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如何降低扬声器磁性系统的损失

如何降低扬声器磁性系统的损失

点击数:7120 次   录入时间:03-04 11:49:30   整理:http://www.55dianzi.com   音频功率放大-放大器

  从下图显示的标准10英寸低音扬声器的阻抗特性可知,在谐振下磁性系统不理想的工作表现偏离纯感性状态。
  
  因为复杂的电阻抗在磁性系统里让涡流损耗产生实部,当施加一信号时,功率将在这个实部里被耗散。为了降低磁性系统的涡流损耗,可以采用3电平调制方案,以使如上所述的施加信号高频含量减到最小,或者磁性系统本身加以改进可使降低各种损失。磁性系统正确的改进将是改善较低频率阻抗的感性状态,推使阻抗的相移接近90度。这可以通过变换一些磁性系统或者使磁性材料所有铁部分变成一种较低传导率和较低磁损失的材料,也就是铁氧体(ferrite)或铁粉材料。


  
  下图显示的是标准磁性系统的两种改进方式.通过在接近音圈部分使用其他材料,例如铁氧体或者铁粉以降低涡流。图中黑的区域就是上述所及的系统部分,这部分已被改变。两者之间的差别在于,可以选择极靴片顶部的几何尺寸,或可改进实际制造程序。特别应注意的是,如果使用铁氧体要考虑磁饱和,因为典型的Bmax是在500mT以下。铁粉可能是适当的选择,因为它的Bmax在IT和1.5T之间,视材料等级而定。此外,由于铁粉相对较软,非陶瓷材料,加工起来较方便。


  
  使用低Bmax的材料,例如铁氧体,为了保持高数量的磁场线,磁性系统的气隙应该更高,这样将对扬声器振膜上加力。下图说明,需要气隙的高度被视为标准的即基于铁氧体系统。


  
  所谓“音圈效率”,与音圈使用有关.可定义为:
  
  ηve=hL/(hL+2OH),式中,OH是悬垂(over-hang),它确保音圈一定的线性运动,h,,则是气隙的高度。如果OH保持恒定,音圈效率将通过使气隙更高而被改进,如果使用铁氧体者这是必须的。音圈效率的其他要素是线圈重量、整个系统重量和费用以及生产成本,不仅是材料而且还有不少工具。
  
  基于样机磁性系统的铁粉上图已经示出一种基于铁粉的磁性系统样机。样机系统的物理尺寸与标准10英寸低音喇叭的物理尺寸直接比较是完全相同的。这两个系统气隙的磁场也精确得相同。

  下图显示标准的和样机磁性系统的阻抗测量数据,测量条件是使用一短线绕制的音圈,其短线长度等于磁性系统的气隙高度。测量数据由安置在不同位置点的短线圈进行的:在气隙上方,在气隙里和气隙下方。测量数据清楚地说明,磁性系统部分对喇叭电动机系统阻抗产生影响。在气隙上方的线圈,阻抗显然是有相移接近90度的一个空气线圈,但是安置在气隙中和气隙下方的线圈,其阻抗强烈受电动机系统的影响。很清楚,样机磁性系统优势在于,随着线圈置人气隙里其相移也增加。样机系统也说明,安置于气隙下面的线圈,相移程度降低。



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 相移程度降低是由于电感器内的有效铁心,只部分由铁粉磁极片组成,降级了磁极片的缘故。
  
  下图显示标准磁系统和样机磁系统的阻抗特性,其中用标准线绕制的音圈长度长于标准磁系统气隙长度。正如所见,由于涡流大大的削减.其阻抗数值比样机系统的要高,相移也显着的获得改善。


  
  下图显示的是,基于前面的傅里叶级数计算的标准磁系统和样机磁系统的功率损耗。这些曲线屉2电平调制和3电平调制且在不同的调制度(M)条件下,开关频率与功率损失之间的关系曲线。
  
  当使用2电平调制时,其功率损耗显着比样机系统低。在lOOkHz切换频率上,在两个系统之间的差别具有一个数量级。
  
  当使用3电平调制时,功率损耗也比样机系统低,但是两系统之间的差别不再重要,两个系统都可得到可接受的功率损耗、




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