如何用環(huán)形鐵芯制作輸出變壓器單端甲類(lèi)小膽機制作

很多朋友實(shí)際做出來(lái)的膽機效果并不理想，究其原因主要有兩點(diǎn)：
1、由于電子管電路及其應用的知識是上個(gè)世紀五．六十年代的教科書(shū)中才有，以后基本上就沒(méi)有傳授電子管知識了。所以稍年輕一些的發(fā)燒友對電子管知識了解得不是很透徹。
2、現在很多自己動(dòng)手制作膽機的朋友很多都是按照一些參考電路來(lái)仿制，其對參考電路中的很多技術(shù)參數心中并不清楚，只是照葫蘆畫(huà)瓢，心中沒(méi)底自然設計出的成品就不一定能達到預期的效果。我根據自己的一點(diǎn)點(diǎn)知識和經(jīng)驗與大家共同探討一些膽機設計、制作中的問(wèn)題。如有不妥望大家批評指正。本文主要探討單端甲類(lèi)小功率膽機中的一些問(wèn)題，因為甲類(lèi)單端膽機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。
表1中的輸出功率值與屏極工作電壓和負載阻抗(輸出變壓器初級阻抗)有很大關(guān)系，任何一個(gè)數據的變化都會(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、輸出功率的計算方法有很多不同的版本，各版本的計算結果基本相同，只是計算所需的參數不同?，F提供一個(gè)比較簡(jiǎn)便的計算公式供大家參考：I2×R/2。式中I2為靜態(tài)電流的平方，R為輸出變壓器初級阻抗又稱(chēng)負載阻抗。經(jīng)過(guò)大量的實(shí)踐這個(gè)公式的結果是比較準確和實(shí)用的。

二、關(guān)于屏極工作電壓的問(wèn)題
在電子管手冊中我們都能查到功放管的典型應用參數，一般都有屏極工作電壓這個(gè)參數，例如6P1電子管的屏極電壓手冊上推薦為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，因為在屏級回路中串有輸出變壓器。輸出變壓器的初級線(xiàn)圈是有直流電阻的，當靜態(tài)電流流過(guò)初級線(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，其它參數隨著(zhù)屏極電壓的改變也相應變化，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)功率管的其他參數有何變化呢？請看表2的對比。


表2手冊中參數有輸出變壓器時(shí)的參數
屏極工作電壓V250屏極工作電壓V228
簾柵壓V250簾柵壓V228
柵負壓V12.5柵負壓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
屏內阻KΩ42.5屏內阻KΩ44.5
跨導mA/V4.9跨導mA/V4.67
輸出功率W5輸出功率W3.97


從表2中可以看到其數據的變化，由于現在對輸出變壓器的頻響要求比早期要求更高，初級線(xiàn)圈的匝數也多，直流阻抗較大。所以我們在自制膽機時(shí)屏極供電電壓一定要考慮輸出變壓器初級線(xiàn)圈產(chǎn)生的直流電壓降，這樣才能達到手冊中提供的應用參數。

三、關(guān)于輸出變壓器的問(wèn)題
輸出變壓器是膽機的靈魂，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，在所有元器件參數不變的情況下更換不同廠(chǎng)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)輸出變壓器的設計制作就決定了最終重放聲音的結果。輸出變壓器的設計也有許多版本，下面例舉兩種計算方式供大家比較(見(jiàn)表3和圖2)，我們以其中電感量(L)的計算為例做一說(shuō)明。


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



電感量的計算
一種計算方法為：，式中L為電感量(單位H)，RL為電子管最佳負載阻抗(單位Ω)，fL為最低重放頻率(單位Hz)。另一種計算方法為：，式中RL為電子管最佳負載阻抗(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。而第一種計算方式中的常數0.159是基于最低低頻頻響為-3dB時(shí)的數據，所以要根據自己對最低低頻頻響的需求來(lái)選擇計算公式。從以上兩個(gè)計算公式可以看出不同版本的計算公式最終的結果是不相同的。
我們現在能在各種刊物上見(jiàn)到的輸出變壓器設計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(chǎng)家對輸出變壓器的數據是保密的，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)驗提供出來(lái)供大家參考，沒(méi)有詳細的計算公式。但這樣做出來(lái)的輸出變壓器性能已經(jīng)很好了。