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基于三分频扬声器系统分频器电感的精确设计
摘要:路中由电子元件产生的分频,再由各自的功放分别驱动高﹑中﹑低音扬声器系统,如图(1a)所示,属于小信号有源分频。而功率分频则是由电感、电容、电阻元件构成的位于功放与扬声器之间的无源分频电路.
Abstract:
Key words :


1 引言

扬声器系统的分频器分为前级分频和功率分频2类。前级分频是前级电

路中由电子元件产生的分频,再由各自的功放分别驱动高﹑中﹑低音扬声器系统,如图(1a)所示,属于小信号有源分频。而功率分频则是由电感、电容、电阻元件构成的位于功放与扬声器之间的无源分频电路,如图(1b)所示。

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采用功率分频的扬声器系统结构简单、成本低,而且又能获得很高的放音质量,因而在现代高保真放音系统中应用最为普遍。其性能的好坏与扬声器的各项指标以及分频电路、电感元件的性能、精度有密不可分的关系,精确计算电感参数便是成功的关键。

2 对分频器电路、元件的要求

(1)电路中电感元件直流电阻、电感值误差越小越好。而且为使频响曲线平坦最好使用空心电感。

(2)电路中电容元件损耗尽可能小。最好使用音频专用金属化聚丙烯电容。

(3)使各扬声器单元分配到较平坦的信号功率,且起到保护高频扬声器的作用。

(4)各频道分频组合传输功率特性应满足图2所示特性曲线的要求(P0为最大值,P1为对应分频点f1、f2的值)。分频点处的功率与功率最大值之间幅度应满足P1(=0.3~0.5)P0的范围。


(5)整个频段内损耗平坦,基本不出现“高峰”和“深谷”。

3 分频电感电容参数值的计算

下面以三分频分频器为例说明其参数的计算,如图3所示。



4.2最佳结构电感的计算

设所需 电感量为L(μH),其阻抗值为R(Ω),先求出绕组的结构参数

参数b是绕组的高度(宽度),决定了绕组的内径和外径。所以求得b后即可按图4制作绕组骨架,其中骨架外径适当加大10%左右,然后求取

  其中,N为绕组匝数,d为导线铜芯直径,i为导线总长度,w为导线总重量。

  根据铜芯直径d从线规表中选取对应的标称直径,由导线总重量可选购足够用量的高强度漆包线。

  采用该计算方法绕制的电感经与实验对比,误差一般小于5%,绕制后是否测量已无关紧要了,基本上能满足直接应用的要求。

  由于以上绕制方法中,实际使用导线铜芯直径D总是选得比计算直径d大一些,从而造成绕制后的电感量总比计算值低些,显然,加长绕制导线长度,即多绕几匝就可使实际电感量更接近计算值。实际绕制导线的总长度可由

  k=0.4[(D/d)-i] (6)

  I(=i+k)i (7)

  求出。其中k为实际导线的加长系数,I为实际绕制导线总长度,把长度I全部绕入骨架即可。D为实际导线直径。

  如计算1 mH、电阻值为0.8Ω的空心电感线圈的最佳结构尺寸及绕制参数。将数值代入式(1)~式(5)得

  骨架的中心轴外径取2b=24 mm,骨架两夹板间距为b=12 mm,骨架夹板外径取4b=48 mm,(实际制作时可加大10%)。计算结果如下

  b=12 mm;2b=24 mm;N=181.5匝;d=0.75mm;i=20.52 m;w=81 g。

  如果采用导线直径实际为D,则用k=0.4([D/d)-i],I(=i+k)i进行修正。采用该方法计算出L1,L2,L3,L4的值,照图装配即可。

  作为计算验证,笔者按Hi-Vi S8 plus扬声器系统分频器的参数制作了一个家用扬声器系统。其中2只0.55 mH和0.18 mH的电感按上述结果计算制作,实测电感值为0.565 mH和0.187 mH。误差不超过5%。说明此法绕制的电感量准确。通常该计算法即使没有电感表测量,电感误差也不超过5%。

  将该计算法与以往的图表法比较,还可体会出该方法的优点:用料省、体积小、不需绘制图表、误差小。

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