三分频扬声器系统分频器电感的精确设计

文章摘要： 至于高音单元的分频电感L1，因它未与负载串联，就不存在L2那样的功耗和阻尼问题。但是仍希望其阻抗尽可能小些。因为它与负载并联，起着旁路来自C1的残余低音频成分的作用。若阻值过大，就会影响高音分频网络对低音频的衰减陡度。 综上所述，电感直流电阻的数值在理论上是越小越好，实际应用中对电感直流电阻数值的要求，应从减小它对电路的影响方面去考虑。具体说又分2种情形，对与负载串联的电感（如L2），应从允许的功率损耗和有足够的阻尼两方面去考虑；对与负载并联的电感（如L1），则主要从具有足够的旁路作用去考虑。 对L2电阻影响功率损耗和L1电阻影响旁路作用的处理原则相同，即应使L1和L2的阻

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    至于高音单元的分频电感L1，因它未与负载串联，就不存在L2那样的功耗和阻尼问题。但是仍希望其阻抗尽可能小些。因为它与负载并联，起着旁路来自C1的残余低音频成分的作用。若阻值过大，就会影响高音分频网络对低音频的衰减陡度。
    综上所述，电感直流电阻的数值在理论上是越小越好，实际应用中对电感直流电阻数值的要求，应从减小它对电路的影响方面去考虑。具体说又分2种情形，对与负载串联的电感（如L2），应从允许的功率损耗和有足够的阻尼两方面去考虑；对与负载并联的电感（如L1），则主要从具有足够的旁路作用去考虑。
    对L2电阻影响功率损耗和L1电阻影响旁路作用的处理原则相同，即应使L1和L2的阻抗R远小于扬声器的额定阻抗R（L即R<<RL）。从数学上分析这相当于要满足条件：R≤RL/10。此时，在L2上的功率损耗已相当小，L1对负载的旁路作用很明显。至于阻尼作用对L2电阻的要求，可根据对晶体管功放阻尼系数、扬声器与功放之间的馈线及功率分频电感直流电阻之间的关系及其典型值的考查后认为，作为家用高保真声箱中与负载串联的分频电感直流电阻应小于负载阻抗的1/20，即满足条件R≤RL/20，才能得到良好的阻尼特性。对于C3，C4，L3，L4组成的中音分频电路，则因需满足图2的频谱特性，已取C3=C2，C1=C4，L1=L3，L4=L2。故可不予分析，只照图连接即可。若是多个电感串联时，应把用以上方法确定的电阻均分到各个电感上去。
    综上所述，可得出这样的结论：对与负载串联的电感，一般按阻尼要求R≤RL/20确定其电阻值。例如，对8Ω负载，L2的电阻不应高于0.4Ω；对4Ω负载则不应高于0.2Ω。对与负载并联的电感按R≤RL/10确定其阻抗值。例如对8Ω负载，L1的电阻不应高于0.8Ω；对4Ω负载，则不应高于0.4Ω。按这样的要求可能许多著名的扬声器系统都达不到指标。
    对同一电感量，其绕组结构可任意多。因此空心电感线圈必然存在一个最佳结构尺寸，它应使电感量L对其电阻R之比L/R达到最大值。即可找出一套合理绕制空心电感线圈的经验计算公式，与其它方法得出的结构尺寸相比，相同的电感值具有最小的阻抗值。
    其实电感结构是否最佳很容易从其外形判别。如果绕组截面大致呈正方形，且绕组内径为绕组宽度（即绕组高度）的4倍，那么基本上属于最佳结构。
    结构最佳的电感线圈应该用料省、体积小，并可使电感量和电阻同时满足预先给定的数值。
    由于对每一电感值和电阻值均有一个最佳结构尺寸，因此应舍弃传统的计算方法求取、制作电感。因为传统方法不经测试修正难以满足最佳要求。
    下面介绍改用经验公式的计算方法，此方法能满足最佳要求。而且它对一些特殊结构尺寸的电感计算精确度也很高。

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。

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