业余绕制输出变压器参数和公式计算.doc

一般业余绕制输出变压器不必过多注重理论参数和公式计算，但有三项指标必须重视：1.输出变压器阻抗2.尽量大的电感量3 尽量小的分布电容对于输出变压器阻抗，理论上讲即变压器阻抗必须和功放管内阻一致，这样才能达到该功放管的最大设计功率，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大于胆管内阻以 805 管为例，本人一般设计变压器时都取其胆内阻的 3－5 倍，因为有如此大的余量，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大的电感量和尽量小的分布电容，电感量大则低频好，分布电容小则高频好，但这本身就是一对矛盾，因为要电感量大则分布电容必然也大，要分布电容小则电感量也必然会小，如何解决这一对矛盾，既要电感量大，以保持低频好，又要分布电容小以保持好的高频，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，不对之处请大家讨论1.为保证有尽量大的电感量，一定要选择大规格的铁芯，只有大规格铁芯才是大电感量的重要保证，市售成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成本选用铁芯太小所致，尤其是单端机，因为要流气缝，铁芯规格小了肯定是不行的，本人用于 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 35×65 以上。

而大功率单端机的输出牛一般都用舌宽 41mm，叠厚 75mm，也就是 41×75 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，一般来讲初级绕组不得小于 5－7 层，次级绕组也必须分 5－7 层，夹在初级绕组当中，因为这样即有很好的藕合，且各绕组的分布电容呈串联结构，而电容是越串联越小的b.注意绕制工艺，手法也是减少分布电容的重要措施第一，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，但不一定要排列十分整齐，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，但刚开始绕制本人推荐用普通封装纸箱的不干胶胶带，但必须用不透明的那种，透明的反而不好用每绕一层就用不干胶带封一层，初级与次级间封两层，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，尽量不要象初级那样排的过密，但一定要拉紧3.线材选用：因我们选用的铁芯较大，相应的窗口也就较大，对我们选用线材带来了好处，一般初级可选用直径 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，视铁芯窗口大小而定。

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：对于一个装机高手来讲，有了一副好铁芯就等于成功了一半铁芯除规格大小外，还有一个重要参数，就是必须选用 0.35 片厚的，片厚 0.50 的铁芯因有涡流产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，但其含硅量不一定要很高，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并不深，但一支高保真输出牛并非人人都能作得好的） 另外各胆机生产厂所生产的输出牛可以说各具特色，各有千秋对于称得上“Hi-Fi” 级（严格地讲胆机的输出牛无法算 Hi-Fi）的输出牛，一个厂家一个“味”，甚至一个批次一种音色 当然在这“云云众生”众多的胆机中，也不乏有那不够 Hi-Fi 甚至失真较大，频率响应较窄的输出牛“滥竽充数”。

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”本来不够 Hi-Fi 的“牛”，却奉为上品，那可就残了这里笔者给大家谈一谈胆机的输出牛及其业余测试方法，让大家对“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 Hi-FI 输出牛要求其：1.初级电感（pri-inductor）为无穷大（infinite），以应付很低的低频信号；2.漏感（leakage）为零，分布电感（distributed inductance）、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.不产生各种形式的串联或并联谐振（resonance），以免使音频信号发生畸变（distortion）；4.不产生任何非线性（nonlinear distortion）或相位延迟失真（phase-delay distortion）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大再有若需诺大的初级电感（pri-inductor），其漏感（leakage）、分布电感、电容亦随之加大。

满足了第 1 项，就要损失第 2 项，互为矛盾且较大的初级电感又可使相位失真加大，动态范围（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 Hi-Fi 音响了？你是不是一个“恨胆狂”，然也，相反我是却个胆机迷，且快至如醉如痴之地步常言道“爱之深，则之切”本人对胆机并非盲目的崇拜，而是从其优点中找出可以改进的不足，无法改进的不足之处，才认为是“残缺的美”一只宽频响（freguency response）的输出牛，要求在满足高频的情况下，尽量增加初级电感，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（leakage inductance）以使高频更靓但两者总是互为矛盾，故频响不可能很宽现今的输出牛大多采用高质量的铁心，特殊的线材及复杂的绕制工艺，已使频响宽度达到 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过荣幸的是，由于输出牛不可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 等数位音源本身固有的数位干扰“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（显得不那么刺耳）故有些名厂的石机也采用“牛”做输出如 McIntosh（麦景图）有些中低档胆机之输出牛，干脆就只照顾低频，高频到那里一概不管此类胆机虽有充实的低频但高频暗淡，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）现今的音箱好象在暗中为胆机弥补这“高频不足”，把音箱的高频做的较靓，甚至用高灵敏的号角单元，那种“不足”也就不显得那么突出了.一支宽频响的 Hi-Fi 输出牛，其电感漏感（leakage inductance）比（LL）很大（即较大的电感（inductor），极小的漏感）故通常用电感漏感比（LL）来衡量一个输出牛的优劣下面我给大家谈谈对输出牛具体的要求： 初级电感（pri- inductor）L L=K·（Ra-r1）/2πfmin 其中：Ra 是放大器的最佳负载阻抗（optimum plate load），r1 是输出牛的初级直流电阻K 是一个系数，当要求频响曲线不均匀度为-3dB，或允许初级阻抗变化 30%时，K=1；当要求-1dB 或允许阻抗变化 10%时，K=2；要求-0.5dB 或允许阻抗变化 5%时，K=3；fmin：所要求之最低频率。

初级漏感（pri-leakage inductance）LsLs=K·Ra- r1/2πfmax其中：fmax 系所要求之最高频率，当允许初级阻抗变化 30%时，K=0.8；允许变化 10%时，K=0.5输出牛直流电阻单端（single-ended）输出牛，初级电阻 r1=0.5·Ra（1-η）；次级电阻 r2= r1（N2/N1）推挽（push-pull）输出牛初级电阻 r1=0.414·Ra-a（1-η）次级电阻 r2=0.586·Ra-a（1-η）（N2/N1）其中：Ra 系单端放大器（single-ended）最佳负载阻抗（optimum plate load）；Ra-a 系推挽放大器（push-pull）最佳负载阻抗；η 为变压器的效率（efficiency），一般取 0.75~0.9，功率越小 η 取值越低输出牛直流电阻不宜过大，否则将影响瞬态（transient）、解析力及动态范围（dynamic range）由于变压器中存在电抗（reactance）成分，其感抗（inductive reactance）随频率的变化而变化，使得其输入阻抗（input impedance）亦随之变化，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大器的最佳负载阻抗（optimum plate load）较多时，放大器将产生严重的波形失真，且输出功率亦下降故一般要求变压器的输入阻抗（input impedance）变化<30%另外，由于变压器本身存在有分布电感（distributed inductance）及分布电容（distributed capacitance），其相互作用将产生串联或并联谐振（resonance）发生谐振时，其输入阻抗（input impedance）趋向于零或无穷大（infinite）且无论是串联或并联谐振，其输出电压都可能出现峰值，使频响曲线变差为控制变压器在谐振（resonance）时输入阻抗的变化程度，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（inductive reactance）或容抗（capacitive reactance）与回路电阻之比Q 值越大，其阻抗的变化程度也越大），选择合适的电感（pri-inductor）漏感、内阻及分布电容值另外，变压器初级电感的大小还与信号的动态范围（dynamic range）有关联，当信号幅度（amplitude）与响度（loudness）变化时，意味著铁心中的磁感应强度（induction density）和磁导率（permeance）在变化。

因而初级自感量也将随著信号幅度（amplitude）的变化而变化，当信号幅度（amplitude）较大时，很大的初级电感，引起波形失真加大而信号幅度较小时，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（phase-delay distortion）的角度考虑，输出牛亦不能只为照顾低频而过分的加大初级电感（pri-inductor）由于铁心的磁饱和（magnetic saturation）程度与频率成反比，在低频段，铁心有可能工作在 B-H 曲线的饱和区，此时，因磁化电流（magnetizing current）的波形已严重失真，呈尖顶状，致使输出电压的波形也产生失真输出牛铁心的磁感应强度（induction density）越高，失真亦越大（这就是为何用 EI 型铁心做输出牛，要比其他形式的如 R 型，C 型及环型铁心还好，且 EI 铁心最好不用超高导磁率，带纹向的硅钢片）当输出牛中有直流磁化时（如单端输出牛，或推挽牛因两管电流相差较多，或两组绕组圈数不对称时），失真就更为严重为减小波形失真，常用的办法是在铁心（core）中垫入空气隙（air gap）S S（cm）=1.3×10 I·N1 。