19, 2004 4:17 am

TJJ 寫:我也想問一下,你的多久為何,如何計算?

算法其實很簡單,用P=V的二次方除R,其結果是605W,也就是開機瞬間在電阻上的功率消耗是605W,但其使用的電阻是20W的水泥電阻,遠超過20W所能承受,就算是瞬間1秒內,多次的瞬間之後的結果可想而知後會怎樣,更何況還有RELAY的DELAY的電路在,所以我才會有此一問!


我目前只實驗電路的動作是否正常,
水泥電阻的阻值或功率大小還須要再實驗看看。
但情況未必如您的計算,
畢竟變壓器是電感性元件,
而水泥電阻是跟變壓器初級串聯,
並不是直接跟非常大的電容串聯。
水泥電阻的特性跟「慢斷」保險絲類似,
其所能承受的瞬間功率消耗跟持續功率消耗相差非常大,
而真正的「慢斷」保險絲並不容易買,
去電子、電工器材行問,
店員往往不曉得什麼是「慢斷」保險絲,
所以通常大家在後級放大器裝的保險絲只是一般的保險絲,
但即使是使用一般的保險絲,
在沒有加電源緩衝啟動器的狀況下,
保險絲的電流容量只是比正常的電流容量大一些而已,
一般的保險絲應付開機的脈衝電流也都撐得過去,
可見情況其實還好。
至於多久如何計算?
由於水泥電阻只標示持續功率消耗,
製造商就算有做瞬間功率消耗方面的實驗,
其實驗條件未必跟我們的應用狀況一樣,
所以製造商的實驗數據也僅能做參考,
必須實際實驗才行!
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wensan
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文章wensan 發表於 週一 1月 19, 2004 7:06 am

只屬於我的她 寫:解焊很耗費時間吧 :mad:

不過繼電器用高級一點的

應該是不會那麼快就壞的

裡面接點會磨損是正常的


相對於不使用緩衝啟動器時的超高開機脈衝電流而言,
緩衝啟動器的繼電器接點切換時的電流實在小太多了!
繼電器接點會損耗是正常的,
電源開關的接點在超高開機脈衝電流的情況下會損耗也是正常的。
:( 誰能了解Low TIM的奧義!?
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文章TJJ 發表於 週一 1月 19, 2004 10:21 am

請問你知道電感及電容元件的暫態及穩態嗎?

電阻並未直接接電容,但經過變壓器的交連回饋,初次側及二次側其實都一樣,如同我算結果是605W,你應該見過一般擴大機在開機時,天花板的電燈閃一下吧!

你不仿去參考前篇" 燒掉了! 看不到 "照片當中R1. R2,這電阻的功用是--緩衝二次充電.替代FUSE.還不是燒黑了,只不過這個0.2/5W是經過計算的結果 ,可以撐很久

"水泥電阻的特性跟「慢斷」保險絲類似"所有的電阻都一樣
TJJ
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文章TJJ 發表於 週一 1月 19, 2004 10:39 am

你知道為何我會說"沒有幫助" ,因為真正在擴大機電源緩衝啟動器是偵測電容的暫態及穩態,造你的方法只是將會燒保險絲的位置轉移到燒電阻而已
TJJ
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文章ArvoEX 發表於 週二 1月 20, 2004 1:25 am

感謝 wensan 兄提供這麼好的知識 :)

#

我覺得電阻其實應該也不用很大
雖然計算上有 605W, 與 20W 似乎相距甚遠
但除非是 A類 等靜態電流高的機種
否則即使切換功能失效
應也不至於釀災才是
我個人測試過 10W x 4 做的緩衝啟動器
接 56800uF 的電容(總值)
測試時是夏天
開關兩三次之後
也沒有很明顯的溫昇
但使用 10W x 1 的時候會很燙
我想大概是 x4 的時候面積大散熱比較快吧
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文章TJJ 發表於 週二 1月 20, 2004 10:41 am

電容暫態指的是由0V充到最大V之間的Time, 電容量越大Time時間就越長,相對電阻承受時間越長,這個跟A. AB 類擴大機無關
TJJ
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文章ArvoEX 發表於 週二 1月 20, 2004 6:26 pm

TJJ 寫:電容暫態指的是由0V充到最大V之間的Time, 電容量越大Time時間就越長,相對電阻承受時間越長,這個跟A. AB 類擴大機無關


我想我們大概講的是不同東西 :aa:
沒看清楚就把 605W 填入, 害你誤會
我說的是對後級(負載)做慢速充電的電阻啦
不是電路圖中的 R1 1K/5W
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文章狂人 發表於 週三 1月 21, 2004 9:55 pm

前次發言口氣有點不太對,歹勢,今天有點昏昏沈沈,已修正。

TJJ 寫:
狂人 寫:我也想問一下,你的多久為何,如何計算?


算法其實很簡單,用P=V的二次方除R,其結果是605W,也就是開機瞬間在電阻上的功率消耗是605W,但其使用的電阻是20W的水泥電阻,遠超過20W所能承受,就算是瞬間1秒內,多次的瞬間之後的結果可想而知後會怎樣,更何況還有RELAY的DELAY的電路在,所以我才會有此一問!


小建議,學一下 quote 怎麼用,不然我的話就變成你的話了。

再來是,這個瞬間應該沒有有一秒那麼吧?那... 好像有點久的瞬間... 而這,這看也知道是試做的電路,有什麼東西的規格剛開始的預估不夠,那就改成合適的規格,不是嗎?



TJJ 寫:"水泥電阻的特性跟「慢斷」保險絲類似"所有的電阻都一樣


應該是沒有比水泥電阻更普遍,更便宜的功率電阻了吧?實驗用這個還好吧?



要過年了,大家別討論個東西也不要起火氣吧?


大家新年快樂!
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文章wensan 發表於 週六 1月 24, 2004 4:30 am

水泥電阻與一般碳膜或金屬皮膜電阻在持續承受功率與瞬間承受功率方面的特性有所不同!

一般碳膜或金屬皮膜電阻所使用的電阻材質比較不耐熱,
所以包裝方式僅以薄薄的塗料蓋住,
是希望電阻產生的熱量儘快經由空氣散去,
避免電阻材質本身太熱。
因此它們的持續承受功率與瞬間承受功率很接近。

而水泥電阻一般是以鎳鉻合金一類的材質做成電阻絲,
放在陶瓷的盒子裡,用防火水泥封裝起來。
由於鎳鉻合金很耐熱,
必須攝氏上千度的高溫才會熔化,
而防火水泥是隔熱材料,不是導熱材料,
因為鎳鉻合金電阻絲可以耐攝氏上千度的高溫,
但它旁邊的零件可耐不了這麼高的溫度,
所以才用隔熱材料包住,盡量不讓電阻絲發的熱散逸出來。
也就是說隔熱材料並不是用來保護裡頭的電阻絲不會過熱,
反而是保護外面在它周圍的零件不會過熱!
如果改成採用導熱材料包裝,
一個20W的電阻所需要的散熱片大小,
大致上可以比照A類20W放大器的散熱片!

而水泥電阻在持續承受功率與瞬間承受功率方面的特性,
就在於電阻絲由室溫上升到攝氏上千度的高溫會需要相當長的時間,
所以水泥電阻的瞬間承受功率比持續承受功率大非常多。
這方面跟碳膜或金屬皮膜電阻差異很大!

我已經二十年沒搞音響了,
現在家裡只有隨身聽及手提收錄音機,
連個床頭音響都沒有。
現在做了個電源緩衝啟動器,
結果找不到放大器可以試試!
不過我依稀還記得二十多年前我裝雙快槍時,
用20ohm/20W的電阻為兩個充電達90V、22000uF的電容放電,
第一次不曉得電阻會那麼燙,被燙著了!
以後戴著端湯鍋用的隔熱手套就沒事了,
電阻好像一直都沒壞。

我想問題的重點不在於20ohm/20W,
20ohm/20W對於6800uF的濾波電容也許剛好,
對於68000uF的濾波電容也許不夠。
重點在於在電源緩衝這段延遲時間內,
經由緩衝限流電阻傳遞的能量,
這個緩衝限流電阻能不能承受得住?
所以這方面還需要再實驗看看。
而且變壓器的電感會限制電容充電的暫態電流,
實驗時必須連變壓器大小一起考慮!
:( 誰能了解Low TIM的奧義!?
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文章狂人 發表於 週四 1月 29, 2004 12:07 am

文山大,最近在跟朋友聊機車的電系,許多人在抱怨車子由原來的單相發電改成三相發電時,電力是很強很猛沒錯,但是極速與起步都變慢了(廢話,天下哪來的白吃午餐?),聊到一半,突然想到,這個線路事實上可以改成由繼電器切換單相/三相發電,甚至不發電都可以。 (裝個個微動開關讓油門正好在全開的時候觸發切換開關)

突然想到文山大的電源緩衝器上的"AC電源零點交越偵測" 跟不跳舞的繼電器控制線路,就想到了,事實上這個東西用在這上面是非常好的。做兩組 (甚至三組) 線路,在油門全開時切斷其中兩相(甚至三相)的AC供電,讓發電線圈不會由引擎吸收那麼多動能。然後引擎在中小油門時維持在三相發電的狀況,以確保車上電系供電充足。

AC 零點交越偵測跟"反恰恰"繼電器控制線路正好是讓繼電器能在瘋狂飆車怪人手下尚能存活一段時間的保障啊。

不過,文山大... 您的線路對於不停變化的頻率 (16Hz ~ 266Hz 左右,取 1000 RPM ~ 16000 RPM, 這樣基本上所有的機車都通吃了) 的反應都沒問題嗎,因為在機車上,頻率會一直無段變化變來變去... :aa:

我來再仔細的看一下文山大的線路,看看... 要怎麼用到機車上... :aa:
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文章wensan 發表於 週四 1月 29, 2004 2:10 am

狂人 寫:文山大,最近在跟朋友聊機車的電系,許多人在抱怨車子由原來的單相發電改成三相發電時,電力是很強很猛沒錯,但是極速與起步都變慢了(廢話,天下哪來的白吃午餐?),聊到一半,突然想到,這個線路事實上可以改成由繼電器切換單相/三相發電,甚至不發電都可以。 (裝個個微動開關讓油門正好在全開的時候觸發切換開關)

突然想到文山大的電源緩衝器上的"AC電源零點交越偵測" 跟不跳舞的繼電器控制線路,就想到了,事實上這個東西用在這上面是非常好的。做兩組 (甚至三組) 線路,在油門全開時切斷其中兩相(甚至三相)的AC供電,讓發電線圈不會由引擎吸收那麼多動能。然後引擎在中小油門時維持在三相發電的狀況,以確保車上電系供電充足。

AC 零點交越偵測跟"反恰恰"繼電器控制線路正好是讓繼電器能在瘋狂飆車怪人手下尚能存活一段時間的保障啊。

不過,文山大... 您的線路對於不停變化的頻率 (16Hz ~ 266Hz 左右,取 1000 RPM ~ 16000 RPM, 這樣基本上所有的機車都通吃了) 的反應都沒問題嗎,因為在機車上,頻率會一直無段變化變來變去... :aa:

我來再仔細的看一下文山大的線路,看看... 要怎麼用到機車上... :aa:


控制電路跟發電機的頻率應該無關吧?!
控制電路不是接電池的直流電嗎?
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文章狂人 發表於 週四 1月 29, 2004 2:46 am

wensan 寫:
狂人 寫:文山大,最近在跟朋友聊機車的電系,許多人在抱怨車子由原來的單相發電改成三相發電時,電力是很強很猛沒錯,但是極速與起步都變慢了(廢話,天下哪來的白吃午餐?),聊到一半,突然想到,這個線路事實上可以改成由繼電器切換單相/三相發電,甚至不發電都可以。 (裝個個微動開關讓油門正好在全開的時候觸發切換開關)

突然想到文山大的電源緩衝器上的"AC電源零點交越偵測" 跟不跳舞的繼電器控制線路,就想到了,事實上這個東西用在這上面是非常好的。做兩組 (甚至三組) 線路,在油門全開時切斷其中兩相(甚至三相)的AC供電,讓發電線圈不會由引擎吸收那麼多動能。然後引擎在中小油門時維持在三相發電的狀況,以確保車上電系供電充足。

AC 零點交越偵測跟"反恰恰"繼電器控制線路正好是讓繼電器能在瘋狂飆車怪人手下尚能存活一段時間的保障啊。

不過,文山大... 您的線路對於不停變化的頻率 (16Hz ~ 266Hz 左右,取 1000 RPM ~ 16000 RPM, 這樣基本上所有的機車都通吃了) 的反應都沒問題嗎,因為在機車上,頻率會一直無段變化變來變去... :aa:

我來再仔細的看一下文山大的線路,看看... 要怎麼用到機車上... :aa:


控制電路跟發電機的頻率應該無關吧?!
控制電路不是接電池的直流電嗎?


是啊,控制線路會吃整流穩壓過的 10 ~ 12V,我的疑問是在零點偵測跟切換的時間,對於無段式胡亂上下跳動的 AC 頻率,零點偵測跟繼電器切換的時間會不會有問題?

感謝指導。
每個數位線路中,都有個類比信號在大喊著 "放我出去~"
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文章wensan 發表於 週四 1月 29, 2004 10:37 am

狂人 寫:是啊,控制線路會吃整流穩壓過的 10 ~ 12V,我的疑問是在零點偵測跟切換的時間,對於無段式胡亂上下跳動的 AC 頻率,零點偵測跟繼電器切換的時間會不會有問題?

感謝指導。


繼電器的反應時間依種類不同,
而有數mS到十幾mS的差異,
我做的零點偵測只能針對固定頻率、特定繼電器來調整切換時間。

您也許可以考慮使用SCR。
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