来自 技术中心 2020-01-24 01:19 的文章
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如何用环形铁芯制作输出变压器单端甲类小胆机

  1、由于电子管电路及其应用的知识是上个世纪五.六十年代的教科书中才有,以后基本上就没有传授电子管知识了。所以稍年轻一些的发烧友对电子管知识了解得不是很透彻。

  2、现在很多自己动手制作胆机的朋友很多都是按照一些参考电路来仿制,其对参考电路中的很多技术参数心中并不清楚,只是照葫芦画瓢,心中没底自然设计出的成品就不一定能达到预期的效果。我根据自己的一点点知识和经验与大家共同探讨一些胆机设计、制作中的问题。如有不妥望大家批评指正。本文主要探讨单端甲类小功率胆机中的一些问题,因为甲类单端胆机是音色最好的电路形式之一,也是发烧友们自制较多的电路形式之一。

  1、甲类单端胆机这种形式一般采用单只功率管进行放大,受功放管自身最大耗散功率的限制,输出功率一般都不会很大,常见的电路中输出功率一般在1W-15W之间。表1是一些常见功放管组成的甲类单端功放电路的输出功率和一些常用参数。

  表1中的输出功率值与屏极工作电压和负载阻抗(输出变压器初级阻抗)有很大关系,任何一个数据的变化都会引起输出功率值的变化。适宜使用的场合与所用音箱的灵敏度有关,灵敏度越高使用面积越大。

  2、输出功率的计算方法有很多不同的版本,各版本的计算结果基本相同,只是计算所需的参数不同。现提供一个比较简便的计算公式供大家参考:I2×R/2。式中I2为静态电流的平方,R为输出变压器初级阻抗又称负载阻抗。经过大量的实践这个公式的结果是比较准确和实用的。

  在电子管手册中我们都能查到功放管的典型应用参数,一般都有屏极工作电压这个参数,例如6P1电子管的屏极电压手册上推荐为250V,有很多制作图纸和发烧友在实际制作中都按照这个参数来选择电源变压器的交流输出电压,实际上这样是不好的,并不能很好的发挥功放管的性能,因为在屏级回路中串有输出变压器。输出变压器的初级线圈是有直流电阻的,当静态电流流过初级线圈时便会产生电压降,这时加到电子管屏极的直流工作电压就会降低,其它参数随着屏极电压的改变也相应变化,我用下面的图1和表2给大家说明。

  从图1中我们可以看到按照手册上提供的屏极工作电压接上输出变压器后,真正供到电子管屏极的工作电压比手册中的典型工作电压下降了22V,下降了22V后整个功率管的其他参数有何变化呢?请看表2的对比。变压器油淬火

  从表2中可以看到其数据的变化,由于现在对输出变压器的频响要求比早期要求更高,初级线圈的匝数也多,直流阻抗较大。所以我们在自制胆机时屏极供电电压一定要考虑输出变压器初级线圈产生的直流电压降,这样才能达到手册中提供的应用参数。

  输出变压器是胆机的灵魂,如果没有输出变压器的存在也就不会有所谓的胆味存在,在所有元器件参数不变的情况下更换不同厂家的输出变压器,其重放的声音也是不一样的。在自制电子管功放时输出变压器的设计制作就决定了最终重放声音的结果。输出变压器的设计也有许多版本,下面例举两种计算方式供大家比较(见表3和图2),我们以其中电感量(L)的计算为例做一说明。

  初级线圈电感量L单位(H)RL为电子管最佳负载阻抗(Ω)fL为最低重放频率(Hz)初级线圈电感量L单位(H)

  铁芯最小截面积S单位(cm2)Ip为电子管屏极静态直流电流(mA),L为初级电感量(H)铁芯最小截面积S单位(cm2)P为变压器额定功率

  初级电感线圈圈数Nplave为铁芯平均磁力线长度,S为铁芯截面积,L为电感量初级电感线圈圈数Npu为铁芯导磁率

  变压系数(k)Ro为次级负载阻抗(Ω),n为变压器效率小功率时按75%计算,RL为初级负载阻抗(Q)有关修正系数K大于1

  次级线圈圈数NsNs=K×NpK为变压系数,Np为初级电感线圈圈数次级线圈圈数NsR为次级阻抗,n为变压器效率

  空气隙长度G单位(mm)Ip为电子管屏极静态直流电流(mA),Np为初级电感线圈圈数空气隙长度G单位(mm)G=NpLo/600Io为初级线圈静态电流(mA)

  初、次级线圈线径单位(mm)按电流密度3A/mm2计算初、次级线圈线径单位(mm)按电流密度2.5A/mm2计算

  一种计算方法为:,式中L为电感量(单位H),RL为电子管最佳负载阻抗(单位Ω),fL为最低重放频率(单位Hz)。另一种计算方法为:,式中RL为电子管最佳负载阻抗(单位Ω)fL为最低重放频率(单位Hz)。3.14为最低低频频响为-1dB时的常数。而第一种计算方式中的常数0.159是基于最低低频频响为-3dB时的数据,所以要根据自己对最低低频频响的需求来选择计算公式。从以上两个计算公式可以看出不同版本的计算公式最终的结果是不相同的。

  我们现在能在各种刊物上见到的输出变压器设计资料大多是很多年以前的资料,而且有些还不完整,各个厂家对输出变压器的数据是保密的,这就给一些想自己动手的朋友带来不少麻烦,所以在业余条件下自制的单端输出变压器成功率并不高。哪么在业余条件下能否制作出高品质的输出变压器呢?回答是肯定的,我将自己制作输出变压器的一些经验提供出来供大家参考,没有详细的计算公式。但这样做出来的输出变压器性能已经很好了。

  甲类单端电子管功放的输出功率都不是很大,选择最低重低频下限频率应根据输出功率和所接音箱的低频下限来综合考虑。一般输出功率低于5W时下限频率选择在50Hz,5W~10W时可选择30Hz,10W以上可选择下限频率20Hz。

  一般公式中计算平均磁路长度都很麻烦,现提供一个最简单准确的计算公式,5.57×舌宽=平均磁路长度(EI铁芯)

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