业余绕制输出变压器参数和公式计算参考模板

1、一般业余绕制输出变压器不必过多注重理论参数和公式计算，但有三项指标必须重视：1.输出变压器阻抗。2.尽量大的电感量。3尽量小的分布电容。对于输出变压器阻抗，理论上讲即变压器阻抗必须和功放管内阻一致，这样才能达到该功放管的最大设计功率，但实际制作胆机时，往往为了最佳音质而舍弃最佳功率，因而一般都取变压器阻抗远大于胆管内阻。以805管为例，本人一般设计变压器时都取其胆内阻的35倍，因为有如此大的余量，所以只要按原设计者提供的数据绕制，一般都不会有什么问题。尽量大的电感量和尽量小的分布电容，电感量大则低频好，分布电容小则高频好，但这本身就是一对矛盾，因为要电感量大则分布电容必然也大，要分布电容小则电

2、感量也必然会小，如何解决这一对矛盾，既要电感量大，以保持低频好，又要分布电容小以保持好的高频，这就是我们绕制输出变压器以保证音质的关键所在。如何解决好这一对矛盾呢？下面详细谈谈个人的制作体会，不对之处请大家讨论。1.为保证有尽量大的电感量，一定要选择大规格的铁芯，只有大规格铁芯才是大电感量的重要保证，市售成品机往往低频下潜不深、缺乏弹性、没有冲击力，速度慢的重要因素都在其为节约成本选用铁芯太小所致，尤其是单端机，因为要流气缝，铁芯规格小了肯定是不行的，本人用于1020W的小功率单端机的输出牛铁芯决不会小于舌宽35mm，叠厚不得小于65mm，即3565以上。而大功率单端机的输出牛一般都用舌宽41

3、mm，叠厚75mm，也就是4175以上，以保证该输出牛有足够的电感量，从而保证低频有很好的下潜，弹性和速度。2.为保证有尽量小的分布电容：a.各绕组尽量分多层绕制，一般来讲初级绕组不得小于57层，次级绕组也必须分57层，夹在初级绕组当中，因为这样即有很好的藕合，且各绕组的分布电容呈串联结构，而电容是越串联越小的。b.注意绕制工艺，手法也是减少分布电容的重要措施。第一，绕制时线圈一定要拉紧，越紧越好，这也是高级输出牛只能手工绕制，不能机器绕制的原因所在，但不一定要排列十分整齐，有少量乱层对分布电容相反有好处。第二，线间绝缘层越薄越好，如有绕制经验，有耐心，用绕一层刷一层快干漆更好，但刚开始绕制本

4、人推荐用普通封装纸箱的不干胶胶带，但必须用不透明的那种，透明的反而不好用。每绕一层就用不干胶带封一层，初级与次级间封两层，因其薄膜很薄且有很好的固定作用。第三，次级绕组尽量均匀稀绕，尽量不要象初级那样排的过密，但一定要拉紧。3.线材选用：因我们选用的铁芯较大，相应的窗口也就较大，对我们选用线材带来了好处，一般初级可选用直径0.310.45mm的高强度漆包线，次级选用直径1.21.45mm的高强度漆包线，视铁芯窗口大小而定。用这种规格线材既可以拉紧，又可减小变压器的直流电阻，从而减小了变压器的铜损和铁损，对改善音质非常有利。4.关于铁芯质量选择：对于一个装机高手来讲，有了一副好铁芯就等于成功了一

5、半。铁芯除规格大小外，还有一个重要参数，就是必须选用0.35片厚的，片厚0.50的铁芯因有涡流产生只能用作电源变压器，不能用于输出牛，如能找到0.35以下的光面冷轧铁芯则更好，但其含硅量不一定要很高，中等就可以了。5.关于骨架：一般各种规格的骨架市面都有售，也可自制，但自制较麻烦。2 / 11输出牛是胆机的咽喉，其内在品质的优劣直接影响著整机的重放质量。由于输出牛的专业性较强，加之考虑厂家的利益，故很少有刊物作高保真输出牛的介绍。发烧友在评论某某胆机之输出牛时仅以外表或者品牌效应点评，甚至仅以个人听感为依据，缺乏对输出牛的定性的认识（虽然变压器所涉及的技术并不深，但一支高保真输出牛并非人人都能

6、作得好的）。另外各胆机生产厂所生产的输出牛可以说各具特色，各有千秋。对于称得上“Hi-Fi” 级（严格地讲胆机的输出牛无法算Hi-Fi）的输出牛，一个厂家一个“味”，甚至一个批次一种音色。 当然在这“云云众生”众多的胆机中，也不乏有那不够Hi-Fi甚至失真较大，频率响应较窄的输出牛“滥竽充数”。而我们业余发烧友又无“孙悟空”那“火眼金睛”，来识破那些“笨牛”。本来不够Hi-Fi的“牛”，却奉为上品，那可就残了。这里笔者给大家谈一谈胆机的输出牛及其业余测试方法，让大家对“牛”有一个定性的了解和认识，也让输出牛不在那么“牛气”。 一颗理想的Hi-FI输出牛要求其： 1.初级电感（pri-induc

7、tor）为无穷大（infinite），以应付很低的低频信号； 2.漏感（leakage）为零，分布电感（distributed inductance）、电容（distributed capacitance）为零，以便高保真的传输现代音乐的超高频信号； 3.不产生各种形式的串联或并联谐振（resonance），以免使音频信号发生畸变（distortion）； 4.不产生任何非线性（nonlinear distortion）或相位延迟失真（phase-delay distortion）。 从变压器的原理上讲，现今无论何种形式的变压器均无法同时满足以上条件的。首先说变压器要用铁心（core）做导磁媒

8、体，其非线性失真一般很大。再有若需诺大的初级电感（pri-inductor），其漏感（leakage）、分布电感、电容亦随之加大。满足了第1项，就要损失第2项，互为矛盾。且较大的初级电感又可使相位失真加大，动态范围（dynamic renge）减小。 看到这里发烧友可能要问，照你的“牛”（谬）论，胆机就不能算Hi-Fi音响了？你是不是一个“恨胆狂”，然也，相反我是却个胆机迷，且快至如醉如痴之地步。常言道“爱之深，则之切”。本人对胆机并非盲目的崇拜，而是从其优点中找出可以改进的不足，无法改进的不足之处，才认为是“残缺的美”。一只宽频响（freguency response）的输出牛，要求在满足高

9、频的情况下，尽量增加初级电感，以使频响曲线向低端延伸。亦或在满足低频的情况下，尽量减小分布电容（distributed capacitance）及漏感（leakage inductance）以使高频更靓。但两者总是互为矛盾，故频响不可能很宽。现今的输出牛大多采用高质量的铁心，特殊的线材及复杂的绕制工艺，已使频响宽度达到10Hz20KHz1.5dB（有的甚至更宽）。根据现代“音乐频谱曲线”看，已能满足各种音乐信号的传输了。 不过荣幸的是，由于输出牛不可能传输更高的高频信号（即便能传输过去，相位也已延迟了很多，加之人耳的掩蔽效应也就不能感觉到），可将一些高频干扰如CD、DVD等数位音源本身固有的数

10、位干扰“拒之门外”。这就是用有输出牛的功放（胆机或石机），重播CD、VCD、DVD音乐要比石机“好听”许多（显得不那么刺耳）。故有些名厂的石机也采用“牛”做输出如McIntosh（麦景图）。有些中低档胆机之输出牛，干脆就只照顾低频，高频到那里一概不管。此类胆机虽有充实的低频但高频暗淡，久听会感觉“闷”得难受（如今发烧友的耳朵已修炼的挑剔的很）。现今的音箱好象在暗中为胆机弥补这“高频不足”，把音箱的高频做的较靓，甚至用高灵敏的号角单元，那种“不足”也就不显得那么突出了. 一支宽频响的Hi-Fi输出牛，其电感漏感（leakage inductance）比（LL）很大（即较大的电感（inductor

11、），极小的漏感）。故通常用电感漏感比（LL）来衡量一个输出牛的优劣。下面我给大家谈谈对输出牛具体的要求： 初级电感（pri- inductor）L L=K（Ra-r1）/2fmin 其中：Ra是放大器的最佳负载阻抗（optimum plate load），r1是输出牛的初级直流电阻。K是一个系数，当要求频响曲线不均匀度为-3dB，或允许初级阻抗变化30%时，K=1；当要求-1dB或允许阻抗变化10%时，K=2；要求-0.5dB或允许阻抗变化5%时，K=3；fmin：所要求之最低频率。 初级漏感（pri-leakage inductance）Ls Ls=KRa- r1/2fmax 其中：fmax

12、系所要求之最高频率，当允许初级阻抗变化30%时，K=0.8；允许变化10%时，K=0.5。 输出牛直流电阻 单端（single-ended）输出牛，初级电阻r1=0.5Ra（1-）；次级电阻r2= r1（N2/N1） 推挽（push-pull）输出牛 初级电阻r1=0.414Ra-a（1-） 次级电阻r2=0.586Ra-a（1-）（N2/N1） 其中：Ra系单端放大器（single-ended）最佳负载阻抗（optimum plate load）；Ra-a系推挽放大器（push-pull）最佳负载阻抗；为变压器的效率（efficiency），一般取0.750.9，功率越小取值越低。 输出牛直

13、流电阻不宜过大，否则将影响瞬态（transient）、解析力及动态范围（dynamic range）。由于变压器中存在电抗（reactance）成分，其感抗（inductive reactance）随频率的变化而变化，使得其输入阻抗（input impedance）亦随之变化，一般中频段呈一定值不变。而低频段，随频率的降低而急速下降，高频段又随频率的上升而升高。当阻抗偏离放大器的最佳负载阻抗（optimum plate load）较多时，放大器将产生严重的波形失真，且输出功率亦下降。故一般要求变压器的输入阻抗（input impedance）变化30%。 另外，由于变压器本身存在有分布电感（d

14、istributed inductance）及分布电容（distributed capacitance），其相互作用将产生串联或并联谐振（resonance）。发生谐振时，其输入阻抗（input impedance）趋向于零或无穷大（infinite）。且无论是串联或并联谐振，其输出电压都可能出现峰值，使频响曲线变差。为控制变压器在谐振（resonance）时输入阻抗的变化程度，保证平坦的幅频特性，应控制住变压器回路的Q值（这里Q值的含义是，感抗（inductive reactance）或容抗（capacitive reactance）与回路电阻之比。Q值越大，其阻抗的变化程度也越大），选择合

15、适的电感（pri-inductor）漏感、内阻及分布电容值。 另外，变压器初级电感的大小还与信号的动态范围（dynamic range）有关联，当信号幅度（amplitude）与响度（loudness）变化时，意味著铁心中的磁感应强度（induction density）和磁导率（permeance）在变化。因而初级自感量也将随著信号幅度（amplitude）的变化而变化，当信号幅度（amplitude）较大时，很大的初级电感，引起波形失真加大。而信号幅度较小时，铁心的磁导率（permeance）变小，自感量变小，将影响频率响应特性（freguency response）。 再者，从减小相移失

16、真（phase-delay distortion）的角度考虑，输出牛亦不能只为照顾低频而过分的加大初级电感（pri-inductor）。由于铁心的磁饱和（magnetic saturation）程度与频率成反比，在低频段，铁心有可能工作在B-H曲线的饱和区，此时，因磁化电流（magnetizing current）的波形已严重失真，呈尖顶状，致使输出电压的波形也产生失真。输出牛铁心的磁感应强度（induction density）越高，失真亦越大（这就是为何用EI型铁心做输出牛，要比其他形式的如R型，C型及环型铁心还好，且EI铁心最好不用超高导磁率，带纹向的硅钢片）。 当输出牛中有直流磁化时（

17、如单端输出牛，或推挽牛因两管电流相差较多，或两组绕组圈数不对称时），失真就更为严重。为减小波形失真，常用的办法是在铁心（core）中垫入空气隙（air gap）S S（cm）=1.310 IN1 I：磁化电流；N1：圈数 根据计算，若推挽输出牛两管电流电流相差5mA以上（或者初级两臂圈数相差5%以上）时，就要留有气隙了（或者不将铁心插的过紧）。下面我们来谈谈如何在业余条件对输出牛进行测量。所用的工具有：数字电压表、电流表、普通电感表，还有0100KHz信号发生器（signal generator），为观察波形失真情况，最好还要有示波器（oscilloscope）、失真仪（distortion

18、meter）等（如在测量频响宽度时，在高频段有时测得输出值也不小，但波形却已出现失真）。不过我们可以通过其他测量方法来得知在重要的20Hz20KHz范围内是否良好。 笔者推荐的信号发生器（signal generator）是典型的XD-1，二手价仅人民币300元左右；示波器（oscilloscope）也是最常用的双踪示波器SR-8，二手价仅千余元人民币。此两件必用的仪器的价位较低，业余发烧友很容易拥有，且完全可以满足测试要求，非常实用（当然阁下若拥有其他高档的仪器则更好）。输出牛在正规厂家一般均是用专用综合测试仪来测得，有些数据对发烧友来讲，并无多大意义，用这里简单的测试方法，即可测出输出牛的

19、几项实用参数，且相差不多，很具使用价值。 1： 电感（inductor） 单端（single-ended）输出牛由于存在严重的直流磁化，故在测量时须加入与实际工作电路相近的直流电流。如图1，其中电源变压器（宜用大功率的）提供交、直流两种电压，在被测输出牛的初级同时通过交、直流两种成分（模拟单端牛实际的工作状态）。R系无感电阻（noniductive），（交流电流表难找，现用电阻降压法取代交流表）用以显示回路直流电流的大小。分别测量R上的交流电压值UR、及输出牛初级交流分量UL，然后按下式计算出初级电感 L=U2R/2fU1 注意，以上三表均不能用普通指针式万用表，以免交、直流分量相互干扰，使测

20、试不准确（以下均同）。 推挽（push-pull）输出牛，由于不存在直流磁化（或仅有少许的磁化）。可用图的测试电路，给输出牛的某一臂加入015mA的可调直流电流（若你的电路两管电流完全相等，可不加直流）。其中：R0.05（2fL），然后按下式求得： L=R （U/UR）-（1+r/R）/2f，式中U为交流输入电压，UR系R上的电压，r为输出牛的初级（pri）内阻。 2、漏感（leakage inductance），一般输出牛的漏感仅几毫亨几十毫亨，其值可用普通电感表或万用表测得（一般测试频率为1KHz、100Hz），此不祥述。 3、自谐振（resonance）频率：无论是串联或并联谐振，最好不

21、要落在音频范围内，以免破坏听感。一般，出现在几十KHz，有的可能在10KHz以内。业余情况下可按图3测量。其中，R系无感电阻（noniductive），其值越小越好，但须能保证电压表有合适的电压显示。信号源输出固定的电压，然后调节信号源的输出频率，当电压表出现最小读数时，查看信号源的频率，此频率即为并联自谐振频率；当电压表出现最大读数时的频率，即为串联自谐振频率。 4、频率响应（freguency response）：推挽（push-pull）输出牛的测试电路如图，其中R值等于初级阻抗的一半，RL等于输出阻抗。先在将信号源的输出电压调至最大（最好将电压升至输出牛工作所需电压），并记录。然后调节

22、输出频率，分别记录下低频、中频（1KHz）及高频时RL上的电压UR低、UR中、UR高，再按下式计算： 低频响应值（dB）=20lg UR低/ UR中 ； 高频响应值（dB）=20lg UR高/ UR中。R1 匹配电阻。其阻值为变压器初级阻抗与信号源输出阻抗之差的值（用无感电阻） RL 为变压器次级被测端的阻抗值（用无感电阻）C1 为隔直流电容，用30uf以上的无极性电容C2 为变压器输出匹配电容,一般用0.5uf测试：测试电压，指变初级端信号电压4V （RMS）激磁电流DC，按被变压器初级最大电流值的1/10值 单端（single-ended）输出牛，由于单端牛中有直流磁化作用，故测试电路中需

23、加入直流电流成分。不过高频段仅与漏感及分布电容有关，为方便测试，在测高频段频响时，可不加直流成分。图5中R等于被测输出牛的输入阻抗（input impedance）。调节W使电流表A指示到输出牛实际工作电流值，C1为隔直电容，其测试方法及计算公式与推挽（push-pull）牛相同。 5、输入阻抗（input impedance）：输入阻抗受初级电感、漏感（leakage inductance）及分布电容（distributed capacitance）等的影响，在高及低频段呈现出不规则的阻抗变化，有时误差达30-50%。推挽（push-pull）牛的测试如图6，在不同频率段分别测量输出牛初级的

24、电压UL，然后按下式计算： 输入阻抗（input impedance）Z=Ra UL /Ua Ua：Ra上的电压；单端（single-ended）牛的测试同样要加入直流电流，按图7测试。调节W使A指示到正常工作电流。其余测试方法及计算与推挽（push-pull）牛相同。 6、分布电容（distributed capacitance）的测量：分布电容是由变压器本身的结构，绕制工艺及材料等因素所形成。初级分布电容的测量电路见图8，调节信号源的输出电压至最大（最好能升至工作所需电压），然后改变输出频率。当输出电压指示最大时，表明电路产生谐振，此时的频率为f（KHz）。然后按下式计算： 初级分布电容（pri distributed capacitance） C（pF）=25.3