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[技术] 杂谈功放的电源变压器

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发表于 2006-10-16 22:49:00 | 显示全部楼层 |阅读模式
一台好的功放必须有一只好的电源变压器,这已经是业内的共识。但是选用什么样的变 压器才能使功放的声音更符合你的口味,对于不少初级DIY爱好者来说,也许并不是很清 楚。本文简述几种常用电源变器,希望能够对喜欢焊机初入此道的发烧友有所帮助。
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4 E9 m5 H$ [% p- t) d& L  |   变压器的出现已经有100多年的历史了,六十年代以前,世界上普遍使用的变压器铁芯 结构为E形或C形,截面为矩形,采用插片式或中间切割工艺制造,铁芯的质量和一致性都很 差。变压器的电性能参数难以得到提高。随着科学技术的进步,变压器铁芯的结构经过了几 次大的改进。变压器铁芯材料也由热轧低硅片发展到热轧高硅片、冷轧取向硅片、非晶态合 金片等。电磁性能参数也有了较大的提高。 , I& D8 ^9 C' t# Pwww.zghifi.com zghifi.com

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   在功放中最为常见的电源变压器为EI型、环型,其次为双柱型、R型、C型。 $ `0 w" `! `4 |, U, f' p9 @www.zghifi.com zghifi.com

   EI型是最为常用和多见的,结构简单.它的优点是加工制作容易绕制方便,成本低廉,抗饱和性能好。缺点为漏磁大、同功率下的体积重量偏大,转换效率相对较低。 9 z7 T  V$ I& v, a/ i! g; [www.zghifi.com zghifi.com

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    EI型变压器在音色上的声音走向为厚重浓郁、温暖醇和,音场层次、细节解析力一般。 当采用特殊的分层分段绕制方法后(既所谓的发烧绕制法),在细节和解析力上有显著提高,而且高频的幼细延伸感也非常出色,有别于其他类型的电源变压器。如果在使用过程中再针对其缺点增加部分辅助改良措施,例如增加屏蔽罩,采用优质铁芯和无氧铜线,科学合理的绕制方法等,这一最原始古老的电子器件,仍是非常出色的。许多世界名机例如麦精图等一直在坚持沿用这一传统的元器件。经典的胆机制作也一直在沿用它。适合听音口味上喜欢“唯美”的DIY爱好者选用。
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   笔者在使用EI型变压器时,喜欢自己绕制。采用敷铜板制作特殊的具有屏蔽作用的骨架,初级绕组与次级绕组分成上下相互屏蔽、独立的两段绕制。采用这种方法绕制的变压器具有隔离变压器的功效,而没有另外搭配隔离变压器对声音造成的负面影响。听感上层次、 细节、音场、定位都要明显好过常规同轴绕制的EI型变压器。感兴趣的爱好者不妨实验一下。由于这种方法磁耦合不如常规变压器的效率高,因此在较大功率功放上使用时,要注意适当增大铁芯截面积来补偿。
0 N: Z- L4 [6 Z* y# ]0 p; f: p适合于要求输出功率不是很大的功放使用。 4 P+ l% L/ l4 n) ^www.zghifi.com zghifi.com

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   环型变压器是C型变压器之后开发出来的品种,磁路短,效率高,铜损与铁损均小于EI型变压器,体积和重量小,安装使用方便。缺点为制作费用相对较高,抗直流饱和性 能差。 , t) q# U* o6 ~www.zghifi.com zghifi.com


& g5 D( ?) d! N) O   环型变压器在音色走向上为清爽亮丽、刚劲,音场层次、细节解析力、速度感优于EI 型。但在中频的厚声温暖感上要逊色于EI型。由于环型变压器具有一些优异的性能特点,因 此被广泛的应用于各种档次的功放之中。但是由于环型变压器的抗直流饱和性能差,极易产 生杂音干扰,因此在一些顶级功放中的应用又受到一定限制,尤其是一些纯A类功放。近年来由于技术的进步,环型变压器的这一先天缺点已经逐步得到改善,在国外的一些高档功放 上环型变压器的身影又多了起来。 来自群组: 中国hifi音响
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发表于 2010-5-2 05:15:36 | 显示全部楼层
R型变压器是九十年代后开发出来的一种性能更为优秀的品种。是由日本北村机 . c0 y# p% A3 N# x7 C$ swww.zghifi.com zghifi.com

电株式会社社长北村文男发明的。R型变压器具有环型变压器的所有优点:
! N; _) U( h" h
( V. O" }  c( E3 @, K, a, H    1,漏磁极小,仅为EI型变压器的1/10、C型变压器的1/5左右。
- }  N1 X+ r- J2 n# v! z3 X9 I% h    2,损耗小,温升低,相同功率下温升只有EI型变压器的1/2。
7 N% ~+ {$ a. C4 }    3,频率特性好:R形变压器在中频(400Hz)工作时显示出极小的空载电流和空载损 耗,其数量   级甚至可以达到工作在50Hz时的量值;R形变压器在音频范围内工作时, 显出优于其他任何类形变压器的幅频性好:电压波形失真度<0.2%,频率响应<1dB。R型变 压器的缺点同环型变压器一样,抗直流饱和性能差!其次就是目前的市场价格还比较昂贵, 相同功率下其价格是EI型的一倍,比环型的要贵出1/3多。
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    R型变压器声音非常饱满坚实,乐器质感很好,有着比环型变压器更为出色的解析力和瞬变。低频有着比其他变压器更为清晰的层次表现。但声音偏冷艳,声底淡一些,中频也相 对薄一点。低频的量感相对于同功率的环型变压器来说似乎少一些。下潜深度也有所不及。 - F  R, U2 y$ z& f8 O  I1 {www.zghifi.com zghifi.com

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   同时R型变压器由于结构上的生理缺陷,抗直流饱和性能也更差。 # |3 R8 X/ D- I& d, o. b) iwww.zghifi.com zghifi.com

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# M0 c/ H6 Q% [. v. p1 Q  s1 g   以上对各类型变压器的声音评价只是一般情况下的大概走向,但是经过特殊设计和制作 的变压器,其声音特点也是完全可以改变的,国内已经有厂家早就开始了这方面的研究实 验,象山西省机电设计研究院声达电器厂等。 ( s% y1 x2 h; ], E* P* V5 d8 {4 i3 qwww.zghifi.com zghifi.com


; Y  t& W* I5 `) V& Z8 |     还有其他几种形式的变压器,例如C型、双柱型等,由于在功放中少有采用,这里就不 叙述了。 & r3 w3 T/ y( b' C  B* h- c: Jwww.zghifi.com zghifi.com

1 T' A' W. H  y/ Lwww.zghifi.com zghifi.com

   业余制作功放时,经常遇到变压器功率的选取问题,按照常规计算出来的数据是没有问 题的,但实际应用时由于音质校音的需要,往往要比实际的计算值大很多。那么到底选取多 大功率的变压器合适呢?我个人认为如果选用环型变压器的话,最好大于总输出功率的三倍 以上为好,可以放宽到6-10倍。例如KRELL  FPB300功放,每声道输出动态甲类 300W,内部使用了一个五千瓦的环型变压器。如果选用EI型变压器的话,由于不易饱和,以 及声音调校上的原因,相对的可以放宽对功率的要求。R型的可参照环型的功率选取。 2 r- x1 \# s/ m" nwww.zghifi.com zghifi.com

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   另外在业余制作中选取电源变压器时,经常会有一些吃不准的问题。例如是使用一个 1000W的分出两套独立的绕组分别给左右声道供电好呢,还是使用两只500W的各自独立给自 己的声道供电好呢?毫无疑问,从降低电源内阻上考虑,一只一千瓦的肯定要比两只500瓦 的要低。实践证明在动态、速度、控制力上单只一千瓦的要好些。而两只独立供电的五百瓦 的在音场、定位、寂静感上要比单只一千瓦的好。在采用两只变压器独立供电时,注意一定 要使用两只性能完全相同的,否则效果要大打折扣。在不能保证两只性能完全一致的情况 下,优先采用单只的方案。
7 n) [0 q6 b1 l" v8 V) T. J: O
+ i2 ?  ^7 i- C7 [2 H   设计施工中尽可能的使用多电源变压器设计。例如主电压放大级、推动级、电流输出级 各自使用一个独立的变压器,要比从单只变压器上增加绕组效果来的好。日本发烧友曾有一 台功放使用12只电源变压器的大作。据说效果出奇的好。多变压器使用时,要注意一定进行 初级绕组的相位矫正;就是逐只调换初级绕组的接线,测量机壳对大地的电位,以电位小的 接法为准。依次调校好所有变压器的初级相位。这是很重要的一步,否则多电源变压器的效 果就打折了。
. K$ S+ M6 z% w5 b; T& K     
. i4 A- R% H$ m3 _7 m$ _  上述只是一点个人的心得经验,仅供参考。业余制作时完全不必过于拘泥于此。 . }4 c; r* C2 u1 ?www.zghifi.com zghifi.com

      
+ Y' l3 x$ x3 m0 x    业余条件下电源变压器的粗略测试: ; o8 a& N( m1 `& i$ Twww.zghifi.com zghifi.com

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   当你购置到一款心仪的电源变压器后,如何判断他的质量如何呢?业余条件下不可能有 专用测试仪器供使用,因此如何利用手边的万用表来大体判断出变压器的优劣,我想这也是 很多发烧友所关心的吧。
  \2 N. {8 |" z: ~2 x6 [) I7 m3 j. j: U' Uwww.zghifi.com zghifi.com

   首先需要准备两块万用表,其中一块要有交流电流10A以上测量功能,能够带有电感 (20H)、电容测量功能更好。 VC-9808数字表几乎都有这些功能。 ( r' I$ l% S* Y6 C) k4 V* e4 m* v& iwww.zghifi.com zghifi.com


' d$ I. j  Z. }  Y: A& a  1,测空载消耗电流: 0 }/ T" U/ l) y5 v: Y  fwww.zghifi.com zghifi.com

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    一般厂家都会给出这个参数,由于各厂家的设计制作不同,所以这不是一个绝对值,允 许有一定误差和出入,但不应超过很多,过大过小都不是正常的。过小则属 匝/V 比过大, 这样的变压器内阻偏大,会影响动态等。过大(设计值的一倍以上)一般是铁芯质量不好, 或者匝/V比设计太小,这样的变压器漏磁大、损耗大、温升高。 ! L" J. u; r1 _. h8 ?3 [www.zghifi.com zghifi.com

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  2, 测量满负载时的初级电流:
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    把交流电流表串接到变压器的初级,把次级主绕组串联起来,并接入额定功率假负载。 大功率假负载可使用一段电炉丝代替。同时把另一块交流电流表也串入次级回路,调节电炉 丝的长度,使电流乘上次级绕组电压,功率接近变压器总功率的80%。这时观察初级绕组电 流表的读数,应在额定标称功率以内.如果超过比较多则说明1,变压器标称功率不够。 2, 铁芯质量太差损耗增加。3 ,环型或R型变压器出现饱和。这样的变压器容易引起干扰、温 升过高、声音的表现肯定好不到那里。因此最好不要使用。
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3, 测量次级满功率压降:
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$ q4 R& z$ U' g7 i& u: X    保持第二步的接线,取下初级绕组上串联的电表,并转换到电压档,并联到变压器的次 级绕组两端,先短开负载,通电测量次级空载电压并记录,然后接通负载,观察电压表的电 压读数下降了多少。一般的说这个压降当然是越小越好,压降过大时表明变压器内阻过大, 一般是由于铁芯质量差效率低、次级绕组线经太细导致。制作功放时以额定满功率输出时次 级绕组压降不大于2V为宜,否则就要增加变压器的功率。这个压降过大会导致功放在大动态 时缩水,低频控制无力。 " `) ?( G% F  }+ ?www.zghifi.com zghifi.com

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  对于音响专用变压器来说,还有两个比较重要的参数:1 绕组电感。 2 初、次级绕组电 容。在其他用途的电器上使用时,可以忽略这两个参数,但在音响器材当中使用时这两个参 数将直接影响到声音的音色和抗干扰性能。绕组电感的大小可以影响到声音的厚薄,解析力 等听感。大一些好还是小一些好,要根据设计的声音走向去考虑。 初、次级之间的电容还 可以直接影响到器材对所使用电源干扰的“免疫性”。由于磁场藕合的缘故,变压器对于几 十、几百HZ的的低频干扰,几乎没有抵抗能力,然而对于几百千HZ以上的高频干扰却有先天 免疫特性。但是由于初、次级绕组之间存在有一个分布电容,所以高频干扰可以通过这个等 效电容互相偶合。因此从这个概念出发,这个电容量当然是越小越好了。有不少DIY高手业 余自行绕制电源变压器时,采用了分层、分段,类似于胆机的输出变压器那样的绕制方法, 其目的就是要降低初、次级绕组之间的分布电感和电容。笔者也曾经绕制过这样结构的电源 变压器,效果的确不错。与常规绕制的同类型电源变压器相比,在细节再生,高频延伸方面 都有明显的改善。 初、刺激绕组之间的电容,可以使用带有电容测量的数字万用表大体测 量。
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4 y( @+ c  _$ M  由此看来,设计开发一种音响专用的电源变压器是很有意义的。实际上的确也有不少变压 器生产厂家在此类产品上进行了不少研究和开发。 笔者在众多品牌的试用比较过程中,觉 得有两个厂家的“独家秘籍”是值得一提的。这是国内两个对“音响专用变压器”进行了长 期开发研究的厂家,厂长都是 设计师兼资深发烧友。 4 f! |5 }8 u% w. u8 n! }+ h3 owww.zghifi.com zghifi.com


( N* x2 j2 l8 R/ j    一是山西声达电器厂的“线形变压器”;对于“线形变压器”的概念,厂家不 愿意做进一步的解释(技术保密?),现摘录一段厂家的诠释于此:“传统设计的变压器只 5 \4 n' N1 n/ V/ ?, Ywww.zghifi.com zghifi.com

对空载损耗、额定功率及温升负责,而实际使用中的电压畸变、干扰的变化、以及对声音变 化倾向的研究等等却无能为力。曾经有人尝试对电压畸变等进行改进,但到目前为止的设计 基本都是以牺牲动态功率为代价的,这种改进的结果是低频乏力,音场缩小,中高频通透感 差。我们通过努力,在不改变原指标的情况下,实现了变压器的线性放大,克服了电压畸变对 放大器的影响.我们设计生产的环型变压器线性范围达260V以上,变压器自身振动可闻噪音已 经减小到了10cm以内”。
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7 `' _6 O) K: S5 ?    通过实际试用,声达“线形牛”的声音的确有别于其他产品,首先是中频的厚度增加 + q/ \+ T% t6 U) Q1 o0 Gwww.zghifi.com zghifi.com

了,而高频段的表现更加出色,变的更加幼细顺滑、具有良好的延伸感。更令人满意的是其 在污染严重的电源环境中的噪音明显低于一些国产大厂的名牌产品。该“线形牛”被定型使 用在了笔者设计开发的LDH 100W全平衡旗舰功放中。在一些国内的名牌功放中也有采用。并 有一定数量的出口外销。
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   二是河北定州飞达电子厂的“左氏牛”。爱好胆机制作的发烧友大多对其是不 陌生的。特别是“左师傅”在胆机输出变压器方面的造诣,在港台以及日本很多胆机发烧友 - O  J$ F7 C/ ?  e) qwww.zghifi.com zghifi.com

中间小有名气。“左氏牛”的“秘籍”就是自家设计与众不同的绕制方式。这种绕制方式当 然是针对一些校声因素的了。“左氏牛”的声音特点是平衡稳重、力道足,相对比较温暖的 声底,中频富有质感、密度感。再加上厂家刻意的重料发烧级制作,对于喜欢这种风格的发 烧友来说值得一试。 1 c. d! d! o- U7 |: \www.zghifi.com zghifi.com


2 w, g$ h/ B( @3 ?       从“音响专用”这个概念上讲,这两个厂家产品的设计理念,与国内正规大厂的经
- c( E+ C, z% _4 m; K4 P典产品是有着不同点的。对于DIY爱好者来说抱着平常心态去认识和了解这两个品牌,也许 是会有所帮助的吧
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