如何用環(huán)形鐵芯制作輸出變壓器單端甲類(lèi)小膽機(jī)

很多朋友實(shí)際做出來(lái)的膽機(jī)效果并不理想，究其原因主要有兩點(diǎn)：
1、由于電子管電路及其應(yīng)用的知識(shí)是上個(gè)世紀(jì)五．六十年代的教科書(shū)中才有，以后基本上就沒(méi)有傳授電子管知識(shí)了。所以稍年輕一些的發(fā)燒友對(duì)電子管知識(shí)了解得不是很透徹。
2、現(xiàn)在很多自己動(dòng)手制作膽機(jī)的朋友很多都是按照一些參考電路來(lái)仿制，其對(duì)參考電路中的很多技術(shù)參數(shù)心中并不清楚，只是照葫蘆畫(huà)瓢，心中沒(méi)底自然設(shè)計(jì)出的成品就不一定能達(dá)到預(yù)期的效果。我根據(jù)自己的一點(diǎn)點(diǎn)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)與大家共同探討一些膽機(jī)設(shè)計(jì)、制作中的問(wèn)題。如有不妥望大家批評(píng)指正。本文主要探討單端甲類(lèi)小功率膽機(jī)中的一些問(wèn)題，因?yàn)榧最?lèi)單端膽機(jī)是音色最好的電路形式之一，也是發(fā)燒友們自制較多的電路形式之一。
一、關(guān)于輸出功率的問(wèn)題
1、甲類(lèi)單端膽機(jī)這種形式一般采用單只功率管進(jìn)行放大，受功放管自身最大耗散功率的限制，輸出功率一般都不會(huì)很大，常見(jiàn)的電路中輸出功率一般在1W-15W之間。表1是一些常見(jiàn)功放管組成的甲類(lèi)單端功放電路的輸出功率和一些常用參數(shù)。
表1中的輸出功率值與屏極工作電壓和負(fù)載阻抗(輸出變壓器初級(jí)阻抗)有很大關(guān)系，任何一個(gè)數(shù)據(jù)的變化都會(huì)引起輸出功率值的變化。適宜使用的場(chǎng)合與所用音箱的靈敏度有關(guān)，靈敏度越高使用面積越大。

電子管
型號(hào)燈絲電壓
燈絲電流最大屏極
耗散功率管腳形式電源變壓器功率輸出
功率適宜使用
的場(chǎng)合
KT88,65506.3V/1.6A40W8腳管座150W15W30平米以上的房間
EL34,6CA76.3V/1.5A25W8腳管座120W11W15-30平米的房間
6L6G,6P3P6.3V/0.9A19W8腳管座100W8.5W15-30平米的房間
807,FU-76.3V/0.9A25W5腳管座100W10W15-30平米的房間
6P14,EL846.3V/0.76A12W小9腳管座80W5.4W15平米以下的房間
6P156.3V/0.76A12W小9腳管座80W5W15平米以下的房間
6V6,6P6P6.3V/0.45A12W8腳管座70W3.8W15平米以下的房間
6P16.3V/0.5A12W小9腳管座70W5W15平米以下的房間


2、輸出功率的計(jì)算方法有很多不同的版本，各版本的計(jì)算結(jié)果基本相同，只是計(jì)算所需的參數(shù)不同?，F(xiàn)提供一個(gè)比較簡(jiǎn)便的計(jì)算公式供大家參考：I2×R/2。式中I2為靜態(tài)電流的平方，R為輸出變壓器初級(jí)阻抗又稱(chēng)負(fù)載阻抗。經(jīng)過(guò)大量的實(shí)踐這個(gè)公式的結(jié)果是比較準(zhǔn)確和實(shí)用的。

二、關(guān)于屏極工作電壓的問(wèn)題
在電子管手冊(cè)中我們都能查到功放管的典型應(yīng)用參數(shù)，一般都有屏極工作電壓這個(gè)參數(shù)，例如6P1電子管的屏極電壓手冊(cè)上推薦為250V，有很多制作圖紙和發(fā)燒友在實(shí)際制作中都按照這個(gè)參數(shù)來(lái)選擇電源變壓器的交流輸出電壓，實(shí)際上這樣是不好的，并不能很好的發(fā)揮功放管的性能，因?yàn)樵谄良?jí)回路中串有輸出變壓器。輸出變壓器的初級(jí)線(xiàn)圈是有直流電阻的，當(dāng)靜態(tài)電流流過(guò)初級(jí)線(xiàn)圈時(shí)便會(huì)產(chǎn)生電壓降，這時(shí)加到電子管屏極的直流工作電壓就會(huì)降低，其它參數(shù)隨著屏極電壓的改變也相應(yīng)變化，我用下面的圖1和表2給大家說(shuō)明。

從圖1中我們可以看到按照手冊(cè)上提供的屏極工作電壓接上輸出變壓器后，真正供到電子管屏極的工作電壓比手冊(cè)中的典型工作電壓下降了22V，下降了22V后整個(gè)功率管的其他參數(shù)有何變化呢？請(qǐng)看表2的對(duì)比。


表2手冊(cè)中參數(shù)有輸出變壓器時(shí)的參數(shù)
屏極工作電壓V250屏極工作電壓V228
簾柵壓V250簾柵壓V228
柵負(fù)壓V12.5柵負(fù)壓V11.4
屏極靜態(tài)電流mA44屏極靜態(tài)電流mA38
最大屏極電流mA88最大屏極電流mA76
簾柵電流mA7簾柵電流mA6
屏內(nèi)阻KΩ42.5屏內(nèi)阻KΩ44.5
跨導(dǎo)mA/V4.9跨導(dǎo)mA/V4.67
輸出功率W5輸出功率W3.97


從表2中可以看到其數(shù)據(jù)的變化，由于現(xiàn)在對(duì)輸出變壓器的頻響要求比早期要求更高，初級(jí)線(xiàn)圈的匝數(shù)也多，直流阻抗較大。所以我們?cè)谧灾颇憴C(jī)時(shí)屏極供電電壓一定要考慮輸出變壓器初級(jí)線(xiàn)圈產(chǎn)生的直流電壓降，這樣才能達(dá)到手冊(cè)中提供的應(yīng)用參數(shù)。

三、關(guān)于輸出變壓器的問(wèn)題
輸出變壓器是膽機(jī)的靈魂，如果沒(méi)有輸出變壓器的存在也就不會(huì)有所謂的膽味存在，在所有元器件參數(shù)不變的情況下更換不同廠家的輸出變壓器，其重放的聲音也是不一樣的。在自制電子管功放時(shí)輸出變壓器的設(shè)計(jì)制作就決定了最終重放聲音的結(jié)果。輸出變壓器的設(shè)計(jì)也有許多版本，下面例舉兩種計(jì)算方式供大家比較(見(jiàn)表3和圖2)，我們以其中電感量(L)的計(jì)算為例做一說(shuō)明。


第二種計(jì)算方法公式備注第二種計(jì)算方法公式備注
初級(jí)線(xiàn)圈電感量L單位(H)RL為電子管最佳負(fù)載阻抗(Ω)fL為最低重放頻率(Hz)初級(jí)線(xiàn)圈電感量L單位(H)
鐵芯最小截面積S單位(cm2)Ip為電子管屏極靜態(tài)直流電流(mA)，L為初級(jí)電感量(H)鐵芯最小截面積S單位(cm2)P為變壓器額定功率
初級(jí)電感線(xiàn)圈圈數(shù)Nplave為鐵芯平均磁力線(xiàn)長(zhǎng)度，S為鐵芯截面積，L為電感量初級(jí)電感線(xiàn)圈圈數(shù)Npu為鐵芯導(dǎo)磁率
變壓系數(shù)(k)Ro為次級(jí)負(fù)載阻抗(Ω)，n為變壓器效率小功率時(shí)按75％計(jì)算，RL為初級(jí)負(fù)載阻抗(Q)有關(guān)修正系數(shù)K大于1
次級(jí)線(xiàn)圈圈數(shù)NsNs=K×NpK為變壓系數(shù)，Np為初級(jí)電感線(xiàn)圈圈數(shù)次級(jí)線(xiàn)圈圈數(shù)NsR為次級(jí)阻抗，n為變壓器效率
空氣隙長(zhǎng)度G單位(mm)Ip為電子管屏極靜態(tài)直流電流(mA)，Np為初級(jí)電感線(xiàn)圈圈數(shù)空氣隙長(zhǎng)度G單位(mm)G=NpLo/600Io為初級(jí)線(xiàn)圈靜態(tài)電流(mA)
初、次級(jí)線(xiàn)圈線(xiàn)徑單位(mm)按電流密度3A/mm2計(jì)算初、次級(jí)線(xiàn)圈線(xiàn)徑單位(mm)按電流密度2.5A/mm2計(jì)算



電感量的計(jì)算
一種計(jì)算方法為：，式中L為電感量(單位H)，RL為電子管最佳負(fù)載阻抗(單位Ω)，fL為最低重放頻率(單位Hz)。另一種計(jì)算方法為：，式中RL為電子管最佳負(fù)載阻抗(單位Ω)fL為最低重放頻率(單位Hz)。3.14為最低低頻頻響為-1dB時(shí)的常數(shù)。而第一種計(jì)算方式中的常數(shù)0.159是基于最低低頻頻響為-3dB時(shí)的數(shù)據(jù)，所以要根據(jù)自己對(duì)最低低頻頻響的需求來(lái)選擇計(jì)算公式。從以上兩個(gè)計(jì)算公式可以看出不同版本的計(jì)算公式最終的結(jié)果是不相同的。
我們現(xiàn)在能在各種刊物上見(jiàn)到的輸出變壓器設(shè)計(jì)資料大多是很多年以前的資料，而且有些還不完整，各個(gè)廠家對(duì)輸出變壓器的數(shù)據(jù)是保密的，這就給一些想自己動(dòng)手的朋友帶來(lái)不少麻煩，所以在業(yè)余條件下自制的單端輸出變壓器成功率并不高。哪么在業(yè)余條件下能否制作出高品質(zhì)的輸出變壓器呢?回答是肯定的，我將自己制作輸出變壓器的一些經(jīng)驗(yàn)提供出來(lái)供大家參考，沒(méi)有詳細(xì)的計(jì)算公式。但這樣做出來(lái)的輸出變壓器性能已經(jīng)很好了。

最低重放低頻下限的確定：
甲類(lèi)單端電子管功放的輸出功率都不是很大，選擇最低重低頻下限頻率應(yīng)根據(jù)輸出功率和所接音箱的低頻下限來(lái)綜合考慮。一般輸出功率低于5W時(shí)下限頻率選擇在50Hz，5W～10W時(shí)可選擇30Hz，10W以上可選擇下限頻率20Hz。
初級(jí)電感量的選擇：
初級(jí)電感量可以按-1dB時(shí)的公式來(lái)計(jì)算。
平均磁路長(zhǎng)度的計(jì)算：
一般公式中計(jì)算平均磁路長(zhǎng)度都很麻煩，現(xiàn)提供一個(gè)最簡(jiǎn)單準(zhǔn)確的計(jì)算公式，5.57×舌寬=平均磁路長(zhǎng)度(EI鐵芯)
以上三種數(shù)據(jù)是保證輸出變壓器品質(zhì)的