楊世明

重慶水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，重慶 402160

輸出變壓器，作為高阻抗功放電路與低阻抗負(fù)載的阻抗變換器件，其主要任務(wù)是完成前后級的阻抗匹配，和單一頻率的電源變壓器比較，它的頻帶（20Hz～20kHz）要寬得多。其次為了使輸出的音頻信號在低頻段有較強的沖擊力；在高頻段有很好的穿透力和解析力，要求輸出變壓器一次側(cè)繞組的電感量要足夠大，整個繞組的匝間分布電容要足夠小。正是由于這些特點，要求音頻變壓器從選材、制作工藝、到參數(shù)的確定都與眾不同。

音頻變壓器有直流磁化型和無直流磁化型，在膽機功放電路中用得較普遍的還是無直流磁化型，這種給功放管屏級供電的變壓器由于上下繞組是對稱的，其線圈中的直流磁通正好抵消，因而屬于無直流磁化型，下面以推挽輸出無直流磁化型變壓器為例說明各項參數(shù)的確定方法。

如：有一功放電路需要一只音頻變壓器，要求輸出功率為60VA，變壓器一次側(cè)屏極至屏極的阻抗Rp=6000Ω，直流工作電流I=250mA，二次側(cè)的負(fù)載阻抗為4Ω和8Ω，頻率響應(yīng)在50Hz～18kHz范圍內(nèi)，效率η=0.8，根據(jù)要求確定變壓器的參數(shù)。

1 輸出變壓器一次側(cè)電感量的計算

為了達(dá)到所要求的低端頻響，要求一次側(cè)線圈的電感量滿足設(shè)定頻率的下限值，可按下面的公式進(jìn)行計算：

式中：Lp為一次側(cè)的電感量，單位為H；Rp為一次側(cè)的負(fù)載電阻，單位為Ω；fD為設(shè)計頻率的下限值，單位為HZ；MD為工作于下限頻率時允許的失真系數(shù)，通常取1.4左右。在實際運用中綜合考慮各種因素，可按下面的經(jīng)驗公式計算

2 鐵芯截面積的計算

鐵芯的截面積可通過下式求得：

式中Sc為鐵芯截面積，單位為cm2 ；Po為輸出功率，單位為VA。代入上面的數(shù)據(jù)得：

3 一次側(cè)繞組匝數(shù)的計算

對于無直流磁化型輸出變壓器，其初級線圈、次級線圈都可按下式計算：

式中L為電感量，單位為H； lc為鐵芯磁路的長度, 通常lc為鐵芯中心舌寬的5.6倍（中心舌寬在鐵芯材料參數(shù)表中可以直接查出，也可以實際測量出來）；Sc 為鐵芯截面積，單位為cm2；μ為鐵芯導(dǎo)磁率（普通熱軋硅鋼片為400～500，冷軋硅鋼片為800～1000）本例中硅鋼片的導(dǎo)磁率μ取500，如所用鐵芯中心舌寬A取3.5cm , Ic取19cm，將上面的數(shù)據(jù)代入則可以算出一、二側(cè)的數(shù)據(jù)。

4 變壓器二次側(cè)繞組匝數(shù)的計算

其計算可按如下公式進(jìn)行：

因變壓器的二次側(cè)有4Ω和8Ω兩個繞組，所以應(yīng)該分別計算

5 兩邊繞組線徑的計算

上面實例中提供的直流工作電流I=250mA，該電流為兩只功放管的工作電流，由于一次側(cè)變壓器線圈中既有直流又有交流，在計算導(dǎo)線直徑時，應(yīng)該按照直流分量的平均電流計算。

最后需要說明的是上面關(guān)于輸出變壓器的計算并沒有考慮所有的因素，在實際制作中還需要從以下3個方面把控產(chǎn)品質(zhì)量。

1）鐵芯的選擇

當(dāng)變壓器在音頻范圍內(nèi)工作時，無論是鐵損還是銅損都比工頻運用時的損耗高出許多，這些損耗將直接導(dǎo)致變壓器的傳輸效率降低，音頻功率損耗加大，輸出音頻功率無法達(dá)到設(shè)計要求。所以為了減小功放電路的功率損耗，可從減小變壓器的漏磁通入手，選用窗口截面積與橫截面積之比較小，鐵芯旁柱寬度等于橫截面中心柱寬度，中心柱兩側(cè)空位寬度等于旁柱寬度，且厚度為0.35mm以下的優(yōu)質(zhì)冷軋硅鋼片做鐵芯。

2）一二次側(cè)繞組的繞制

由于推挽功放電路是對稱性的，要求給兩只對管屏極供電的輸出變壓器的兩個一次側(cè)繞組也要對稱，另外為了提高功放電路的高端頻響，需要變壓器采用分層、分段、疊繞的方式繞制，即：輸出變壓器的一次側(cè)線圈要求以B+為中心端，將一次側(cè)線圈分為P1與P2兩組，每組各分成三段，上下相同，相鄰放置，同方向繞制，將二次側(cè)線圈分為二段夾于一次側(cè)中間。采用這種繞法的好處是各繞組的分布電容呈串聯(lián)連接，結(jié)果會使分布電容進(jìn)一步減小，有利于提高上限頻率，擴展通頻帶。在繞制過程中，線一定要拉緊，但不一定要像機器繞制那樣整齊，允許少量亂層。二次側(cè)繞組盡量稀繞，不可像一次側(cè)那樣密繞，不管是一次側(cè)或是二次側(cè)所用的漆包線一定要選用高強度的漆包線 。切不可信手拈來隨便就用。

3）層間絕緣的處理

輸出變壓器的繞組之間、匝與匝之間具有交直流兩種電位差，疊加后的電壓峰值過大容易發(fā)生繞組擊穿現(xiàn)象，為了避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，層間絕緣是必須做好的工作，通常的做法是每層繞組間墊入一層0.05mm厚的薄膜，如果有時間可以采用繞一層均勻刷一層快干漆，這樣既可以大大提高絕緣強度，又可以防止上下層導(dǎo)線相互嵌入增大線間電位差造成匝間短路的后果。變壓器繞制完成后應(yīng)進(jìn)行預(yù)先干燥，其目的是驅(qū)除鐵芯、繞組、絕緣材料中的水分，干燥過程中的溫度以絕緣材料的耐受溫度+10℃為宜，烘干時間設(shè)置4小時左右。烘干后待其冷卻到50℃～70℃時就可以浸漆。在浸漆過程中應(yīng)充分浸透，等到漆槽中的氣泡停止20min后拿出、滴干余漆后，在70℃～80℃的環(huán)境中慢慢烘干。

總之，只有精雕細(xì)作，踏實做好每個環(huán)節(jié)，才能得到一件稱心如意的產(chǎn)品。

[1]鄭國川，李洪英主編.電子管功放設(shè)計和裝調(diào)技術(shù).福建科學(xué)技術(shù)出版社，2005.

[2]徐松森，徐柏華主編.高保真膽機制作詳解.電子科技大學(xué)出版社，2002.