推挽输出牛的业余制作(上)

yinpin · 发表于 2006-6-21 20:30:00

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推挽输出牛的业余制作(上)
这是针对初入胆途而写的有关胆机牛业余制作的帖子。
推挽牛的简单设计：
一只20W以上的推挽机，参考机是斯巴克的MT-35,并且特别要求胆牛全部自制，可能是出于成本和质量的折中考虑。于是就设定采用与MT-35同样的电路程序装一台，用EL34超线性推挽输出。查相关资料后，当超线性抽头在43%位置，屏压430V，P — P阻抗6000欧姆时，输出34W，失真2.5%，与MT - 35的技术指标相当，于是按35W /6K设计输出牛。
对于输出牛的设计有多种方法，如果完全按有关书本的公式设计，整个过程比较麻烦，更有些设计公式非常夸张，很难实现设计的结果，故在制牛时一般会按设计电牛的方式来设计输出牛的参数，并根据用管的不同作出相应的工艺调整，这样整个设计过程非常简单（只需要熟练掌握欧姆定律和电牛T/V计算就可以进行设计），其结果虽然不是最好，但也足以满足一般以上的要求。以下是设计过程：
确定铁芯截面
         取3倍电牛功率选取铁芯
            输出功率 /  效率  * 3 = 35 / 0.9 * 3 = 129.3W 根据经验用Z11的96片大约叠厚55毫米
         截面= 3.2 * 5.5 * 0.9 =15.84平方厘米
计算初级音频电压
         输出功率 / 效率 * 初级阻抗（然后开方）=  38.8 * 6000 (开方）= 482 V
计算下限频率20Hz时的电压匝数比（T / V）
         45 / 截面 / 磁感应强度 * 2.5 = 5.46匝 / 伏（ Z11片取13000高斯  20Hz为50Hz的 1 / 2.5 故乘以2.5，如果频率下限设定为10Hz时应乘以5）
计算初级总匝数
         音频电压 * 下限频率时的每伏匝数 = 482 * 5.46 = 2523
                                                      每臂匝数 = 2523 / 2 =1261.5
计算次级匝数
            1、先计算初次级匝比
                        初次级匝比 = （初级阻抗 * 效率 / 次级阻抗）开平方
                     次级4欧姆档匝比 = （6000 * 0.9 / 4）开平方 = 36.74
                              8欧姆档       = （6000 * 0.9 / 8）开平方 = 25.98
            2、计算次级匝数
                              次级匝数    =  初级匝数 /  初次级匝比
                              次级4欧姆 = 2523 / 36.74 = 68.67匝
                              次级8欧姆 = 2523 / 25.98 = 97.11匝

超线性抽头的位置确定
         超线性位置的确定比较容易，只要以总匝数乘以抽头位置的百分数然后分半就可以了。
            从B+位置到超线性抽头的匝数 = 初级总匝数 *  0.43 / 2 = 607匝
确定漆包线直径
         确定漆包线直径前必须先确定初次级电流，然后才设定漆包线的直径。
         1、初级电流与漆包线直径的设定
               根据资料查证和经验，EL34工作在超线性AB1类时，每臂屏极电流和帘栅极电流合计在120mA以内，故以120mA设定初级电流，然后以2.5A / 平方毫米的电流密度，用圆面积公式倒算漆包线直径。
         120mA时漆包线直径 = ( 0.12 / 2.5 / 3.14)开平方 * 2 = 0.247 （取0.25标准规格）
         2、次级电流与漆包线直径的设定
               以电功率公式P = I * V = I 平方  * R 推算出不同阻抗档位的电流，然后计算漆包线直径
               35W输出时4欧姆挡电流 = （35W / 4欧姆）开平方 = 2.95A ，对应漆包线直径为1.23mm，大约相当于0.85标规的漆包线双线并绕；
               35W输出时8欧姆档电流 = （35W / 8欧姆）开平方 =2.09A ，对应漆包线直径为1.03mm，大约相当于0.74标规的漆包线双线并绕。
绕组安排前的数据修正
         计算好的数据在实际绕制前还要考虑所采用的铁芯窗口情况，骨架的大小，绝缘纸的厚薄，还有漆包线的型号等诸多因素，更重要的还要根据输出牛的抽头与出线位置进行修正，既要保证设计数据的准确，又要考虑制作的便利，还有顾及正常使用的安全性。这么多的因素似乎很难很复杂。其实掌握了一定的修正方法，知道修正的步骤，一步一步的进行是非常容易解决的，只需要稍稍有点耐心就可以非常好的完成。
         第一步：根据初级线圈每层绕组的匝数和总层数修正总匝数。96铁芯窗高为48mm，实际骨架最大可以利用到47mm，两端留1.5mm，因推挽牛需要分段交叉绕制，骨架中间还需要空2mm,，实际可用尺寸为42mm；QA型0.25的漆包线最大外经为0.275mm，设定空间利用率为93%，则每层可以绕142匝，取每层140匝，分半后每一段一层为70匝。初级总匝数 / 每层匝数 = 初级总层数（2523 / 140 = 18.02层）。计算后通常会有小数出现  ，如果小数小于0.5大于0.1时应考虑把对应小数匝数向其它层数安排，大于0.5  时应增加一层，然后根据增加后的层数再算每层匝数，小于0.1时可以把对于的匝数直接舍去，这样对输出牛的特性影响甚微，可以忽略  。本例实际为140 * 18 = 2520 与计算值差3匝，分半后每臂1260匝。
      第二步：超线性位置的修正。按超线性位置为43%计，从B+到超线性抽头的匝数为 1260 * 0.43 = 542 ，处在7.7层处，虽然可以处理，但总感觉不如整层处抽出比较合理，于是修正为从第8层绕完后抽头，70 * 8 = 560匝，与542 差18匝，相对超线性抽头位置从43%提高到44.4%，只是反馈程度略有提高，完全可以不必计较。
      第三步：次级绕组的修正。原理与第一步相同，本例次级修正后的数据为0-4欧姆段为0.85mm漆包线双股并绕69匝，分3层3段，每层23匝夹在对应初级绕组中间，4-8欧姆段为0.73mm漆包线双线并绕28匝（应该为29匝，但超过了最大可用宽度，故减少1匝向窗高妥协），安排在次级第2段的相邻位置。
      第四步：计算铁芯窗口能否容纳设计的参数。用最原始的方法计算就可以完成。骨架厚度 + 漆包线总厚度 + 绝缘纸总厚度 / 0.9 小于铁芯的窗宽，本例制作有1mm不到的余量，窗口利用适中，插片比较容易。
      最后可以根据修正后的参数安排线圈的层段分布了，下图是本例的线圈排布示意图：


                  在输出牛的简单设计中必须掌握以下几个公式以及变换形式
               （1）欧姆定律： I  =  V / R
               （2）电功率公式：P = I  V
               （3）电牛计算简式  t / v = 45  /  铁芯截面 /  次感应强度
               （4）阻抗电压转换式（初级阻抗 * 效率 / 次级阻抗）开平方 =  初级电压 / 次级电压
               （5）感抗公式 XL = 2 * 3.14 * f * L  ....... 以上简单设计中没有用到，但在测量装配完成的输出牛估算电感量时会用到。
   以上都是很简单的电学常用公式，只要不是中学物理太差的话，完全可以进行电牛、输出牛的简单设计与制作，没有理由把输出牛的设计制作看作深不可测的神秘玩意，当然也必须注意不同管型和输出方式的输出牛在设计制作过程中对某些方面的不同应该有所侧重，但就这种侧重对于取得一定经验后的同学而言同样可以用简单设计的方法进行，只是需要在某些地方做一些必要的调整，同时结合工艺和材料的调整，也是可以取得很好的效果。
推挽输出牛的制作
制作推挽牛时，头疼的是分层分段交叉绕法，搞不清楚哪是哪，容易把相位弄错。其实解决这个问题并不难，只要记住同一臂线圈在奇偶层上段位的内外位置就可以，一定是一段内档一段外档的错位排列，撇开次级不管，不论是正绕还是反绕，两臂线圈所处的位置始终是不变的。下图所示：

      只要绕前在木芯上做好标记，初级一臂（姑且称正绕）绕完一段，反一次身再绕另一臂（反绕）的对应段。次级当初级处于正绕位置时不用翻身，处于反绕位置时反身再绕。

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