延长胆管寿命之我见

烂山芋

一个好的胆管价格不菲，而且某些好胆管更加是日趋难找，如何正确的使用胆管以及尽量延长其寿命就显得至关重要的了，所以在自己接触胆管到现在一直以来我都在考虑这样一个问题，胆管工作在怎样一个状态才能保证其长期可靠的使用。在这个思考过程中也有很多疑虑，在QQ群里也和个别老师谈论过，对此也各有各说法，为了得到更多的知识和正确的理论依据，所以还是写点我自己关于胆管工作的心得想法丢到坛子里与各位老师谈论一下，以下我从灯丝供电，高压延迟 两点来谈我对胆管正确工作的一点心得感受。
                      1、关于灯丝供电  
   电子管的发射电子的方法属于热电子发射，几乎所有电子管都有加热用的灯丝，加热的灯丝电压不能太高也不能太低，一般应该为额定电压的10%以内，因此电源电压在200~240V变化是允许的 。也就是说一般灯丝额定值6.3V的管子电压在5.67V至6.93V之间变化是允许的。由于地区差异，一般电压相差达10％虽然是很平常的事情，但这种情况对管子的耐用显然没有好处。当用6.93近7V左右给灯丝供电时，由于灯丝加热的电压过高，则阴极温度也高，其表面的氧化物涂层蒸发过快，发射力太活跃而加速了阴极的老化，寿命也因此缩短。相反地如灯丝供电电压太低时，同样会引起大问题，如灯丝电压降到5.67V时，阴极达不到要求的温度，电子发射量不够，会影响电子管的正常工作。另外电子管工作时，电流要通过氧化物涂层并使之发热。该涂层在生产的时无法作到绝对均匀，涂层厚的部分电阻较大，通电时温度也比较高，发射电子较多，当阴极加热不足时，涂层较厚部分的电阻便大大增加，局部发热量可能超过正常的工作值，达到氧化物的蒸发点，长此以往，阴极的发射面积便越来越小了，这就是“阴极中毒”现象。久而久之，管子的发射能力大大减弱，换句话说，即是衰老了。
   同样多年前也曾听闻有“冷制发射”之说，所谓冷制发射也就是电子管阴极在不加热的情况下或在低温下，在屏压的作用下产生小股屏流。是由于阴极氧化物的原子中有极少的活泼电子，当屏极与阴极之间家上一个直流电场后在该电场力的作用下脱离了原电子的束缚，飞向阳极产生屏流。这段时间是非常短暂的，而且随着阴极加热温度不断升高，屏流不断增大，以递减的形式出现，当屏流正常后，这种现象也消失了，但如灯丝供电长期过低的时候，此时阴极远未达到最佳发射温度，而且做长时间的工作，此时冷制发射的现象最为严重，很可能会破坏阴极表面的激活层而导致阴极发射电子的衰退。

  由此看来无论是“阴极中毒”，还是“冷制发射”。只要灯丝电压处在长期过低状态或者是灯丝电压过高状态都会对胆管的寿命造成比较严重的危害，相对而言，低电压所带来的危害比高电压来的危害要更大些。从个人观点认为，无论是灯丝电压高也好，低也好，最主要的原因都集中在灯丝的供电上，因为采取了交流供电的方法，电压上下浮动太过于大，造成灯丝供电电压不稳定，长此以往的使用，缩短了胆管的寿命。而采取恰当的方式给灯丝供电才能长时间的保证胆管的工作状态以及维持正常工作小时寿命。在这里我认为灯丝采用直流稳压比交流供电更为安全可靠。一方面直流稳压可以减少交流声，另一方面直流稳压可以提供准确稳定的灯丝电压，只有额定丝压来给胆管供电才能保证其安全可靠长时间工作。相信不用多说，几乎很大一部分的DIY朋友如果采用直流稳压给灯丝供电，最多的还是以三端稳压模块为主，但要是某些管子的灯丝电流很大，于是这种工作状态下会产生很多的问题，有些需要阔流，于是散热就成了问题，需加庞大散热器，整个灯丝供电部分体积也因此而增大，因此产生的热量也会造成一些不稳定因素，虽然在其他网站也看到有用比LM317更好的LT1083输出电流高达7.5A的模块对灯丝进行供电，虽然最大电流可以达到7.5A电流，但是也要在他的输入端建立一个大于7.5A的电流，这就使得变压器的体积和功率随之变大，对电源而言利用率不高，对灯丝而言调整精度不高。相比之下 DC-DC的开关稳压就显得比较的好了，开关电源具有效率高，体积小，重量轻，对电源波动要求小等特点，以下介绍DC-DC的两种模块  MC34063A这款芯片比较常见，根据PDF可见它可以构成三种方式的开关电源，我们只要择其一就够了，输入电压3-40V 内部开关管电流为1.5A,内部精度为2%的1.25基准电压源,输出电压由外部的电阻构成，输出电压持续可调。 具体参阅 http://www.onsemi.com/pub/Collateral/MC34063A-D.PDF    还有一款电路就是三菱公司的5291芯片,这个芯片就比较少见，除了内部的基准电压不同为1.17V 其他参数与MC34063A基本相差不多.同样可以构成极性反转式，升压式，降压式三种典型电路，其输出电压也由外部电阻决定，此电路曾在洞洞版上实验通过,为了增加输出电流,有加了一个大功率开关管。实验过程中,调节精确到6.3V用来给6N6的灯丝供电（灯丝电流750MA）。用317稳压作对比，相同条件下，317装上了比较大的散热器感觉几分钟内温度急剧上升，手基本上不能触碰，相对DC-DC开关电源而言在十几分钟工作下，开关管不加散热器，手可以捏住不放，温度变化及小。而且非常稳定，工作数小时后电压依然稳固在 6.3v，我想这样稳定的灯丝供电对胆管而言是非常有利的。但是任何东西也并不十分完美，开关电源同时存在一定的噪声，但这个并不是主要矛盾，只要元件合理，设计电路时周密的考虑工艺结构（采取彻底屏蔽等方法）就能彻底抑制噪声，在电子管运用中是利大于弊的。
  关于交直流给灯丝供电，很多坛子里的老前辈，很大一部分都认为交流供电才是正道，更有韵味，比较湿润，柔和。这些话听多了感觉很是迷惘不惑<有的时候我甚至想到是不是正弦曲线和一条直线在弯曲的灯丝行走中，曲线比弯曲的灯丝要好走呢？搞笑了: ）>。但凡是总要有个究竟，不能迷迷忽忽的。不知到长久以来这种说法是人云亦云的说法，是老思想的传播，或是经验主义在作怪，还是有确实的理论依据,能有哪位前辈能够指点一二，从中能够真正了解到真知，我相信对于我和每个DIY胆管的学习者而言应该是收益非浅的。关于灯丝供电我想就谈到这里，下面继续谈第二个点。
                       2 高压延迟
  目前的电子管功放或者是耳放多数采用的都是半导体二极管元件做为整流元件，早先也有些直热式的整流管，5Y3 5U4这些直热式的整流管与半导体整流元件具有一样特性，接通电源后，马上就有直流高压输出，虽然旁热式的电子管虽然不是马上建立高压，但对于阴极充分预热而言还是滞后于屏压的。因为电子管的阴极需要预热一段时间后才能达到正常的工作温度，其中有一个阴极加热的过程，这个过程由于先建立了屏压，阴极部分时间没有充分预热，就存在了上面所说的“阴极中毒”或是“冷制发射“的现象，这个过程要持续一段的时间，随着阴极温度的不断升高，发射电子的能力增强，这种现象就消失了，只在每次开机后的数分钟内以递减的形式出现。虽然这种工作状态没有长期灯丝电压过低要来严重些。但是为了保证其工作在一个良好的环境，在高压回路设置延迟电路感觉还是十分必要的，能让阴极充分的预热一段时间后在接通高压。延迟电路可以采用最常见的555时基电路构成（见图）由于此电路十分简单，曾经在洞洞板上搭建实验成功。但是高压延迟的应用也是有条件，要同时取决于高压供电的方式。高压供电要具有在阴极预热后一段时间内逐步增大的功能，这样可以避免突然高压接入所引起的大电流冲击。我曾经将此延迟电路搭配6Z4组成的高压电路为我的胆管耳机放大器进行供电。如果用晶体管元件一定要具有软启动，就是高压不能一下子建立起来。参考了部分电路，自己也用BU508 BU408 和两个120V的稳压管构件了一个软启动电路，实际使用中高压缓慢建立与NE555搭配也可以使胆管工作在稳定状态。其实高压延迟在胆管电路的应用不仅仅是为了这个原因，比如保护滤波电容，在这里不作为主体也就一笔带过了。
  思考了多天也写了多天，以上是完全按照我自己想法去落笔行文，有错误或者遗漏的地方还请各位老师多多指正。