業(yè)余繞制輸出變壓器參數(shù)和公式計(jì)算

1、精選文檔一般業(yè)余繞制輸出變壓器不必過多注重理論參數(shù)和公式計(jì)算，但有三項(xiàng)指標(biāo)必須重視：1.輸出變壓器阻抗。2.盡量大的電感量。3盡量小的分布電容。對于輸出變壓器阻抗，理論上講即變壓器阻抗必須和功放管內(nèi)阻一致，這樣才能達(dá)到該功放管的最大設(shè)計(jì)功率，但實(shí)際制作膽機(jī)時(shí)，往往為了最佳音質(zhì)而舍棄最佳功率，因而一般都取變壓器阻抗遠(yuǎn)大于膽管內(nèi)阻。以805管為例，本人一般設(shè)計(jì)變壓器時(shí)都取其膽內(nèi)阻的35倍，因?yàn)橛腥绱舜蟮挠嗔?，所以只要按原設(shè)計(jì)者提供的數(shù)據(jù)繞制，一般都不會有什么問題。盡量大的電感量和盡量小的分布電容，電感量大則低頻好，分布電容小則高頻好，但這本身就是一對矛盾，因?yàn)橐姼辛看髣t分布電容必然也大，要分布電

2、容小則電感量也必然會小，如何解決這一對矛盾，既要電感量大，以保持低頻好，又要分布電容小以保持好的高頻，這就是我們繞制輸出變壓器以保證音質(zhì)的關(guān)鍵所在。如何解決好這一對矛盾呢？下面詳細(xì)談?wù)剛€(gè)人的制作體會，不對之處請大家討論。1.為保證有盡量大的電感量，一定要選擇大規(guī)格的鐵芯，只有大規(guī)格鐵芯才是大電感量的重要保證，市售成品機(jī)往往低頻下潛不深、缺乏彈性、沒有沖擊力，速度慢的重要因素都在其為節(jié)約成本選用鐵芯太小所致，尤其是單端機(jī)，因?yàn)橐鳉饪p，鐵芯規(guī)格小了肯定是不行的，本人用于1020W的小功率單端機(jī)的輸出牛鐵芯決不會小于舌寬35mm，疊厚不得小于65mm，即3565以上。而大功率單端機(jī)的輸出牛一般都用

3、舌寬41mm，疊厚75mm，也就是4175以上，以保證該輸出牛有足夠的電感量，從而保證低頻有很好的下潛，彈性和速度。2.為保證有盡量小的分布電容：a.各繞組盡量分多層繞制，一般來講初級繞組不得小于57層，次級繞組也必須分57層，夾在初級繞組當(dāng)中，因?yàn)檫@樣即有很好的藕合，且各繞組的分布電容呈串聯(lián)結(jié)構(gòu)，而電容是越串聯(lián)越小的。b.注意繞制工藝，手法也是減少分布電容的重要措施。第一，繞制時(shí)線圈一定要拉緊，越緊越好，這也是高級輸出牛只能手工繞制，不能機(jī)器繞制的原因所在，但不一定要排列十分整齊，有少量亂層對分布電容相反有好處。第二，線間絕緣層越薄越好，如有繞制經(jīng)驗(yàn)，有耐心，用繞一層刷一層快干漆更好，但剛開

4、始繞制本人推薦用普通封裝紙箱的不干膠膠帶，但必須用不透明的那種，透明的反而不好用。每繞一層就用不干膠帶封一層，初級與次級間封兩層，因其薄膜很薄且有很好的固定作用。第三，次級繞組盡量均勻稀繞，盡量不要象初級那樣排的過密，但一定要拉緊。3.線材選用：因我們選用的鐵芯較大，相應(yīng)的窗口也就較大，對我們選用線材帶來了好處，一般初級可選用直徑0.310.45mm的高強(qiáng)度漆包線，次級選用直徑1.21.45mm的高強(qiáng)度漆包線，視鐵芯窗口大小而定。用這種規(guī)格線材既可以拉緊，又可減小變壓器的直流電阻，從而減小了變壓器的銅損和鐵損，對改善音質(zhì)非常有利。4.關(guān)于鐵芯質(zhì)量選擇：對于一個(gè)裝機(jī)高手來講，有了一副好鐵芯就等于

5、成功了一半。鐵芯除規(guī)格大小外，還有一個(gè)重要參數(shù)，就是必須選用0.35片厚的，片厚0.50的鐵芯因有渦流產(chǎn)生只能用作電源變壓器，不能用于輸出牛，如能找到0.35以下的光面冷軋鐵芯則更好，但其含硅量不一定要很高，中等就可以了。5.關(guān)于骨架：一般各種規(guī)格的骨架市面都有售，也可自制，但自制較麻煩。輸出牛是膽機(jī)的咽喉，其內(nèi)在品質(zhì)的優(yōu)劣直接影響著整機(jī)的重放質(zhì)量。由于輸出牛的專業(yè)性較強(qiáng)，加之考慮廠家的利益，故很少有刊物作高保真輸出牛的介紹。發(fā)燒友在評論某某膽機(jī)之輸出牛時(shí)僅以外表或者品牌效應(yīng)點(diǎn)評，甚至僅以個(gè)人聽感為依據(jù)，缺乏對輸出牛的定性的認(rèn)識（雖然變壓器所涉及的技術(shù)并不深，但一支高保真輸出牛并非人人都能作得

6、好的）。另外各膽機(jī)生產(chǎn)廠所生產(chǎn)的輸出?？梢哉f各具特色，各有千秋。對于稱得上“Hi-Fi” 級（嚴(yán)格地講膽機(jī)的輸出牛無法算Hi-Fi）的輸出牛，一個(gè)廠家一個(gè)“味”，甚至一個(gè)批次一種音色。 當(dāng)然在這“云云眾生”眾多的膽機(jī)中，也不乏有那不夠Hi-Fi甚至失真較大，頻率響應(yīng)較窄的輸出?！盀E竽充數(shù)”。而我們業(yè)余發(fā)燒友又無“孫悟空”那“火眼金睛”，來識破那些“笨牛”。本來不夠Hi-Fi的“?！?，卻奉為上品，那可就殘了。這里筆者給大家談一談膽機(jī)的輸出牛及其業(yè)余測試方法，讓大家對“?！庇幸粋€(gè)定性的了解和認(rèn)識，也讓輸出牛不在那么“牛氣”。 一顆理想的Hi-FI輸出牛要求其： 1.初級電感（pri-inducto

7、r）為無窮大（infinite），以應(yīng)付很低的低頻信號； 2.漏感（leakage）為零，分布電感（distributed inductance）、電容（distributed capacitance）為零，以便高保真的傳輸現(xiàn)代音樂的超高頻信號； 3.不產(chǎn)生各種形式的串聯(lián)或并聯(lián)諧振（resonance），以免使音頻信號發(fā)生畸變（distortion）； 4.不產(chǎn)生任何非線性（nonlinear distortion）或相位延遲失真（phase-delay distortion）。 從變壓器的原理上講，現(xiàn)今無論何種形式的變壓器均無法同時(shí)滿足以上條件的。首先說變壓器要用鐵心（core）做導(dǎo)磁媒體，

8、其非線性失真一般很大。再有若需諾大的初級電感（pri-inductor），其漏感（leakage）、分布電感、電容亦隨之加大。滿足了第1項(xiàng)，就要損失第2項(xiàng)，互為矛盾。且較大的初級電感又可使相位失真加大，動態(tài)范圍（dynamic renge）減小。 看到這里發(fā)燒友可能要問，照你的“?！保ㄖ嚕┱?，膽機(jī)就不能算Hi-Fi音響了？你是不是一個(gè)“恨膽狂”，然也，相反我是卻個(gè)膽機(jī)迷，且快至如醉如癡之地步。常言道“愛之深，則之切”。本人對膽機(jī)并非盲目的崇拜，而是從其優(yōu)點(diǎn)中找出可以改進(jìn)的不足，無法改進(jìn)的不足之處，才認(rèn)為是“殘缺的美”。一只寬頻響（freguency response）的輸出牛，要求在滿足高頻的

9、情況下，盡量增加初級電感，以使頻響曲線向低端延伸。亦或在滿足低頻的情況下，盡量減小分布電容（distributed capacitance）及漏感（leakage inductance）以使高頻更靚。但兩者總是互為矛盾，故頻響不可能很寬?，F(xiàn)今的輸出牛大多采用高質(zhì)量的鐵心，特殊的線材及復(fù)雜的繞制工藝，已使頻響寬度達(dá)到10Hz20KHz1.5dB（有的甚至更寬）。根據(jù)現(xiàn)代“音樂頻譜曲線”看，已能滿足各種音樂信號的傳輸了。 不過榮幸的是，由于輸出牛不可能傳輸更高的高頻信號（即便能傳輸過去，相位也已延遲了很多，加之人耳的掩蔽效應(yīng)也就不能感覺到），可將一些高頻干擾如CD、DVD等數(shù)位音源本身固有的數(shù)位干

10、擾“拒之門外”。這就是用有輸出牛的功放（膽機(jī)或石機(jī)），重播CD、VCD、DVD音樂要比石機(jī)“好聽”許多（顯得不那么刺耳）。故有些名廠的石機(jī)也采用“?！弊鲚敵鋈鏜cIntosh（麥景圖）。有些中低檔膽機(jī)之輸出牛，干脆就只照顧低頻，高頻到那里一概不管。此類膽機(jī)雖有充實(shí)的低頻但高頻暗淡，久聽會感覺“悶”得難受（如今發(fā)燒友的耳朵已修煉的挑剔的很）?，F(xiàn)今的音箱好象在暗中為膽機(jī)彌補(bǔ)這“高頻不足”，把音箱的高頻做的較靚，甚至用高靈敏的號角單元，那種“不足”也就不顯得那么突出了. 一支寬頻響的Hi-Fi輸出牛，其電感漏感（leakage inductance）比（LL）很大（即較大的電感（inductor），

11、極小的漏感）。故通常用電感漏感比（LL）來衡量一個(gè)輸出牛的優(yōu)劣。下面我給大家談?wù)剬敵雠＞唧w的要求： 初級電感（pri- inductor）L L=K（Ra-r1）/2fmin 其中：Ra是放大器的最佳負(fù)載阻抗（optimum plate load），r1是輸出牛的初級直流電阻。K是一個(gè)系數(shù)，當(dāng)要求頻響曲線不均勻度為-3dB，或允許初級阻抗變化30%時(shí)，K=1；當(dāng)要求-1dB或允許阻抗變化10%時(shí)，K=2；要求-0.5dB或允許阻抗變化5%時(shí)，K=3；fmin：所要求之最低頻率。 初級漏感（pri-leakage inductance）Ls Ls=KRa- r1/2fmax 其中：fmax系所

12、要求之最高頻率，當(dāng)允許初級阻抗變化30%時(shí)，K=0.8；允許變化10%時(shí)，K=0.5。 輸出牛直流電阻 單端（single-ended）輸出牛，初級電阻r1=0.5Ra（1-）；次級電阻r2= r1（N2/N1） 推挽（push-pull）輸出牛 初級電阻r1=0.414Ra-a（1-） 次級電阻r2=0.586Ra-a（1-）（N2/N1） 其中：Ra系單端放大器（single-ended）最佳負(fù)載阻抗（optimum plate load）；Ra-a系推挽放大器（push-pull）最佳負(fù)載阻抗；為變壓器的效率（efficiency），一般取0.750.9，功率越小取值越低。 輸出牛直流電

13、阻不宜過大，否則將影響瞬態(tài)（transient）、解析力及動態(tài)范圍（dynamic range）。由于變壓器中存在電抗（reactance）成分，其感抗（inductive reactance）隨頻率的變化而變化，使得其輸入阻抗（input impedance）亦隨之變化，一般中頻段呈一定值不變。而低頻段，隨頻率的降低而急速下降，高頻段又隨頻率的上升而升高。當(dāng)阻抗偏離放大器的最佳負(fù)載阻抗（optimum plate load）較多時(shí)，放大器將產(chǎn)生嚴(yán)重的波形失真，且輸出功率亦下降。故一般要求變壓器的輸入阻抗（input impedance）變化30%。 另外，由于變壓器本身存在有分布電感（dis

14、tributed inductance）及分布電容（distributed capacitance），其相互作用將產(chǎn)生串聯(lián)或并聯(lián)諧振（resonance）。發(fā)生諧振時(shí)，其輸入阻抗（input impedance）趨向于零或無窮大（infinite）。且無論是串聯(lián)或并聯(lián)諧振，其輸出電壓都可能出現(xiàn)峰值，使頻響曲線變差。為控制變壓器在諧振（resonance）時(shí)輸入阻抗的變化程度，保證平坦的幅頻特性，應(yīng)控制住變壓器回路的Q值（這里Q值的含義是，感抗（inductive reactance）或容抗（capacitive reactance）與回路電阻之比。Q值越大，其阻抗的變化程度也越大），選擇合適的

15、電感（pri-inductor）漏感、內(nèi)阻及分布電容值。 另外，變壓器初級電感的大小還與信號的動態(tài)范圍（dynamic range）有關(guān)聯(lián)，當(dāng)信號幅度（amplitude）與響度（loudness）變化時(shí)，意味著鐵心中的磁感應(yīng)強(qiáng)度（induction density）和磁導(dǎo)率（permeance）在變化。因而初級自感量也將隨著信號幅度（amplitude）的變化而變化，當(dāng)信號幅度（amplitude）較大時(shí)，很大的初級電感，引起波形失真加大。而信號幅度較小時(shí)，鐵心的磁導(dǎo)率（permeance）變小，自感量變小，將影響頻率響應(yīng)特性（freguency response）。 再者，從減小相移失真（

16、phase-delay distortion）的角度考慮，輸出牛亦不能只為照顧低頻而過分的加大初級電感（pri-inductor）。由于鐵心的磁飽和（magnetic saturation）程度與頻率成反比，在低頻段，鐵心有可能工作在B-H曲線的飽和區(qū)，此時(shí)，因磁化電流（magnetizing current）的波形已嚴(yán)重失真，呈尖頂狀，致使輸出電壓的波形也產(chǎn)生失真。輸出牛鐵心的磁感應(yīng)強(qiáng)度（induction density）越高，失真亦越大（這就是為何用EI型鐵心做輸出牛，要比其他形式的如R型，C型及環(huán)型鐵心還好，且EI鐵心最好不用超高導(dǎo)磁率，帶紋向的硅鋼片）。 當(dāng)輸出牛中有直流磁化時(shí)（如單

17、端輸出牛，或推挽牛因兩管電流相差較多，或兩組繞組圈數(shù)不對稱時(shí)），失真就更為嚴(yán)重。為減小波形失真，常用的辦法是在鐵心（core）中墊入空氣隙（air gap）S S（cm）=1.310 IN1 I：磁化電流；N1：圈數(shù) 根據(jù)計(jì)算，若推挽輸出牛兩管電流電流相差5mA以上（或者初級兩臂圈數(shù)相差5%以上）時(shí)，就要留有氣隙了（或者不將鐵心插的過緊）。下面我們來談?wù)勅绾卧跇I(yè)余條件對輸出牛進(jìn)行測量。所用的工具有：數(shù)字電壓表、電流表、普通電感表，還有0100KHz信號發(fā)生器（signal generator），為觀察波形失真情況，最好還要有示波器（oscilloscope）、失真儀（distortion me

18、ter）等（如在測量頻響寬度時(shí)，在高頻段有時(shí)測得輸出值也不小，但波形卻已出現(xiàn)失真）。不過我們可以通過其他測量方法來得知在重要的20Hz20KHz范圍內(nèi)是否良好。 筆者推薦的信號發(fā)生器（signal generator）是典型的XD-1，二手價(jià)僅人民幣300元左右；示波器（oscilloscope）也是最常用的雙蹤示波器SR-8，二手價(jià)僅千余元人民幣。此兩件必用的儀器的價(jià)位較低，業(yè)余發(fā)燒友很容易擁有，且完全可以滿足測試要求，非常實(shí)用（當(dāng)然閣下若擁有其他高檔的儀器則更好）。輸出牛在正規(guī)廠家一般均是用專用綜合測試儀來測得，有些數(shù)據(jù)對發(fā)燒友來講，并無多大意義，用這里簡單的測試方法，即可測出輸出牛的幾項(xiàng)

19、實(shí)用參數(shù)，且相差不多，很具使用價(jià)值。 1： 電感（inductor） 單端（single-ended）輸出牛由于存在嚴(yán)重的直流磁化，故在測量時(shí)須加入與實(shí)際工作電路相近的直流電流。如圖1，其中電源變壓器（宜用大功率的）提供交、直流兩種電壓，在被測輸出牛的初級同時(shí)通過交、直流兩種成分（模擬單端牛實(shí)際的工作狀態(tài)）。R系無感電阻（noniductive），（交流電流表難找，現(xiàn)用電阻降壓法取代交流表）用以顯示回路直流電流的大小。分別測量R上的交流電壓值UR、及輸出牛初級交流分量UL，然后按下式計(jì)算出初級電感 L=U2R/2fU1 注意，以上三表均不能用普通指針式萬用表，以免交、直流分量相互干擾，使測試不

20、準(zhǔn)確（以下均同）。 推挽（push-pull）輸出牛，由于不存在直流磁化（或僅有少許的磁化）?？捎脠D的測試電路，給輸出牛的某一臂加入015mA的可調(diào)直流電流（若你的電路兩管電流完全相等，可不加直流）。其中：R0.05（2fL），然后按下式求得： L=R （U/UR）-（1+r/R）/2f，式中U為交流輸入電壓，UR系R上的電壓，r為輸出牛的初級（pri）內(nèi)阻。 2、漏感（leakage inductance），一般輸出牛的漏感僅幾毫亨幾十毫亨，其值可用普通電感表或萬用表測得（一般測試頻率為1KHz、100Hz），此不祥述。 3、自諧振（resonance）頻率：無論是串聯(lián)或并聯(lián)諧振，最好不要落

21、在音頻范圍內(nèi)，以免破壞聽感。一般，出現(xiàn)在幾十KHz，有的可能在10KHz以內(nèi)。業(yè)余情況下可按圖3測量。其中，R系無感電阻（noniductive），其值越小越好，但須能保證電壓表有合適的電壓顯示。信號源輸出固定的電壓，然后調(diào)節(jié)信號源的輸出頻率，當(dāng)電壓表出現(xiàn)最小讀數(shù)時(shí)，查看信號源的頻率，此頻率即為并聯(lián)自諧振頻率；當(dāng)電壓表出現(xiàn)最大讀數(shù)時(shí)的頻率，即為串聯(lián)自諧振頻率。 4、頻率響應(yīng)（freguency response）：推挽（push-pull）輸出牛的測試電路如圖，其中R值等于初級阻抗的一半，RL等于輸出阻抗。先在將信號源的輸出電壓調(diào)至最大（最好將電壓升至輸出牛工作所需電壓），并記錄。然后調(diào)節(jié)輸出

22、頻率，分別記錄下低頻、中頻（1KHz）及高頻時(shí)RL上的電壓UR低、UR中、UR高，再按下式計(jì)算： 低頻響應(yīng)值（dB）=20lg UR低/ UR中 ； 高頻響應(yīng)值（dB）=20lg UR高/ UR中。R1 匹配電阻。其阻值為變壓器初級阻抗與信號源輸出阻抗之差的值（用無感電阻） RL 為變壓器次級被測端的阻抗值（用無感電阻）C1 為隔直流電容，用30uf以上的無極性電容C2 為變壓器輸出匹配電容,一般用0.5uf測試：測試電壓，指變初級端信號電壓4V （RMS）激磁電流DC，按被變壓器初級最大電流值的1/10值 單端（single-ended）輸出牛，由于單端牛中有直流磁化作用，故測試電路中需加入

23、直流電流成分。不過高頻段僅與漏感及分布電容有關(guān)，為方便測試，在測高頻段頻響時(shí)，可不加直流成分。圖5中R等于被測輸出牛的輸入阻抗（input impedance）。調(diào)節(jié)W使電流表A指示到輸出牛實(shí)際工作電流值，C1為隔直電容，其測試方法及計(jì)算公式與推挽（push-pull）牛相同。 5、輸入阻抗（input impedance）：輸入阻抗受初級電感、漏感（leakage inductance）及分布電容（distributed capacitance）等的影響，在高及低頻段呈現(xiàn)出不規(guī)則的阻抗變化，有時(shí)誤差達(dá)30-50%。推挽（push-pull）牛的測試如圖6，在不同頻率段分別測量輸出牛初級的電壓

24、UL，然后按下式計(jì)算： 輸入阻抗（input impedance）Z=Ra UL /Ua Ua：Ra上的電壓；單端（single-ended）牛的測試同樣要加入直流電流，按圖7測試。調(diào)節(jié)W使A指示到正常工作電流。其余測試方法及計(jì)算與推挽（push-pull）牛相同。 6、分布電容（distributed capacitance）的測量：分布電容是由變壓器本身的結(jié)構(gòu)，繞制工藝及材料等因素所形成。初級分布電容的測量電路見圖8，調(diào)節(jié)信號源的輸出電壓至最大（最好能升至工作所需電壓），然后改變輸出頻率。當(dāng)輸出電壓指示最大時(shí)，表明電路產(chǎn)生諧振，此時(shí)的頻率為f（KHz）。然后按下式計(jì)算： 初級分布電容（pri distributed capacitance） C（pF）=25.310