DC-DC converter的問題

[genome]

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

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?

[finneybear]

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.

[genome]

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)

[finneybear]

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? 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.

[genome]

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 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

[wensan]

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 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

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

[genome]

文山大真是巷子內的呀!!
我就是拿到它的270的電路圖 驚為天人

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
想要自己設計電路就更別傻了
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

[finneybear]

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.

[wensan]

文山大真是巷子內的呀!!
我就是拿到它的270的電路圖 驚為天人

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
想要自己設計電路就更別傻了
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！

[finneybear]

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.

[wensan]

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。