DC-DC converter的問題

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版主: Jeff, Korping_Chang

DC-DC converter的問題

文章genome 發表於 週二 1月 25, 2005 5:54 am

這是一個關於full-bridge DC-DC converter的問題 (書好難呀 :eeh: )

就我的了解: DC-DC converter的動作 是輸入一個DC電壓 經過和震盪訊號(通常是高頻的方波或三角波)混合後 送進一個叫做switch controller的黑盒子 然後 這個黑盒子會去推動橋接的MOSFET switch
這些MOSFET switch輸出的訊號 包含DC和高頻AC訊號 在經過一個低通濾波線路之後 就可以把DC輸出
現在我的問題來了: 當DC-DC converter輸入的電壓並不穩定時 例如: 以25 V為中點上下5 V在震盪 (比方說頻率只有60 Hz 遠小於DC-DC converter的震盪頻率) 那在DC-DC converter的輸出端 應該也會看到60 Hz的震盪吧??
所以說: DC-DC converter的輸出 還是得經過穩壓才能用囉?
genome
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文章finneybear 發表於 週二 1月 25, 2005 8:29 am

當然不行啦! 要不然效率都沒了! 通常解決的方法是加濾波電容, 電感, 輸入端濾波電容尤其重要. 如果還不行, 要從穩定輸入電壓下手. 這也是為什麼改機的時候, Switching power supply 的電源濾波電容要用特別好的.
finneybear
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文章genome 發表於 週二 1月 25, 2005 10:04 am

感謝 :)
現在 我的問題進入一個反傳統的情況了 請大大想像一下:
傳統的DC-DC是輸入一個穩定的DC (DCin) 輸出也是一個穩定的DC (DCout)

我想要的DC-DC 是輸入一個不穩定的DCin
(比如說 輸入DC +200 V 但是這個"DC"事實上夾雜有音頻訊號 20-20k Hz 音頻訊號的振幅是20 V RMS)
現在我把這個DC送進一個DC-DC converter
(假設DC-DC的工作頻率是200K Hz 遠大於音頻的20k Hz)
從輸出端應該也會輸出一個不穩定的DCout 這個不穩定的DCout 應該也會夾帶相對應的音頻訊號 是嗎?? (這是問題一)

從這樣一個不穩定的輸出DC2 我要怎樣才能一方面把DC-DC converter工作的高頻(200k Hz)濾掉 一方面又把直流也濾掉 只留下音頻訊號這一部分 把音頻訊號從DC-DC的輸出端取出來呢?? (這是問題二)

這樣從DCout所得到的音頻訊號 可以拿來推喇叭嗎? (這是問題三)
:bs:
genome
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文章finneybear 發表於 週二 1月 25, 2005 10:35 am

genome 寫:感謝 :)

我想要的DC-DC 是輸入一個不穩定的DCin
(比如說 輸入DC +200 V 但是這個"DC"事實上夾雜有音頻訊號 20-20k Hz 音頻訊號的振幅是20 V RMS)
現在我把這個DC送進一個DC-DC converter
(假設DC-DC的工作頻率是200K Hz 遠大於音頻的20k Hz)
從輸出端應該也會輸出一個不穩定的DCout 這個不穩定的DCout 應該也會夾帶相對應的音頻訊號 是嗎?? (這是問題一)


這要看輸入電壓變化是不是還在 Mosfet switch 的工作區內,即使有, 放大倍數也不高. mosfet 切換的噪音很高, 音頻訊號會被調變, 失真很大.

從這樣一個不穩定的輸出DC2 我要怎樣才能一方面把DC-DC converter工作的高頻(200k Hz)濾掉 一方面又把直流也濾掉 只留下音頻訊號這一部分 把音頻訊號從DC-DC的輸出端取出來呢?? (這是問題二)



高頻用 notch filter 就可以了, 直流也不是什麼問題. 不過出來的訊號不大, 效率會很低, power 都變成直流濾掉了.

這樣從DCout所得到的音頻訊號 可以拿來推喇叭嗎? (這是問題三)


推超高效率喇叭? :ya: 不過出來還得加個緩衝級做阻抗匹配. 有興趣的話不妨瞧瞧 D-class 的文章. Delta-sigma 也是個有趣的方向.
finneybear
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文章genome 發表於 週二 1月 25, 2005 10:52 am

其實我也追蹤D class的東西一陣子了 不久前有個我帶過實驗的大學部學生(主修EE)給我看一個D class 除了輸出用的MOSFET和驅動MOSFET的晶體之外 其他三角波 音頻訊號 和PWM 通通都是用Bifet OP amp兜出來的
可是 這不符合我的目的 :eeh: 而且即便改用BJT的OP Amp 輸入組抗還是太高

我是想要找一個full-bridge DC-DC 輸入組抗只有2-8 k ohm 輸入的DC應該就會是兩三百伏特 輸出組抗4-16 ohm 可以用來做真空管(p-p)的輸出組抗匹配 就是要取代輸出變壓器啦 放大不是主要的目的

(我的感覺是: 這裡DC-DC的工作高頻訊號似乎是當做載波 把音頻訊號從一邊送到另一邊 再從輸出端把音頻訊號過濾出來 因為音頻訊號已經經過輸出真空管放大過了 所以DC-DC應該不用有電壓或電流放大的功能 - 這樣像不像FM?)

不知大大有沒有什麼建議? 最好能畫一個線路給我啦 我是讀生物的 電的東西我只會做三流裝機工 :eeh: :x
:bs:
genome
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文章wensan 發表於 週二 1月 25, 2005 11:14 pm

genome 寫:其實我也追蹤D class的東西一陣子了 不久前有個我帶過實驗的大學部學生(主修EE)給我看一個D class 除了輸出用的MOSFET和驅動MOSFET的晶體之外 其他三角波 音頻訊號 和PWM 通通都是用Bifet OP amp兜出來的
可是 這不符合我的目的 :eeh: 而且即便改用BJT的OP Amp 輸入組抗還是太高

我是想要找一個full-bridge DC-DC 輸入組抗只有2-8 k ohm 輸入的DC應該就會是兩三百伏特 輸出組抗4-16 ohm 可以用來做真空管(p-p)的輸出組抗匹配 就是要取代輸出變壓器啦 放大不是主要的目的

(我的感覺是: 這裡DC-DC的工作高頻訊號似乎是當做載波 把音頻訊號從一邊送到另一邊 再從輸出端把音頻訊號過濾出來 因為音頻訊號已經經過輸出真空管放大過了 所以DC-DC應該不用有電壓或電流放大的功能 - 這樣像不像FM?)

不知大大有沒有什麼建議? 最好能畫一個線路給我啦 我是讀生物的 電的東西我只會做三流裝機工 :eeh: :x
:bs:

以DC-DC converter 取代輸出變壓器做輸出組抗匹配,
是David Berning的專利。
DC-DC converter 也有其特有的失真,
譬如開關元件的延遲、內阻、開關瞬間的阻抗變化等複雜因素所造成,
以DC-DC converter 取代輸出變壓器,
是以DC-DC converter 的失真取代變壓器的磁滯失真。
http://www.davidberning.com/patents.htm

圖檔
:( 誰能了解Low TIM的奧義!?
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wensan
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文章genome 發表於 週三 1月 26, 2005 1:48 am

文山大真是巷子內的呀!! :clap:
我就是拿到它的270的電路圖 驚為天人 :o

只是我不會分析電路 看了半天有看沒有懂
自己看書又受限於程度沒有看不懂 :cry:
想要自己設計電路就更別傻了 :x
其實是因為我想要做一個真空管耳擴 想到OPT就很頭大
美國這不像台灣 大不了到西寧市場去繞一對 幾百塊搞定
加上最近發現"用學校e-mail"要sample的妙用
所以才會想說乾脆兜一個DC-DC來代替OPT
genome
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文章finneybear 發表於 週三 1月 26, 2005 4:51 am

呵呵, 要做真空管的輸出不早說? 美國這裡也不少地方可以繞 OPT 啊, 貴一點就是了. 現在現成 DC-DC converter 裡面都是 PWM 的, 不適用, 所以要自己設計. 其實給你線路圖也沒用啦, 這裡用到的 transfomers 更難找到人繞. 還有一些關鍵的地方不好搞. David Berning 的東東實在有點瘋狂!

我是覺得如果你只是要做台 amp 自用的話, 何不走 OTL 的路? 去 Amazon 買這本書:

Audio Reality: Myths Debunked Truths Revealed by Bruce Rozenblit

裡面有幾個不錯的電路圖. 雖然說 Bruce 有點吹牛, 書其他部份還是值得一讀.
finneybear
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文章wensan 發表於 週三 1月 26, 2005 8:40 pm

genome 寫:文山大真是巷子內的呀!! :clap:
我就是拿到它的270的電路圖 驚為天人 :o

只是我不會分析電路 看了半天有看沒有懂
自己看書又受限於程度沒有看不懂 :cry:
想要自己設計電路就更別傻了 :x
其實是因為我想要做一個真空管耳擴 想到OPT就很頭大
美國這不像台灣 大不了到西寧市場去繞一對 幾百塊搞定
加上最近發現"用學校e-mail"要sample的妙用
所以才會想說乾脆兜一個DC-DC來代替OPT


由您的發言中,
我發覺您其實早已經掌握到David Berning這項專利的精隨。
David Berning的這項專利純粹只是以DC-DC converter做阻抗轉換匹配的用途,
並沒有用到Class D或PWM的技術,
更不是開關式穩壓電路!

放大電路的電晶體、真空管其實嚴格說起來是一種可受輸入訊號控制的可變電阻,
由於真空管必須工作在高壓高阻抗的狀態下,
所以David Berning的這項專利是以DC-DC converter做阻抗轉換,
讓真空管可以工作在高壓高阻抗的狀態下。

而DC-DC converter其實就是「直流變壓器」!
由於「直流變壓器」內並沒有可以產生能源的元件,
所以輸入「直流變壓器」的功率等於輸出「直流變壓器」的功率,
依照功率 P=(V^2)/R的公式,
(Vin^2)/Rin=(Vout^2)/Rout,
得到Rout/Rin=(Vout^2)/(Vin^2),
這跟一般變壓器的原理都一模一樣,
所以儘管把一般變壓器的理論拿來用就是了!

David Berning的這項專利一點都不瘋狂,也不深奧!
:( 誰能了解Low TIM的奧義!?
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文章finneybear 發表於 週四 1月 27, 2005 5:00 am

wensan 寫:David Berning的這項專利一點都不瘋狂,也不深奧!


呵呵, 文山大大您誤會了. 這一開始的時候我以為 genome 要找個訊號傳輸的研究題目. 如果要做 switching 的話, class-D 是個可以考慮的方向. DC-DC converter 裡面都是 PWM 的東東, 作動起來訊號會被 *幹掉*. 既然碰到了 PWM, 可以看看delta-sigma 的東西, 反正現成的 chip solution 很多.

至於 David Berning 的線路, 這個 switching 概念很早就有了, 只是 David 是第一個做商品化的民用 amp. 這裡面有幾個關鍵的地方, 以 DIY 來說很不容易. 像是那顆主高頻變壓器, 一般人找不到來源的. 這也是為什麼我說瘋狂. 當然啦, 文山大大功力深厚, 區區的一顆變壓器難不倒您的! :)

用變壓器的觀念來看這電路是對的, 不過功率這樣變計算太理想化了. 輸入訊號的切換損耗, 變壓器的高頻損失, 等等, 功率損失不能輕忽.

至於David Berning amp 的聲音, 是快速動態高走向, 有點像從 LP 變成了 CD, 少了點傳統管機自然甜美的味道, 不見得每個人都能接受這種聲音, 所以用家一直很有限. 我還是推薦傳統一點的 OTL 比較好, 反正現在 full symmetry 的線路也不少了.
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文章wensan 發表於 週四 1月 27, 2005 10:38 am

哈哈!
我對David Berning專利的評價並不高,
所以我說David Berning的專利是以DC-DC converter 的失真取代變壓器的磁滯失真。
看到David Berning的專利如果聯想到Class D、PWM、開關式穩壓,
那就不容易了解David Berning的專利,
把DC-DC converter看成輸入電壓跟輸出電壓成固定比例的「直流變壓器」,
那麼David Berning專利的原理就很清楚了。
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