如何用环形铁芯制作输出变压器单端甲类小胆机

2011-04-28 12:36:06来源: 互联网 关键字:变压器

很多朋友实际做出来的胆机效果并不理想,究其原因主要有两点:
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。 
一、关于输出功率的问题
    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。



电子管
型号 灯丝电压
灯丝电流 最大屏极
耗散功率 管脚形式 电源变压器功率 输出
功率 适宜使用
的场合 
KT88,6550  6.3V/1.6A  40W  8脚管座 150W   15W  30平米以上的房间 
EL34,6CA7  6.3V/1.5A  25W  8脚管座 120W 11W 15-30平米的房间 
6L6G,6P3P   6.3V/0.9A 19W  8脚管座 100W  8.5W 15-30平米的房间 
807,FU-7 6.3V/0.9A 25W 5脚管座 100W 10W 15-30平米的房间 
6P14,EL84   6.3V/0.76A  12W 小9脚管座 80W 5.4W  15平米以下的房间 
6P15 6.3V/0.76A 12W 小9脚管座 80W 5W 15平米以下的房间 
6V6,6P6P  6.3V/0.45A  12W  8脚管座 70W 3.8W 15平米以下的房间 
6P1 6.3V/0.5A  12W 小9脚管座 70W 5W 15平米以下的房间 


    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。

二、关于屏极工作电压的问题
    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。


表2 手册中参数   有输出变压器时的参数   
屏极工作电压V 250 屏极工作电压V 228 
帘栅压V  250 帘栅压V  228 
栅负压V  12.5 栅负压V  11.4 
屏极静态电流mA   44 屏极静态电流mA   38 
最大屏极电流mA   88 最大屏极电流mA   76 
帘栅电流mA       7 帘栅电流mA       6 
屏内阻KΩ         42.5 屏内阻KΩ         44.5 
跨导mA/V 4.9 跨导mA/V 4.67 
输出功率W 5 输出功率W 3.97 


    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。

三、关于输出变压器的问题
    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。


第二种计算方法 公式 备注 第二种计算方法 公式 备注 
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 Np      lave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 Np     u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Ns   Ns=K×Np    K为变压系数,Np为初级电感线圈圈数  次级线圈圈数Ns      R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/600   Io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   

 

电感量的计算
    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。

最低重放低频下限的确定:
    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。 
初级电感量的选择:
    初级电感量可以按-1dB时的公式来计算。 
平均磁路长度的计算:
    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) 
以上三种数据是保证输出变压器品质的重要参数,不论你用哪种设计计算公式都应引起重视。 
业余条件下铁芯的选取:
    按照惯例制作单端输出变压器都是选取EI型铁芯,但用EI型铁芯在业余条件下制作输出变压器存在许多不便,线圈不易拉紧,而且各段线圈松紧不易保持均匀。装好铁芯浸漆后要想调整初次级线圈圈数时拆卸非常麻烦。所以我在业余制作输出变压器时都选用R型,C型或环形铁芯,R型和C型铁芯可以直接使用。环形铁芯取材容易,旧电器市场上价格很便宜,早年生产的环形变压器很多都是日本进口0.35 mm冷轧硅钢带卷绕而成的性能很好。不过用环型铁芯做单端输出变压器时一定要留空气隙,我的方法是用电火花机床在环形铁芯上切割0.1mm的缝做为空气隙。另外在选环形铁芯时要注意,有些铁芯不是用一根硅钢带完整卷绕的,这种铁芯不能用。

四、怎样用环形铁芯制作输出变压器
    1、首先选择两只性能一致的环形变压器,由于市场上环形变压器的功率大都在50W以上,所以一般选择50~100W这种规格的铁芯。选好后仔细检查铁芯浸漆是否牢靠,这点很重要。如不牢靠,切割时因张力的作用很容易变形或散掉。确认牢靠后,用黄色封口胶带在铁芯上像穿漆包线的方式缠绕两三层,以确保切割后不变形。这时可用电火花机床对其切割,先切割一条0.1 mm的缝,看铁芯是否变形,如没有变形则垫入纸片用黄色封口胶带沿铁芯外园缠绕扎紧即可。如发现铁芯变形就在相对面再切割一刀,将铁芯一分为二,这就相似于C型铁芯的两半,稍加打磨后垫上0.1 mm的纸片,重新合拢缠上胶带即可投入使用。

    2、技术参数的确定:

输出功率的确定:由于铁芯较大(50~100W铁芯)所以把输出变压器的功率确定为25W 
功率频响范围:设定为(20Hz~30kHz,-1dB),己能够胜任现代音源的要求 
初级阻抗的设定:由于制作输出变压器还是比较麻烦的一件事情,所以初级可以设计成多抽头形式以满足不同功放管的需要,分别为500Q,2700Q,3500Q,5000Q 
初级线径的选择.由于窗口足够大,线径稍选粗一点为0.23 mm(按2.5A/mm) 
次级线径的选择:选用1.08mm线径(按2.5A/mm2) 
    以上参数确定后即可进行绕制了,在上面参数中我没有给出初,次级线圈的圈数,这个数据在绕制工艺里交待,绕制变压器的工具和辅助材料就不详叙了应该都知道。但必须准备一个

[1] [2] [3]

关键字:变压器

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2011/0428/article_7806.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。

上一篇:MEMS加速度计在声学拾音器中的应用
下一篇:D类放大器的多级EMI消减技术

关注eeworld公众号 快捷获取更多信息
关注eeworld公众号
快捷获取更多信息
关注eeworld服务号 享受更多官方福利
关注eeworld服务号
享受更多官方福利
推荐阅读
全部
变压器

小广播

独家专题更多

TI车载信息娱乐系统的音视频解决方案
TI车载信息娱乐系统的音视频解决方案
汇总了TI汽车信息娱乐系统方案、优质音频解决方案、汽车娱乐系统和仪表盘参考设计相关的文档、视频等资源
迎接创新的黄金时代 无创想,不奇迹
迎接创新的黄金时代 无创想,不奇迹
​TE工程师帮助将不可能变成可能,通过技术突破,使世界更加清洁、安全和美好。
TTI携TE传感器样片与你相见,一起传感未来
TTI携TE传感器样片与你相见,一起传感未来
TTI携TE传感器样片与你相见,一起传感未来
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2017 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved