Black Transformer--气密中功率高效率型专用阻抗匹配变压器的设计和制作。

暖风轻音

在KPB-02断货的现在，将我去年试验的一个
气密中功率高效率型专用阻抗匹配变压器
相关制作过程进行给出，并引导诸位设计实践。


这个匹配牛的设计特性如下：

中等功率（1nW~10mW)
传送效率: 在中等功率下任意抽头变换阻抗总损耗不低于99.5%(注意此值只对1kHz负责）

传送频率：32Hz～20+kHz(-3dB)

抽头跃进倍数：
约1.6（高阻抗），以求低的差异阻抗匹配误差损耗。
2（低阻抗）

抽头排布：
10k-6k-4k-2.5k-1.5k-1k-600-400-250-150-100-64-32-16-8-4-(0)

共计17个抽头，16个阻抗抽头，一个共地抽头。

设计匹配专用项：输入：3DQ检波器
输出：可试验几乎所有耳机和舌簧喇叭

1：选材

1.1：铁心

中功率阻抗变压器（以下简称中牛）在选材上面是要进行细心考核和校量的。而早先在我独立的参数选择中以及群友的实验中均独立发现了纳米晶材料的优越性，尤其是国产较便宜的铁基纳米晶，具备高磁导率，低剩磁，高饱和磁通量，低矫顽力等等诸多接近于理想材料的特殊优势。

我实际选取的材料是国产1k107铁基纳米晶磁环，这是一种金属合金磁环。



它的斯坦梅茨方程（通过材料给出的图表拟合）磁通损耗项指数为1.85～1.88，证明它的铁芯损耗随着传输功率降低而占比逐渐加大，不适宜用于微弱小信号（铁氧体的这一指数则是2.2~2.45，该指数大于2者传输信号越大铁损耗比例越大，小于2者则反之）。

根据设计计算认为：在1000赫兹铁损耗可稳定低于2‰时在1nW以上，而铁心的饱和功率则可以保证至少10毫瓦的无损频率功率传输，所以这个牛的匹配区间在1nW到10mW，看似很小，但是在矿石收音机中已经不小了，所以称为中牛（现在正在改进材料试验微牛）。

于是传输功率进行确定，并且确定了购买磁环的参数为：

1K107，铁基纳米晶，32*20*15mm(带壳外径乘内径乘以高度)。


1.2：线材

线材使用聚氨酯高强度漆包铜线，直径会在随后给出，引出线使用交联聚乙烯线。

1.3：工艺用材

每层视觉阻隔（为了方便更好人工排线）使用材料为生料带，每层的绝缘漆浸泡为速干绝缘漆。

1.4：封装。

考虑到高度可靠性，将其烘干后封装进入烘热后的黄铜壳体内，由于在低气温下水的蒸气压很低而烘热后相对分压更低，可以保证相当之干燥。


2：计算。

这一步主要是计算变压器的设计特性，比如圈数，仿真电感量，载流量（甲类牛很重要的参数基本是铁心在接近线性区域内半偏）和耐受功率，线电阻和线损耗，通过仿真调整后可轻松获得每个抽头需要的参数（绕多少圈，需要什么样的漆包线）和各种仿真图表提供参考。

初始参数设置。


抽头阻抗计算。


实际排线和理论排线占比。


计算线电阻的小部分。


变压器的仿真频响曲线。


3：绕制和制作

没什么好说的，看图就会。注意最后1.5直径的线使用的是0.5的线9股并联绕，因为这样的话线材比较软，不容易压坏里面比较细的线。导致变形断裂或绝缘层破裂或铁芯塑料变形。

另外就是烙铁功率要够，不然焊黄铜这些东西挺麻烦的。

暖风轻音

由于图片很多，并且像素不低，排版的时候有些问题，有些地方有重复发出或者图片直接被彩色抹掉，基本不影响观看，排了好几次这次还算满意了（可想而知之前的问题该有多么离谱）

暖风轻音

10k 中牛 参数如下（注意内阻是错误的，后期进行了改正）

安庆矿友

里面有没有放干燥剂，有没有检测气密性

暖风轻音

安庆矿友 发表于 2024-2-24 09:57
里面有没有放干燥剂，有没有检测气密性

气密性无需检测，因为漏了也就是漏了，不漏就是不漏，这个不是商品，没有做报告的必要性。

最后封装的时候往里面塞入了一些用滤纸包封的微波干燥的分子筛。