晶体管收音机输出变压器的设计

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晶体管收音机输出变压器的设计原理,基本上和一般电子管收音机的相同。所不同的在于:(1)一般晶体管收音机的功率小,故输出变压器的体积也可以做得很小;(2)晶体三极管的输出阻抗和最佳负荷阻抗也小;(3)由于一般晶体管收音机是要求便于携带的,需要采用小型(例如二寸半口径)的扬声器,而这种扬声器最低能放出的频率只能低到300~400赫左右,这就允许输出变压器的初级电感可以小得多,因此输出变压器初级线圈的圈数可以比较少;同时铁心体积也可以小得多。

现将具体设计方法介绍于后。

一、最佳负载R'\(_{H}\)的计算

(1)对共发射极单臂输出级电路:

R'\(_{H}\)≈Uk0I\(_{0}\)(欧)

式中:U\(_{k}\)0为集电极电源电压,单位为伏;Uk0一定要低于集电极最高允许电压的1/2,否则晶体管将被击穿;I\(_{0}\)为集电极平均电流,也就是直流分量,单位为亳安,可由下式计算:

I\(_{0}\)≈P出/U\(_{k}\)0ηTη(毫安)

这里:ηT是变压器的效率,一般取75%;η为功率放大电路的效率,一般取40~50%;P出是送给扬声器的输出功率。

也可以近似地用下式算出R\(_{'}\)H:

R'\(_{H}\)≈Uk0\(^{2}\)3P\(_{出}\)(欧)

(2)对工作于乙类的共发射极推挽输出电路来说(共基极的也一样):

R\(_{'}\)H≈Uk0\(^{2}\)1.3P\(_{出}\)(欧)

这里的U\(_{k}\)0也必须小于集电极最高允许电压的1/2,单位为伏;P出是二管总输出功率,单位为瓦;R'\(_{H}\)是每管负载,单位为欧。

二、计算初级线圈电感L\(_{1}\)

(1)对单臂电路:

L\(_{1}\)≥R'H4f\(_{H}\)(亨)

式中f\(_{H}\)为最低工作频率,一般取为300~400赫(下同)。

(2)对推挽电路:

L\(_{1}\)≥2R'H4f\(_{H}\)(亨)

式中R'\(_{H}\)为一个支路的负载阻抗(欧)。

三、求铁心截面积q

(1)对单臂电路:

q≥I\(_{0}\)\(^{2}\)L13000(厘米2)

(2)对推挽电路:

q≥

\(\frac{P}{_{出}}\)fH(15~25)'(厘米\(^{2}\))

四、计算初、次级线圈匝数

(1)对单臂电路:

w\(_{1}\)=600\(\sqrt{L}\)1\(\frac{l}{q}\)

式中l为铁心中磁力线的平均长度(见图中虚线所示),单位为厘米。l可从手册中查出,或根据实物量得。

图1
图1 🔍原图 (260×226)

变压比为

n=\(\frac{\sqrt{η}}{_{T}}\)R'HR\(_{H}\)

式中:R\(_{H}\)为扬声器音圈的阻抗;ηT为变压器效率,一般取为75%。故上式可直接写成

n=\(\sqrt{.}\)75R'\(_{H}\)RH

w\(_{1}\)和n求出后,可得w2为

w\(_{2}\)=w1/n

(2)对推挽电路:

w\(_{1}\)=350\(\sqrt{L}\)11q

这里η\(_{T}\)≈85~90%。同样

w\(_{2}\)=

w1n。

五、计算初、次级线圈导线的线径

对单臂电路和推挽电路来说,计算方法是相同的,即

图2
图2 🔍原图 (509×94)

初级线径d\(_{1}\)≈d2/\(\sqrt{n}\)。

六、设计举例

〔例1〕用国产晶体管П6B或П6Б、П6A 等作单臂输出,它的最高集电极电压可到30伏,故电源电压可用到15伏,但一般由于要考虑到温度的变化,以及电压太高会增大收音机的体积,故多用在3~12伏。假定我们选用6伏。输1O功率(P\(_{出}\))如按20毫瓦计算,则

l\(_{0}\)≈20×10\(^{-}\)36×0.75×0.5≈9毫安;

R'\(_{H}\)≈\(\frac{6}{9×10}\)\(^{-}\)3≈670欧;

L\(_{1}\)=\(\frac{670}{4×300}\)≈0.5亨;

q=\(\frac{9}{^{2}}\)×0.53000=0.014厘米2。

用这样小的铁心,绕线将极细才绕得下,不易绕制,一般多采用中心柱宽0.4厘米的铁心,迭厚如取0.4厘米,则q可改为0.4×0.4=0.16厘米\(^{2}\)。这种铁心的l为6厘米,所以

w\(_{1}\)=600\(\sqrt{.}\)5×60.16≈2600圈。

如用国产2.5寸小扬声器,它的音圈阻抗R\(_{H}\)为3.5欧,则

n=\(\sqrt{.}\)75×6703.5≈12。

w\(_{2}\)=\(\frac{2600}{12}\)≈217圈。

图3
图3 🔍原图 (569×119)

这样的线径近乎44号线,太细,不好绕。考虑到上面选用的铁心已增大,故绕线实际上也可以大大加粗,例如可选用31号线。

d\(_{1}\)=d2/\(\sqrt{12}\)≈0.017毫米米;

可选用36号线。

业余爱好者自己制作时,为方便计,也可以采用一般收音机用的输出变压器(如配合输出管6V6用的)。这时虽然体积大了一些,但制作起来却方便得多。这时铁心截面积大致为1.7厘米\(^{2}\),l=10厘米,那么

w\(_{1}\)=600\(\sqrt{.}\)5×\(\frac{10}{1.7}\)≈1000圈。

n=\(\sqrt{.}\)75×6703.5≈12。

w\(_{2}\)=\(\frac{1000}{12}\)≈85圈。

更方便的方法是利用6V6等管用的输出变压器,初级线圈不动,而只将次级改绕。因为一般这种输出变压器的初级约为2500~3000圈左右,若

以3000圈计算,则

w\(_{2}\)=\(\frac{3000}{12}\)≈250圈。

〔例2〕用两个П6B等作乙类推挽输出,输出功率设按100~120毫瓦考虑,因对携带式收音机来说,这样大的功率已足够,否则就要加大电源的体积,使收音机体积加大,不便携带。电源电压设仍选用6伏,则

R'\(_{H}\)=\(\frac{6}{^{2}}\)1.3×100×10-3=277欧;

L\(_{1}\)≥\(\frac{2×277}{4×300}\)=0.46亨;

q≥100×10\(^{-}\)3300×25

=8.3×10\(^{-}\)3厘米2

=0.83毫米\(^{2}\);

这样的铁心也极小,一般也可用上述铁心,此时q=0.16厘米\(^{2}\),l=6厘米,则

w\(_{1}\)=350\(\sqrt{.}\)46×60.16)=1450

=2×725圈。

n=\(\sqrt{2×277×}\)0.9;3.5≈12;

w\(_{2}\)=\(\frac{1450}{12}\)≈121圈。

如果用一般电子管收音机中的输出变压器的铁心时,如上所述q=1.7厘米\(^{2}\),l=10厘米,则

w\(_{1}\)=350\(\sqrt{.}\)46×101.7

=576圈=2×288圈;

w\(_{2}\)=576/12=48圈。

初级绕线可用0.16毫米径(约38号)漆包线。次级可用0.64毫米(即23号)漆包线。(承恒)