业余绕制输出变压器参数和公式计算.docx

之答禄夫天创作时间：二O二一年七月二十九日一般业余绕制输出变压器不用过多注重理论参数和公式计算,但有 三项指标必需重视： 1.输出变压器阻抗 .2.尽量年夜的电感量 .3 尽量小的分布电容. 对输出变压器阻抗,理论上讲即变压器阻抗必需和功放管内阻一致 这样才华到达该功放管的最年夜设计功率 ,但实际制作胆机时 ,往 往为了最佳音质而舍弃最佳功率,因而一般都取变压器阻抗远年夜 于胆管内阻.以 805 管为例,自己一般设计变压器时都取其胆内阻 的 3－5 倍,因为有如此年夜的余量,所以只要按原设计者提供的数 据绕制,一般都不会有什么问题. 尽量年夜的电感量和尽量小的分布电容 ,电感量年夜则低频好 ,分 布电容小则高频好,但这自己就是一对矛盾 ,因为要电感量年夜则 分布电容肯定也年夜,要分布电容小则电感量也肯定会小 ,如何解 决这一对矛盾,既要电感量年夜,以坚持低频好,又要分布电容小以 坚持好的高频,这就是我们绕制输出变压器以保证音质的关键所在 如何解决好这一对矛盾呢？下面详细谈谈个人的制作体会,分歧毛 病之处请年夜家讨论.1. 为保证有尽量年夜的电感量 ,一定要选择年夜规格的铁芯 ,只有 年夜规格铁芯才是年夜电感量的重要保证,市售制品机往往低频下 潜不深、缺乏弹性、没有冲击力,速度慢的重要因素都在其为节约 本钱选用铁芯太小所致,尤其是单端机,因为要流气缝,铁芯规格小 了肯定是不成的,自己用于 10－20W 的小功率单端机的输出牛铁芯 决不会小于舌宽35mm,叠厚不得小于65mm,即35X65以上.而年夜 功率单端机的输出牛一般都用舌宽 41mm, 叠厚 75mm, 也就是 41X75 以上,以保证该输出牛有足够的电感量,从而保证低频有很 好 的 下 潜 , 弹 性 和 速 度 .2. 为保证有尽量小的分布电容：a.各绕组尽量分多层绕制，一般来 讲低级绕组不得小于 5－7 层,次级绕组也必需分 5－7 层,夹在低 级绕组傍边,因为这样即有很好的藕合 ,且各绕组的分布电容呈串 连结构，而电容是越串连越小的.b.注意绕制工艺，手法也是减少分 布电容的重要办法.第一,绕制时线圈一定要拉紧 ,越紧越好,这也 是高级输出牛只能手工绕制 ,不能机器绕制的原因所在 ,但纷歧定 要排列十分整齐,有少量乱层对分布电容相反有好处.第二,线间绝 缘层越薄越好,如有绕制经验,有耐心,用绕一层刷一层快干漆更好 但刚开始绕制自己推荐用普通封装纸箱的不干胶胶带,但必需用不 透明的那种,透明的反而欠好用.每绕一层就用不干胶带封一层,低 级与次级间封两层,因其薄膜很薄且有很好的固定作用.第三,次级 绕组尽量均匀稀绕,尽量不要象低级那样排的过密,但一定要拉紧.3. 线材选用：因我们选用的铁芯较年夜,相应的窗口也就较年夜, 对我们选用线材带来了好处,一般低级可选用直径 0.31－0.45mm 的高强度漆包线,次级选用直径 1.2－1.45mm 的高强度漆包线,视 铁芯窗口年夜小而定.用这种规格线材既可以拉紧,又可减小变压 器的直流电阻,从而减小了变压器的铜损和铁损,对改善音质非常 有利.4. 关于铁芯质量选择：对一个装机高手来讲,有了一副好铁芯就即 是胜利了一半.铁芯除规格年夜小外,还有一个重要参数,就是必需 选用0.35片厚的,片厚0.50的铁芯因有涡流发生只能用作电源变 压器,不能用于输出牛,如能找到0.35以下的光面冷轧铁芯则更好 但其含硅量纷歧定要很高,中等就可以了.5. 关于骨架：一般各种规格的骨架市面都有售,也可自制,但自制 较麻烦.输出牛是胆机的咽喉，其内在品质的优劣直接影响著整机的重放质 量.由于输出牛的专业性较强，加之考虑厂家的利益,故很少有刊物 作高保真输出牛的介绍.发烧友在评论某某胆机之输出牛时仅以外 表或者品牌效应点评，甚至仅以个人听感为依据，缺乏对输出牛的 定性的认识（虽然变压器所涉及的技术其实不深，但一支高保真输 出牛其实不是人人都能作得好的）.另外各胆机生产厂所生产的输 出牛可以说各具特色，各有千秋.对称得上“HiFi”级（严格地讲 胆机的输出牛无法算HiFi)的输出牛，一个厂家一个“味”，甚至 一个批次一种音色.固然在这“云云众生”众多的胆机中，也不乏有那不够Hi Fi甚至失真较年夜，频率响应较窄的输出牛“滥竽凑数”.而我们 业余发烧友又无“孙悟空”那“火眼金睛”，来识破那些“笨牛”. 原本不够HiFi的“牛”，却奉为上品，那可就残了.这里笔者给年 夜家谈一谈胆机的输出牛及其业余测试方法,让年夜家对“牛”有 一个定性的了解和认识，也让输出牛不在那么“牛气”.一颗理想的HiFI输出牛要求其：1. 低级电感(priinductor)为无穷年夜(infinite)，以 应付很低的低频信号；2. 漏感(leakage)为零，分布电感(distributed induct ance)、电容(distributed capacitance)为零，以便高保真的 传输现代音乐的超高频信号；3. 不发生各种形式的串连或并联谐振(resonance)，以免 使音频信号发生畸变(dis tort ion)；4. 不发生任何非线性(nonlinear dis tort ion)或相位延 迟失真(phasedelay dis tortion).从变压器的原理上讲，现今无论何种形式的变压器均无法同 时满足以上条件的.首先说变压器要用铁心（core）做导磁媒体， 其非线性失真一般很年夜.再有若需诺年夜的低级电感（priinduc tor），其漏感（leakage）、分布电感、电容亦随之加年夜.满足 了第1项，就要损失第2项，互为矛盾.且较年夜的低级电感又可使 相位失真加年夜，静态范围（dynamic renge ）减小.看到这里发烧友可能要问,照你的“牛”（谬）论,胆机就 不能算HiFi音响了？你是不是一个“恨胆狂”，然也，相反我是却 个胆机迷，且快至如醉如痴之境地.常言道“爱之深，则之切”.自 己对胆机其实不是盲目的崇敬,而是从其优点中找出可以改进的缺 乏,无法改进的缺乏之处，才认为是“残缺的美”.一只宽频响fr eguency response）的输出牛，要求在满足高频的情况下，尽量增 加低级电感，以使频响曲线向低端延伸.亦或在满足低频的情况下, 尽量减小分布电容（distributed capacitance）及漏感（leakag e inductance）以使高频更靓.但两者总是互为矛盾，故频响不成 能很宽.现今的输出牛年夜多米纳咼质量的铁心，特殊的线材及复 杂的绕制工艺，已使频响宽度到达10Hz~20KHz±1.5dB（有的甚至 更宽）.根据现代“音乐频谱曲线”看，已能满足各种音乐信号的 传输了.不外荣幸的是，由于输出牛不成能传输更高的高频信号 （即便能传输过去,相位也已延迟了很多，加之人耳的掩蔽效应也 就不能感觉到），可将一些高频干扰如CD、DVD等数位音源自己固 有的数位干扰“拒之门外”.这就是用有输出牛的功放（胆机或石 机），重播CD、VCD、DVD音乐要比石机“好听”许多（显得不那 么难听）.故有些名厂的石机也采纳“牛”做输出如Mein tosh（麦景图）.有些中高档胆机之输出牛，干脆就只照顾低频，高频到 那里一概不论.此类胆机虽有充分的低频但高频昏暗，久听会感觉“闷”得难受（如今发烧友的耳朵已修炼的挑剔的很）.现今的音 箱好象在黑暗为胆机弥补这“高频缺乏”，把音箱的高频做的较靓, 甚至用高灵敏的号角单位，那种“缺乏”也就不显得那么突出了.一支宽频响的HiFi输出牛，其电感漏感（leakage induct anee ）比（LL）很年夜（即较年夜的电感（indue tor），极小的漏 感）.故通经常使用电感漏感比（LL）来衡量一个输出牛的优劣. 下面我给年夜家谈谈对输出牛具体的要求：低级电感（pri indue tor） L L=K・（Rarl）/2nfmin 其中：Ra是放年夜器的最佳负载阻抗（optimum plate l oad），r1是输出牛的低级直流电阻.K是一个系数,当要求频响曲 线不均匀度为3dB，或允许低级阻抗变动30%时,K=1；当要求ldB 或允许阻抗变动10%时,K=2；要求0.5dB或允许阻抗变动5%时,K= 3； fmin：所要求之最低频率.低级漏感（prileakage induetance） LsLs二K・Ra r1/2nfmax其中：fmax系所要求之最高频率，当允许低级阻抗变动30%时,K=0.8；允许变动 10%时,K=0.5.输出牛直流电阻单端(singleended)输出牛，低级电阻r1=0.5・Ra(1n);次级电阻 r2= r1 (N2/N1)推挽(pushpull)输出牛低级电阻r1=0.414・Raa(1n)次级电阻 r2=0.586 ・Raa(1n)(N2/N1)其中：Ra系单端放年夜器(singleended)最佳负载阻抗(op ti mum pla te load)； Raa 系推挽放年夜器(pushpull)最 佳负载阻抗；n为变压器的效率(efficiency), —般取0.75~0. 9,功率越小n取值越低.输出牛直流电阻不宜过年夜，否则将影响瞬态(t ransien t)、解析力及静态范围(dynamic range).由于变压器中存在电抗(reac tance )成份，其感抗(indue tive r eactance)随频率的变动而变动，使得其输入阻抗(input impeda nce )亦随之变动，一般中频段呈一定值不变.而低频段，随频率的 降低而急速下降，高频段又随频率的上升而升高.当阻抗偏离放年 夜器的最佳负载阻抗(opti mum pla te load )较多时，放年夜器将 发生严重的波形失真，且输出功率亦下降.故一般要求变压器的输 入阻抗(input impedance)变动〈30%.另外，由于变压器自己存在有分布电感(distributed ind uctance)及分布电容(distributed capacitance)，其相互作用 将发生串连或并联谐振(resonance).发生谐振时，其输入阻抗 (input impedance) 趋向于零或无穷年夜(infinite).且无论 是串连或并联谐振,其输出电压都可能呈现峰值，使频响曲线变差. 为控制变压器在谐振(resonance)时输入阻抗的变动水平，保证 平坦的幅频特性，应控制住变压器回路的Q值(这里Q值的含义是, 感抗(i nduc tive reac tance ) 或容抗(capac itive reac tance) 与回路电阻之比.Q值越年夜，其阻抗的变动水平也越年夜)，选择 合适的电感(priinductor)漏感、内阻及分布电容值.另外，变压器低级电感的年夜小还与信号的静态范围(dyn amic range)有关联，当信号幅度(amplitude)与响度(loudnes s)变动时，意味著铁心中的磁感应强度(indue tion densi ty)和 磁导率(permeance)在变动.因而低级自感量也将随著信号幅度 (amplitude)的变动而变动，当信号幅度(amplitude)较年夜时, 很年夜的低级电感，引起波形失真加年夜.而信号幅度较小时，铁心 的磁导率(permeance)变小，自感量变小,将影响频率响应特性 (freguency response).再者，从减小相移失真(phasedelay dis tort ion)的角度 考虑，输出牛亦不能只为照顾低频而过分的加年夜低级电感(prii nductor).由于铁心的磁饱和(magnetic saturation)水平与频 率成反比，在低频段，铁心有可能工作在BH曲线的饱和区，此时，因 磁化电流（magne tizing curren t）的波形已严重失真，呈尖顶状, 。