膽機用Hi_Fi輸出變壓器的制作

1、膽機用Hi-Fi輸出變壓器的制作膽機上使用的Hi-Fi輸出變壓器是高保真音響設(shè)備中的關(guān)鍵元件，其自制時，相關(guān)技術(shù)要求、繞制數(shù)據(jù)、制作工藝以及硅鋼片、漆包線等的品質(zhì)均直接影響膽機的音質(zhì)效果和音量。所以，廣大音響愛好者倍加重視膽機用Hi-Fi輸出變壓器的設(shè)計與制作工藝是理所當(dāng)然的。下面筆者根據(jù)膽機輸出變壓器的工作原理，結(jié)合多年來的自制經(jīng)驗和體會，盡可能詳盡地介紹其設(shè)計與制作工藝問題。供參考。 一、輸出變壓器的繞制要求：    原則上講，這種變壓器與普通音頻輸出變壓器的繞制要求基本相似，只是在線圈的排列方式上有所不同。為了增加初級線圈的電感量，保證頻率響應(yīng)向低頻端伸展，

2、并同時不減少它的漏感，以使高頻特性得到改善，經(jīng)音響界前輩們的不斷努力探索和實踐，認為采取初次級交叉分段的獨特方式進行繞制，可以滿足Hi-Fi的要求(見圖1)。其主要技術(shù)性能要求如下：1. 在頻率范圍為2015000Hz時，失真度應(yīng)<1dB； 2. 膽管的屏壓UP應(yīng)為316V，屏流IP為0.08A，反饋系數(shù)K為5，輸出功率P2為8.5W； 3. 變壓器的初級阻抗IPP為10k，次級阻抗Z2為0-4-8-16，變壓器的效率為85。 二、輸出變壓器的繞制數(shù)據(jù)：    依據(jù)上述技術(shù)要求，可以運用公式求出變壓器及其在繞制變壓器時所需掌握的數(shù)據(jù)。1、初級線圈的電感量(失

3、真系數(shù)m=1.12時)：2、鐵芯截面積:    經(jīng)查閱常用鐵芯規(guī)格資料，應(yīng)選用CIEB22標準鐵芯型號，其有效截面積SC=2.2×3.3×0.916.6cm2 ，磁路長度為LC=12.4cm；3、線圈匝數(shù)比(當(dāng)次級阻抗為4/8/16時)：4、初級線圈總匝數(shù)：5、中心抽頭B+至G2的匝數(shù)：6、次級線圈匝數(shù)(視次級阻抗而定)：N2=N1/n1=3446/4675,N2=N1/n2=3446/32.6106，N2=N1/n3=3446/23150；7、初級線圈平均電流：I1=IP/2=0.08/2=0.04A；8、次級線圈電流(當(dāng)Z2分別為4/8/1

4、6時)：9初級線圈導(dǎo)線直徑：初級線圈導(dǎo)線直徑(視次級阻抗而定)：最終計算結(jié)果見附表。  三輸出變壓器的繞制工藝：    繞制工藝問題是制作Hi-Fi輸出變壓器的關(guān)鍵工序所在，變壓器的鐵芯、線圈用漆包線及在制作中所用的材料的選取，都是至關(guān)重要的。    1、為了減少和盡可能避免鐵芯產(chǎn)生的磁滯損失和渦流損失，在繞制時應(yīng)優(yōu)先選用導(dǎo)磁系數(shù)較高的互相之間絕緣的薄型硅(硅)鋼片或鐵鋁合金片，使渦流只局限于薄片之間。如果鐵芯質(zhì)量很好，只是每片之間的絕緣性能不佳，補救的方法是，用香蕉水稀釋硝基清漆，噴涂在鐵芯片的其中一面，再用烘箱

5、烤干。若用萬用表測量每片之間的絕緣電阻為“”，則為絕緣合乎要求。    2、線圈繞組應(yīng)選取具有良好絕緣的漆包線、沙包線或絲包線，繞制低頻音頻輸出變壓器一般采用高強度漆包線，即聚酯薄漆膜QZ-2型，若框架允許時，最好采用厚漆膜QZ-1型漆包線。    3、初級與次級線圈之間應(yīng)采用無纖維狀電纜紙等介電常數(shù)小的材料作絕緣，不宜采用介電常數(shù)較大的聚酯薄膜等材料作組間絕緣，否則會增大分布電容，影響其正常工作。    4、初級和次級線圈應(yīng)按同一方向的順序繞制，初級線圈被夾在兩組次級線圈之間，并注意同名端(見"

6、;·"符號)，如圖1所示。每繞完一組，應(yīng)注明編號或作好記錄。    5、次級繞組有三種情況：(即0-4-8-16)，應(yīng)根據(jù)所配接的揚聲器阻抗來確定圈數(shù)和線徑，有關(guān)數(shù)據(jù)見附表。    6、線圈繞制完畢，初級采用串聯(lián)方式進行連接，次級采用先并聯(lián)后串聯(lián)方式連接，連接時應(yīng)仔細按事先注明的編號進行連接，否則極易造成線圈接頭接反或人為短路。連接方式和方法如圖2所示。    7、先將線圈進行除潮處理，再浸絕緣清漆和烘干處理，然后用鐵芯23片交插裝入線圈骨架內(nèi)，裝入鐵芯時不要用力過猛，以防損傷線圈骨架

7、和導(dǎo)線絕緣層，裝好后用螺栓固定緊.       膽機輸出變壓器在電子管功放電路中是必不可少的，其質(zhì)量好壞直接決定膽機性能，對其進行設(shè)計和計算不可掉以輕心。焊機派發(fā)燒友歷經(jīng)備料、繞制、裝配、浸漆烘干等千辛萬苦，最后測試發(fā)現(xiàn)總有些指標無法令人滿意。其實這不怪制作者，因為現(xiàn)有的資料中，許多問題不甚明了。下面談?wù)勅菀妆缓雎缘膯栴}。1阻抗計算    有基礎(chǔ)的發(fā)燒友都知道，變壓器線圈一次側(cè)與二次側(cè)匝數(shù)比的平方等于阻抗比，即R1/R2=(n1/n2)2 ，但往往忽略了線圈的銅阻。設(shè)一次側(cè)銅阻為r1，二次側(cè)銅阻為r2，變

8、壓器由匝數(shù)比n把二次側(cè)喇叭阻抗Rx反射回一次側(cè)等效阻抗為R，并與銅阻相串聯(lián)。輸出總阻抗為Ro，則Ro=R+r1+Z2，式中Z2為二次側(cè)銅阻通過變壓比n反射回一次側(cè)的等效二次側(cè)銅阻，它等于r2n2，上式即變?yōu)镽o=R+r1+r2n2。一只合理布置線圈的變壓器，即一次側(cè)與二次側(cè)線圈中電流密度相等的變壓器，其一次側(cè)銅阻r1應(yīng)該等于二次側(cè)銅阻通過電壓比n反射回一次側(cè)的銅阻Z2，即r1=Z2，故變壓器總銅損r1+Z2=2r1。這樣，前式又變?yōu)镽 =R+2r1或R=Ro-2r1，請記住該計算公式，您經(jīng)常會使用它?！纠?】某音頻輸出變壓器輸出阻抗Ro=5k，r1=350，二次側(cè)負荷為8，求匝數(shù)比n。n=(R

9、/Rr)1/2=(Ro-2r1)/Rr1/2=(5000-700)/81/2=23.2如果不考慮銅阻，其結(jié)果為n=25，制作出的變壓器阻抗將不是5000，而變成了5700，誤差由此產(chǎn)生。    輸出變壓器鐵心中的磁感應(yīng)強度很低，遠低于電源變壓器，鐵損較小，故損失主要是銅損。變壓器中有效阻抗R=n2R ，無效阻抗r1+Z2=2r1，有效阻抗R在總阻抗Ro中所占比例即為變壓器的效率，故=(Ro-2r1)/Ro。在例1中=(5000-700)/5000=86。2用線直徑     首先應(yīng)考慮電流密度，一般不大于2.5A/mm2，考究

10、的選2A/mm2。其次考慮變壓器效率，即給直流電阻定出了不大于某值的指標。如Ro=5000的變壓器，如果=90 ，2r1=10，則2r1=500，r1=250。通常第一條要服從于第二條。計算時先測量每匝平均長度，乘以匝數(shù)，得一次側(cè)線總長度。再查該規(guī)格線每米電阻，乘以總長度，即得一次側(cè)直流電阻。若不合格，再選別的規(guī)格線徑。當(dāng)一次側(cè)選線決定后，二次側(cè)選線的標準如下：在一個有兩側(cè)線圈的變壓器中，只有當(dāng)兩側(cè)線圈中的電流密度相等時才是最合理用線。設(shè)一次側(cè)線徑為d1，二次側(cè)線徑為d2，匝數(shù)比為n，根據(jù)變壓器原理n=U1/U2=I2/I1，電流與電壓成反比。而一次側(cè)、二次側(cè)電流密度相等同，導(dǎo)線截面積S與電流

11、I成正比，故I2/I1 =S2/S1，面積比為直徑比的平方，S2/S1= (d2/d1)2，連起來為n=U1/U2=I2/I1=S2/S1=(d2/d1)2故d2=d1·n1/2 ，請牢記此公式，只有按此公式算出的用線直徑比，一次側(cè)、二次側(cè)電流密度才相等，用線也最合理。【例2】某輸出變壓器一次側(cè)用線為0.25mm，n=25:1。二次側(cè)用線直徑為d2=d1*n1/2=0.25×251/2 =1.25mm3氣隙計算    甲類單端輸出變壓器中有直流電流通過，為避免鐵心磁飽和，將鐵心由對插改為順插，同時留有氣隙。該氣隙大小至關(guān)重要，太小則鐵心易磁飽和

12、，太大又使電感量不足。在變壓器鐵心中決定磁感應(yīng)強度的因素是磁動勢，也叫磁場強度，即H=I·n，單位為安·匝(A·T)，n為匝數(shù)，I為電流。在磁動勢壓力作用下，導(dǎo)磁材料中將產(chǎn)生磁感應(yīng)強度，因此磁動勢H越大則鐵心中磁感應(yīng)強度也越高，大到一定程度，鐵心導(dǎo)磁率迅速下降，鐵心便磁飽和了。這時應(yīng)加大氣隙，控制磁感應(yīng)強度。有氣隙的變壓器，其氣隙寬度=I·n·r，式中r為不同導(dǎo)磁材料的實用系數(shù)。從前，在冶金技術(shù)落后的情況下r=1.8×10-4(cm/A·T)。而對于現(xiàn)在常用的質(zhì)地優(yōu)良的硅鋼片，r=1×10-4(cm/A·

13、T),氣隙寬度與鐵心大小無關(guān)?！纠?】某甲類單端輸出變壓器，一次側(cè)線圈n13000T，由300B推動，板流Ia=80mA,求氣隙。=I·n·r=0.08×3000×1×10-4=0.024cm=0.24mm電感量的測試條件不同時所測得的數(shù)據(jù)也不相同，一般有以下幾種：1 初始電感    電感表測得的空載電感則為初始電感。這種數(shù)據(jù)只對無負載的頻率校正網(wǎng)絡(luò)有用，因為其條件與輸出變壓器工作條件相差甚遠，所以用處不大。2 交流電感    在變壓器一次側(cè)加載交流電壓所測出的數(shù)據(jù)便為交流電感，但必須

14、附加測試條件，如頻率、電壓。該辦法測得的電感對推挽輸出變壓器有用，因其測試條件符合推挽輸出變壓器的實際工況。3 加載直流工作電流后的電感    適合甲類單端機用的有氣隙輸出變壓器、電源濾波抗流圈。該方法測試手段比較復(fù)雜，一般可用測得的交流電感數(shù)值的70左右估作加載直流工作電流后的電感。淺談輸出變壓器的繞制工藝及電子管功放的仿作（轉(zhuǎn)）淺談輸出變壓器的繞制工藝及電子管功放的仿作電子管功放的電路到八十年代已發(fā)展到了極限,各家的電子管功放風(fēng)格各異,聲音表現(xiàn)各不相同,無它,不過各有輸出變壓器的繞制秘方罷了。有人說電子管功放80%的聲音表現(xiàn)源自輸出變壓器,金玉良言也,再好的電

15、路,再精良的元件,最終沒有一只好的輸出變壓器來保證,一切努力只能白費。為了繞制一只靚聲的輸出變壓器,筆者作過許多次試驗,請教了不少國內(nèi)知名專家和發(fā)燒友，甚至動手拆解了一只“斯巴克”560電子管功放的輸出變壓器，積累了一些繞制輸出變壓器的經(jīng)驗。 下面就仿制一臺意大利電子管功放來探討一下輸出變壓器的繞制工藝。本機是單端輸出,輸出變壓器初級電流同相,不能采用雙向?qū)Σ彖F芯而只能采用單向?qū)Σ彖F芯,在鐵芯中留有氣隙,為了避免磁飽合,同時又要保持足夠大的初級電感量,必須采用比同功率推挽機更大的鐵芯;輸出變壓器層間漏電感的存在,使音頻信號耦合率下降,對低頻信號有很大的衰減,輸出變壓器層間分布電容的存在,對音頻

16、信號的高頻有極大的衰減,直接導(dǎo)致音頻信號在整個頻帶內(nèi)的不均勻傳輸,是失真增大的主要因素。因此為了削弱極少的漏電感就要采用初次級分層繞制的方法,以增加初次級的耦合提高電感量;為了削弱極少的分布電容就要采用初級每層分段的特殊繞法,以降低分布電容對高頻的衰減,只有這樣,才能使輸出變壓器的幅頻特性保持平直,一般要求輸出變壓器初級電感量與漏電感的比值要大于10000。同時,為了克服揚聲器反電動勢對負反饋的影響,本機輸出變壓器采用了單獨的反饋繞組,而不象大部分的電子管功放,直接從揚聲器低阻抗繞組(4歐姆)上取負反饋,在反饋繞組的處理上,筆者經(jīng)過實驗認為必須采用與揚聲器繞組同樣的分層繞制方法,否則將影響音質(zhì)

17、,甚至整機安全性,這主要因為,如果不分層的話,反饋繞組只能在很窄的頻帶內(nèi)傳輸,與分段分層的揚聲器繞組的頻帶不一樣寬,這樣一來,從高頻到低頻的反饋量就會不一致,假如高頻頻響差的話，那么,高端的反饋量就相應(yīng)減少,或根本沒有,導(dǎo)致放大器的高頻放大倍數(shù)比低頻放大倍數(shù)大，極易產(chǎn)生高頻自激，所以反饋繞組也要采用分層繞制,以改善頻響特性及整機工作的可靠程度。具體方法筆者采用的是初級分四層(四層已足夠,再多會增大分布電容),次級及反饋繞阻各分三層夾在初級中間,層間絕緣使用電話紙,由于是單端輸出,不需象推挽機那樣分段分層,只需分層即可，繞制方法大大簡化,如要求頻響更寬一點,次級繞組也可分為四層或五層,但對于只傳

18、輸音頻的輸出變壓器來說，效果不是太明顯,三層已足夠，初級及次級匝數(shù)可由常見公式計算而得,反饋繞阻與初級的匝數(shù)比約為1:15-20，日本名牌-TANGO-的一款"H708"輸出變壓器，反饋繞組與歐繞組的匝數(shù)比為1.4:1,基本與此比例相同，鐵芯要采用冷軋晶粒有取矽鋼片,國產(chǎn)進口皆可，如日本的Z11、Z10等,筆者用的是新日鐵50H1300片,舌寬40mm，疊厚60mm，折算成電源變壓器約500w,比"極典"的成品輸出變壓器要略大一點,以更好的克服磁飽和,增加電感量,改善低頻，這也算是土炮的一大優(yōu)點吧，可以不必象廠機那樣斤斤計較成本問題，力求盡善盡美,這也是

19、我們電子管友追求的終極目標。 自從愿打愿挨的成了電子管功放的鐵桿保皇派之后,焊機成了主要的樂趣。意大利的 Unison電子管功放一向以其美侖美奐的外表聞明,其最新的Simply Four電子管功放秉承了其一貫卓爾不凡的外表,后級竟別出心裁的采用了兩只EL34并聯(lián)單端輸出的電路,單端輸出的功放音色豐滿潤澤,筆者心儀已久,各電子管功放大廠均推出了以電子管王300為輸出管的單端功放作為其旗艦產(chǎn)品,如Unison本廠的Palladiano后級，用威尼斯中世紀建筑師的名字命名，用四只300B單端并聯(lián)，售價達20多萬人民幣，日本Audio Note更是多款300B電子管功放售價上萬美金，比一輛中檔轎車還貴

20、，國產(chǎn)"極典"的300B電子管功放甚至獲的了日本<<音響季刊>>的年度大獎。在如今300B價高難覓的前提下,用EL34并聯(lián)提高功率,嘗試一下單端輸出的風(fēng)味,不失為一個現(xiàn)實的作法,記的日本發(fā)燒友就以一款EL34并聯(lián)的單端功放獲得過MJ雜志放大器制作競賽的大獎,并且國產(chǎn)的-曙光-EL34一向口碑甚好，比起國產(chǎn)KT88類束射管名聲要大的多，想到此處,筆者不禁產(chǎn)生了一仿名機Simply Four,嘗單端輸出的想法。 Simply Four原機使用三只12AU7,四只EL34,每聲道采用雙三極管12AU7中的一只作前級放大,一只12AU7的雙三極管并聯(lián)來推動兩

21、只EL34并聯(lián)作單端輸出,在電路上并沒有特別的地方。此機前級放大沒有采用例行的高U管如12AX7等,估計是一種較為現(xiàn)代的設(shè)計吧,目前常用的信號源如CD機的輸出信號幅度比以前的LP大許多,對前級來說,放大已經(jīng)不是主要問題,采用中U的12AU7等可增大輸入范圍,提高動態(tài),對失真度也有改善,何樂而不為呢! 仿制機的線路圖如下,全部是經(jīng)典的電子管功放電路,EL34兩只并聯(lián)雖然輸出功率加倍，但需要比單管更大的推動電壓,按正常情況由一只12AU7推動,恐怕勉為其難,即使能夠工作,也是工作在極限狀態(tài),安全性是個問題,線性也不好,因此推動級采用了兩只三極管并聯(lián)來提高放大倍數(shù),降低內(nèi)阻,以便更好的與后級匹配,原

22、Simply Four有兩種型號,后綴有“T”的是EL34接成三極管方式工作,輸出功率14瓦,后綴有“P”的是EL34以五極管方式工作,輸出功率24瓦,本機采用的是三極管工作方式,以追求類似于300B的較細致、純凈、滑潤的聲音。末級電路采用自給偏壓方式,因為并聯(lián)的兩只EL34參數(shù)不可能完全一致,故每只EL34都有自己的偏壓電阻和旁路電容,對交流信號來說,兩管的陰極還是連在一起得。因本地的電源電壓波動很大,原來準備采用晶體管穩(wěn)壓電路,一來穩(wěn)壓,二來去除濾波電路中最容易感染噪音的電感,但在實際使用中發(fā)現(xiàn)用于末級的大電流穩(wěn)壓電路工作起來不是太穩(wěn)定,電源調(diào)整管發(fā)熱厲害,最后只有與原機電路一樣,使用傳統(tǒng)

23、的LC濾波,為使機器能夠正常穩(wěn)定的工作,通過一個交流穩(wěn)壓器與電源相連,同時給電感套上了一個屏蔽罩。 古董電子管功放由于采用電子管整流,燈絲充分預(yù)熱之后才引入高壓,對延長電子管的壽命有很大的幫助,象六、七十年代生產(chǎn)的用6Z4整流的電子管收音機使用到現(xiàn)在仍完好如初,而現(xiàn)代電子管功放大都采用晶體管整流,開機瞬間即引入高壓,燈絲沒有為陰極充分預(yù)熱,極易引起"陰極喜歡"的故障,影響電子管管的壽命,本機為保護電子管管,加入了高壓延時供電。要知道電子管管的壽命一直是最令我們這些"?；逝?quot;汗津的話題,因此在焊制電子管功放時總是優(yōu)選可以延長電子管管壽命的電路和參數(shù),以此來

24、反擊"非電子管派"的質(zhì)疑,象北京"關(guān)氏"的K6電子管功放,6P3P用到400多伏的屏壓,我是萬萬不敢的。燈絲采用交流供電也源于此,直流供電由于燈絲兩端存在電位差,極易引起一端過度損耗影響壽命,而交流供電則無此憂。至于音質(zhì)孰優(yōu)孰劣,以我的耳朵和器材還不能區(qū)別,但燒界公認交流供電低頻最厚聲。而且通過實踐發(fā)現(xiàn),只要合理的布線和接地,交流供電也很難感應(yīng)噪音,且不說一些可稱為經(jīng)典的古董機大都交流供電,筆者曾焊過武漢"力神"的馬蘭士7套件,交流燈絲,噪音低不可聞。 本機12AU7采用的是北京電子管廠的出口型12AU7,據(jù)說原機的12AU7即是從北

25、京廠定購，經(jīng)測試挑選后,打上自己商標使用的。EL34原機使用的是俄羅斯Sovtek廠的EL34G,此電子管在國內(nèi)已有銷售且評價不凡,在南方有不少燒友使用,本機用的是曙光廠號稱十萬小時壽命的EL34A,北京電子管廠目前也生產(chǎn)EL34,并應(yīng)用于北京產(chǎn)的"歐博"電子管功放上,有機會的話也可一試.(不同時期、不同廠家產(chǎn)的電子管管相比較,也是玩電子管的樂趣之一)。音量電位器采用日本金屬封裝的黑色大ALPS,雖價格比目前國內(nèi)各發(fā)燒功放廠家采用的藍色塑料封裝的ALPS貴,但絕時物有所值,音量電位器作為音頻信號的直接通道,再多的投資也值得。電阻一律采用國產(chǎn)大紅炮,由于嚴格按軍工標準生產(chǎn),其

26、質(zhì)量并不遜色于名廠產(chǎn)品,唯名氣稍遜，需要注意的是電阻的瓦數(shù)要足夠，例如EL34偏壓電阻就可采用三支12K/3W電阻并聯(lián)，以避免因電阻功率不夠使電路產(chǎn)生故障。濾波電容為日本的Rubbcon,使用國產(chǎn)品最好測量一下耐壓和漏電，電源退耦電容為ELNA,耦合電容用的是SOLEN,但試過本地一軍工廠(號稱全國最大電容器廠)生產(chǎn)的白色方型CBB電容,效果也不錯,但缺乏使用名牌的虛榮心，其它電容一律為紅色WIMA的拆機品,勝在便宜,質(zhì)量也不錯。在電路上何處采用何種元件更靚聲,本就是一個仁者見仁,智者見智的問題,并不是把一堆補品元件堆焊在一起就一定會出靚聲。具體制作時,可根據(jù)自己的實際情況選用不同的元器件,這也算是焊機的樂趣吧。 Unison電子管功放的聲音素質(zhì)無疑是一流的,但給人留下最深印象的卻是如工藝品般的產(chǎn)品外觀,仿制品的外觀也如法炮制。機殼采用1.5mm厚裝飾用啞光