如何用環(huán)形鐵芯制作輸出變壓器單端甲類小膽機(jī)

很多朋友實際做出來的膽機(jī)效果并不理想，究其原因主要有兩點：
1、由于電子管電路及其應(yīng)用的知識是上個世紀(jì)五．六十年代的教科書中才有，以后基本上就沒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(xiàn)在很多自己動手制作膽機(jī)的朋友很多都是按照一些參考電路來仿制，其對參考電路中的很多技術(shù)參數(shù)心中并不清楚，只是照葫蘆畫瓢，心中沒底自然設(shè)計出的成品就不一定能達(dá)到預(yù)期的效果。我根據(jù)自己的一點點知識和經(jīng)驗與大家共同探討一些膽機(jī)設(shè)計、制作中的問題。如有不妥望大家批評指正。本文主要探討單端甲類小功率膽機(jī)中的一些問題，因為甲類單端膽機(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)于輸出功率的問題
1、甲類單端膽機(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很大，常見的電路中輸出功率一般在1W-15W之間。表1是一些常見功放管組成的甲類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(輸出變壓器初級阻抗)有很大關(guān)系，任何一個數(shù)據(jù)的變化都會引起輸出功率值的變化。適宜使用的場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(jié)果基本相同，只是計算所需的參數(shù)不同?，F(xiàn)提供一個比較簡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負(fù)載阻抗。經(jīng)過大量的實踐這個公式的結(jié)果是比較準(zhǔn)確和實用的。

二、關(guān)于屏極工作電壓的問題
在電子管手冊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參數(shù)，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)燒友在實際制作中都按照這個參數(shù)來選擇電源變壓器的交流輸出電壓，實際上這樣是不好的，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圈是有直流電阻的，當(dāng)靜態(tài)電流流過初級線圈時便會產(chǎn)生電壓降，這時加到電子管屏極的直流工作電壓就會降低，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后整個功率管的其他參數(shù)有何變化呢？請看表2的對比。


表2手冊中參數(shù)有輸出變壓器時的參數(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)在對輸出變壓器的頻響要求比早期要求更高，初級線圈的匝數(shù)也多，直流阻抗較大。所以我們在自制膽機(jī)時屏極供電電壓一定要考慮輸出變壓器初級線圈產(chǎn)生的直流電壓降，這樣才能達(dá)到手冊中提供的應(yīng)用參數(shù)。

三、關(guān)于輸出變壓器的問題
輸出變壓器是膽機(jī)的靈魂，如果沒有輸出變壓器的存在也就不會有所謂的膽味存在，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輸出變壓器的設(shè)計制作就決定了最終重放聲音的結(jié)果。輸出變壓器的設(shè)計也有許多版本，下面例舉兩種計算方式供大家比較(見表3和圖2)，我們以其中電感量(L)的計算為例做一說明。


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)初級線圈電感量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
初級電感線圈圈數(shù)Nplave為鐵芯平均磁力線長度，S為鐵芯截面積，L為電感量初級電感線圈圈數(shù)Npu為鐵芯導(dǎo)磁率
變壓系數(shù)(k)Ro為次級負(fù)載阻抗(Ω)，n為變壓器效率小功率時按75％計算，RL為初級負(fù)載阻抗(Q)有關(guān)修正系數(shù)K大于1
次級線圈圈數(shù)NsNs=K×NpK為變壓系數(shù)，Np為初級電感線圈圈數(shù)次級線圈圈數(shù)NsR為次級阻抗，n為變壓器效率
空氣隙長度G單位(mm)Ip為電子管屏極靜態(tài)直流電流(mA)，Np為初級電感線圈圈數(shù)空氣隙長度G單位(mm)G=NpLo/600Io為初級線圈靜態(tài)電流(mA)
初、次級線圈線徑單位(mm)按電流密度3A/mm2計算初、次級線圈線徑單位(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(fù)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(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時的常數(shù)。而第一種計算方式中的常數(shù)0.159是基于最低低頻頻響為-3dB時的數(shù)據(jù)，所以要根據(jù)自己對最低低頻頻響的需求來選擇計算公式。從以上兩個計算公式可以看出不同版本的計算公式最終的結(jié)果是不相同的。
我們現(xiàn)在能在各種刊物上見到的輸出變壓器設(shè)計資料大多是很多年以前的資料，而且有些還不完整，各個廠家對輸出變壓器的數(shù)據(jù)是保密的，這就給一些想自己動手的朋友帶來不少麻煩，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)驗提供出來供大家參考，沒有詳細(xì)的計算公式。但這樣做出來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綜合考慮。一般輸出功率低于5W時下限頻率選擇在50Hz，5W～10W時可選擇30Hz，10W以上可選擇下限頻率20Hz。
初級電感量的選擇：
初級電感量可以按-1dB時的公式來計算。
平均磁路長度的計算：
一般公式中計算平均磁路長度都很麻煩，現(xiàn)提供一個最簡單準(zhǔn)確的計算公式，5.57×舌寬=平均磁路長度(EI鐵芯)
以上三種數(shù)據(jù)是保證輸出變壓器品質(zhì)的