胆单端输出变压器的讨论及测试(二)

一粿输出变压器好不好听由两组数据决定,一组是硬数据即物理特性数据,有客覌标准。另一组是软数据即耳朵感受数据,无法测量,其中有主覌因数也有客覌因数,比例因人的听觉与修养而异。个人认为硬数据好比大厦的基楚,软数据好比大厦的上层,没有良好基楚,再美丽的大厦也会倒塌,那就是说,良好的听感都是建立在过硬的物理特性技术数据上的,用罗辑叙述表达就是:

物理特性数据好就不一定好听,但有可能好听 (否定理)
物理特性数据不好就一定不好听 (逆否定理)

在表达物理特性技术数据的叙述里,文学水平关系不大,但在表达软数据的叙述上,高文学水平有极大优势,为何音响杂志的评论员(俗称HiFi写手)都是文班出身,多是编辑或报章上写连载的,所写评论文章引人入胜,并非科班出身的所能企及,那是因为软数据是天马行空,有极大文学发挥空间.如果我们拿着上术否定理与逆否定理,心里有数, 回头再看评论文章,感受会有所不同。
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要测量铁芯的最高响应频率及其他重要数据, 要借助一个数学模型, 称为理想变压器, 它的初次级线圈直流电阻为零即铜损为零, 没有潜布电容量, 祗留下电感量, 铁损为零, 初次级线圈交连糸数为1, 没有泄漏电感即能将初级线圈的能量100%交到次级线圈, 没有任何损失, 频应无限大. 实际上不存在, 祗是一个概念. 因为没有能量损失, 初次级之间负载可互相反射,输出变压器的初级及次级绕组都有潜布电容量, 在次级绕组的喇叭负载及潜布电容量是可以反射到初级绕组的,请看图:
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再加上初级绕组潜布电容量,变压器本身不消耗能量,等于不存在,看图:
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接上内阻50Ω讯源,因为低内阻,625PF电容不会把高频傍路,看图:
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在8Ω电阻接上示波器,便可测出铁芯的最高工作频率.这种测试,并未考虑静态屏流的因素,但是如果变压器的工作范围在磁滞特性曲线的线性区内,即使有静态屏流的存在,结果有差别但不会相差太远,所以还是有参考价值的, 这方法主要是方便快速, 最终还是要在机上实試的。
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要了解磁滞特性曲线,先造一个实验:
图1是线圈未接电源,铁芯没有磁力,指南针不动:
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图2是线圈接上电源,铁芯有磁力,指南针偏转:
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图3是线圈接上反向电源,铁芯有磁力,指南针反向偏转:
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图4是线圈脱离电源,铁芯还有剩磁,指南针保持偏转:
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磁滞特性曲线问题,说白了就是铁芯的剩磁问题,剩磁越大声音越差,看图:
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电流由O点开始正向电流增加磁埸强度也增加至+Max点, 接着电流咸少磁埸强度也咸少, 但到达 A点电流已下降至0但仍然有磁埸强度(剩磁),直至反向电流增加到B点才抵消了剩磁,反向电流增加磁埸强度也增加至-Max点, 接着电流咸少磁埸强度也咸少, 但到达 C 点反向电流已下降至0但仍然有磁埸强度(剩磁),直至正向电流增加到D点才抵消了剩磁,正向电流增加磁埸强度也增加至+Max点即完成了一个周期,如果没有剩磁,磁滞特性曲线将会是一条直线,亦即是理想变压器,看图:
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要进一步了解输出变压器的规格要看铁芯磁滞特性曲线,需要 10Hz 450V 200ma的低频交流电源,举例一粿输出变压器初级电感 50H 阻抗10KΩ,最大屏流100ma,最大输出功率40W:

初级绕组可承受最高交流电压等于 10Kx40W 开平方即 632V RMS
2×3.1416x60x50=18.85KΩ (初级绕组对60Hz市电阻抗)
632/18.85=33.5ma RMS 即初级绕组峰值电流+/- 47.4ma

如果利用60Hz市电初级绕组最高交流电压632V RMS得出最大峰值电流+/-47.4ma, 但规格最大静止屏流100ma工作时峰值屏流达200ma,如果频率降至14.2Hz 632V RMS则最大峰值电流刚好+/-200ma, 那就能看到实际工作范围的铁芯磁滞特性曲线.如果频率再降至10Hz则450V RMS就行了.看图:
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空气隙的计算:
一条直导线在真空中有一安培直流电通过,以导线为中心半径一米的圆周上的磁埸强度为:
2x〖10〗^(-7)Tesla
半径一米的圆周周长为 2π, 两个数字相乘:
2πx2x〖10〗^(-7)
= 4πx〖10〗^(-7) H/M 这个常数是真空导磁率,
看图:
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空气导磁率跟真空导磁率是一样的就不加以区别了,变压器铁芯导磁率是空气导磁率的数千倍,具体数字要看铁芯材料,铁芯材料导磁率可以测量出来而空气导磁率则是一个常数,知道这两个导磁率,铁芯尺寸及静态屏流就可精密算出空气隙的大小.

说了半天,100KHz讯号产生器,示波器,10Hz 450V低频电源,还有测量铁损的交流瓦特表,失真仪及精密LCR电桥等,一般业余条件的DIY爱好者未必齐备,为了让DIY普及化,这里提出一个要求,如果祗用一台数字万用表及一台可调电源变压器,给出一个实物铁芯材料,什么资料数據也没有,能否一定程度上相当准确算出初次级圈数及空气隙尺寸给一只指定的管子例如2A3使用? 答案是可以.
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(未完待續)