推挽功放音频输出变压器计算核对

zzfjct

音频变压器的初级电感量和漏感与需要达到的频率响应相关。
一般频率响应以-3db的低端频率和高频频率为频率响应范围，-3db就是半功率。
初级感抗是与负载阻抗（反射阻抗）是并联的，主要影响低端频率。当初级感抗等于负载阻抗时，相当于分流一半的功率，即-3db。
初级漏感抗与负载阻抗是串联的，主要影响高端频率。当初级漏感抗等于负载阻抗时，相当于分压一半的功率，即-3db。
根据上述分析，电感量应该用接近低端频率的信号测试，漏感应该用接近高端频率的信号测试。
分布电容也对频率响应的高端频率有影响，但作用较小，高品质的功放电路才会考虑。



补充内容 (2022-12-9 20:35):
初级感抗是低端频率的感抗，漏感抗是高端频率的感抗。

qiuwei8375

在-3db的位置，Rl=2paifL，所以L=Rl/2paif，Rl是负载阻抗，f是低频端最低截止频率 。
对于输出变压器，有如下公式pesy=Li=Nfy =NBSc，所以磁感应强度B=Li/NSc。
这就是楼主给出的公式的来由。
对于输出变压器，最低截止频率对应的电感量L很重要，它和变压器 的几何尺寸，磁导率一起，决定了一个输出变压器的初次匝数，并不是说，只要变比合适匝数随便就行。

girlexplorer

电源变压器的铁芯截面积计算公式：Sc=k*根号P1，P1是功率。
老衲查了好几本书，都是这公式。
这公式是怎么来的？老衲对变压器原理好歹知道一点皮毛，居然无论如何推导不出来。
如果不上网搜，估计99%坛友也推导不出来，主要是想不到从哪入手，知道入手点，推导很容易。

只能上网搜，恍然大悟。

如果各种书上，每个公式前加一两句话，大致说明如何推导的，就好了。

qiuwei8375

楼主你去找找1978年第8期无线电杂志第14-15页，可能会有你想寻找的答案。

大孔景元

提醒一下，铁芯没有功率这一指标，但设计变压器有个铜铁比，大功率变压器用小铁芯就需要更多的匝数，既浪费铜，铜损又大，而且匝数和漏磁成比例，匝数太多漏感难以控制，相反小功率变压器选取大铁心虽然省铜，但浪费铁，而且铁芯损耗和尺寸的重量体积成正比，铁损就会增大，效益不好，根据铜铁的用量和使用效益就有一个最佳的平衡，现在的铁芯尺寸是针对50赫兹或60赫兹优化设计的，针对不同功率将尺寸分为一个系列，就有了现在的铁芯功率计算，小功率变压器如果按计算选取现在的磁芯，铁损大概在3-5%，铜损大概在10-13，耦合系数约在96-97%

铁芯的选取还要看铁芯形式，比如C型铁芯，如果线圈绕在一边，计算方法和普通铁芯计算相同，如果初次级分绕在两边，绕在尺寸就会减小，漏磁就会减少，计算功率就要加倍，同一副铁芯，初次级在一起是100瓦，初次级各自两边分绕就是200瓦

还有绕组式电焊机，由于不用考虑漏感，很小铁芯就能做出很大功率，60平方的铁芯能做出20-30千瓦的功率，40-50平方的铁芯能做出10-20千瓦的功率，武汉电焊机厂的BX-6-140电焊机用的是22平方的铁芯，输入功率可以达到9千瓦

导磁率和功率是什么关系呢？---导磁率低，绕组匝数就要多，线包尺寸就大，漏磁（或称耦合比）就不达标，用标准铁芯还有窗口装不下的可能，只能减线径减功率，或者选取大一号的铁芯，反过来导磁率高，线圈匝数就少，就能做出功率更大的变压器，一般认为同样尺寸的铁芯，导磁率和实际功率成正比
耦合比计算比较复杂，通常也不用计算，只要标准铁芯的窗口能装下，漏磁就没有问题，窗口越空闲，变压器漏磁越少，所以好的变压器窗口一定是有余量的，发烧友那些满满当当的变压器实际不一定是好变压器，将铁芯增大一档或许性能会更优异

铁芯功率和频率是什么关系呢？--变压器计算匝数和使用频率是反比例关系，频率降低，绕组匝数增加，同样需要减功率或者选大铁芯
标准尺寸铁芯是针对50-60赫兹频率设计的，使用频率低于50赫兹，窗口尺寸就偏小了，需要减功率使用，用在频率高于50赫兹的场合，窗口尺寸偏大，使用功率可以增加，增减比例参照使用频率和工频的比例，比如10瓦的工频变压器铁芯，用在500赫兹可以做100瓦的变压器，用在5000赫兹可以做1000瓦的变压器，反过来用到20赫兹就只能做4瓦的变压器

推挽输出变压器也没有特殊的地方，按计算电源变压器的计算方法，1瓦左右的变压器效率大约70-80%，随着频率的增高效率增加，比电感量方法计算的输出变压器效果更好，性能还略显富裕，电感量一定是富裕的

机械的用电感法反而有隐患，决定输出效率的不仅仅是电感分流，铁芯的因素也是需要考虑的，硅钢片的最佳使用频率是400赫兹左右，信号频率升高磁密急剧下降，但损耗反而更低（损耗和磁密的平方成正比），但频率降低问题就大了，信号频率在低端磁密最大，损耗最大，效率最低，实际输出功率就不是想象的电感分流剩下的50%，是比50%低

电感法计算输出变压器只是一个理论，是最后作为验收变压器的一项指标（而且这一项指标必须留有余量，可以大，不能正好，更不能小），不是设计变压器的依据

NewChina牛中国

ssffzz1 发表于 2022-12-6 16:30
这事有点疑惑：

变压器变化阻抗，初级3圈，次级1圈，阻抗变换按说没问题。那为啥不这么用呢？

不必疑惑，只要变压器铁芯截面足够大，初级只绕3圈，接市电照样不烧
但可惜生活中能找不大到这样的变压器，因此人类的贫穷限制了想像
如果有足够大的铁芯，输入阻抗才不致太小，前级驱动器或线路才不致过载

girlexplorer

（老衲计算考虑记录，防止以后忘了想不起来）
低频是复数相加。

推挽输出变压器，在高中频时，次级电流和初级电流接近反相，即相差180度，自感磁通和互感磁通绝大多数抵消，磁通量很小，磁感应强度也很小。

频率越低，次级电流和初级电流开始脱离反相，频率很低时，次级电流和初级电流开始接近垂直，也就是相差90度，次级磁通和初级互感磁通无法抵消，磁通量很大，磁感应强度也很大。

次级总磁通(自感+互感)的法拉第电磁感应定律计算，或者L2I2+MI1，都能得出相同结论。

老衲有公式就往上套，能不能用先不管。

这也是开关电源，用高频开关，同样功率，变压器可以很小的原因。

girlexplorer

谢各位提示。

EI铁芯的插片老衲没搞懂。请教。
例如E片、I片都厚0.3mm，各100片，那么总厚度60mm，其中E片总厚30毫米，I片总厚30mm，各E片间有0.3间隙，是这样吗？

另外，插片会破坏片子表面绝缘层吗？
E、I片表面会涂胶粘牢吗？

突然想起来，E片和I片接触部分各自有一面不涂绝缘漆，完全短路，E、I构成闭合铁磁路吗？
还是E片、I片两面都全部涂绝缘漆，E片、I片互相绝缘，不构成闭合铁磁通回路？

万用表的上。

girlexplorer

请问高手，双线绕制和双股导线有什么区别？双线绕制是怎样绕的？老衲实际没绕过，想象不出来。
印象中好像是三线绕制，初级一根、次级两根。
哪位高手出个推挽变压器制作全过程高清大图集。

看样子，推挽式变压器漏感很小，不需要考虑音频的高频上限了。只需要考虑低频下限即可。

girlexplorer

哪位高手有常用电源变压器、音频变压器用的D310-0.35mm硅钢片的具体性能参数？

特别是：

矫磁顽力Hc，
饱和磁感应强度Bs，
起始磁导率，
最大磁导率，
有具体数据的磁滞回线图，或者不同H对应不同B的详细B-H曲线数据表格。

老衲找了一下，居然没找到。似乎这种硅钢片起始磁导率大概400，最大磁导率大概10000。特别重要的矫磁顽力是多少不知道。

硅钢片的磁滞回线曲线度非常厉害，磁导率随着电流大小的变化而剧烈变化，B-H关系离直线相差十万八千里，非线性失真极大，会导致音质的多大失真？老衲现在晕乎，以后再想。

大孔景元

都自称老衲了，矿坛做好指导工作就好

衲，缝补衣服，幼时俗家父母兄嫂伺候，剃度师傅师兄关心，等俗家父母兄嫂亡故，佛门师傅师兄圆寂，得一方驻持，掌一地道场，始称老衲

girlexplorer

常用的音频变压器留气隙后，硅钢片里的磁感应强度会下降，下降到多少呢？下面公式。
（公式是下降到不留气隙的多少倍）
电感下降到同样倍数。

其中，μ是硅钢片相对磁导率，δ是气隙宽度，a是硅钢片舌宽。
例如，磁导率1000，舌宽9毫米，留0.1毫米气隙后，磁感应强度下降到不留气隙的三分之一。电感也下降到三分之一。

girlexplorer

girlexplorer 发表于 2023-7-10 23:22
哪位高手有常用电源变压器、音频变压器用的D310-0.35mm硅钢片的具体性能参数？

特别是：

由于硅钢片有很不规则、很不线性的磁滞回线，随着交流电流大小方向迅速改变，变压器电感量、磁导率也剧烈变化，磁导率大概在400到10000之间迅速变化。磁感应强度也剧烈的非线性变化。

变压器电感、磁导率的剧烈变化和磁感应强度的剧烈非线性变化，会给音质带来剧烈非线性失真吗？

老衲以前没想过这问题。
仔细想了一下，基本不会带来音质失真，原因是：
1，自感剧烈变化，但是互感也同步剧烈变化，比值基本不变。变压器作用很大程度上取决于比值。
2，很多情况下，互感和自感方向相反，抵消了很大一部分。

变压器，老衲居然忘记了根本作用是变压。

既然硅钢磁导率在400-10000之间变化，计算时，用什么值呢？
用起始磁导率400即可。

枫丹白露

girlexplorer 发表于 2022-12-5 16:19
都知道变压器起阻抗变换作用，等效阻抗=圈数比的平方*R。
例如，三极管输出阻抗36欧，喇叭4欧，圈数比需要 ...

圈数少了，磁通量不够，旧不能用那个方程计算了，并且初次级耦合紧密程度也有影响，那个方程只是一个理想化的

girlexplorer

介绍一下音频推挽变压器的设计计算步骤：

详细设计计算步骤和公式，收音机书上都有，不copy了，老衲略介绍一下。输入、输出变压器计算方法一样的，以输出为例：

1，确定变压器初级、次级相连的阻抗。初级阻抗是推挽功放的最佳负载阻抗，次级阻抗是喇叭阻抗。

2，根据初级、次级阻抗，指定低音下限，例如100hz，就能计算出初级、次级需要的电感量和匝数比。

3，根据电感量，指定输出功率，根据硅钢片磁导率、饱和磁感应强度数据，计算出需要的硅钢片尺寸。

4，根据电感量和硅钢片尺寸，计算出需要绕的圈数。

5，根据指定的功率，计算线径。防止导线过热。
核算一下线能不能绕下，如果绕不下，硅钢片需要大一号。

……
可以看出，需要人为指定的有：
喇叭阻抗，4欧还是8欧。
最大输出功率。
低音下限。