音圈與揚聲器的額定功率

音圈作為揚聲器的關(guān)鍵部件，其設(shè)計和選擇直接影響揚聲器的性能和額定功率，兩者之間存在密切的關(guān)系。

根據(jù)國家標準GB/T 12060.5-2011《揚聲器主要性能測試方法》，揚聲器的功率承受能力指額定噪聲功率。按此標準規(guī)定，額定噪聲功率等于Un2/R，此處Un為額定噪聲電壓，R是額定阻抗。額定噪聲電壓，是在額定頻率范圍內(nèi)反饋給揚聲器以規(guī)定的模擬節(jié)目信號，而不產(chǎn)生熱和機械損壞的模擬節(jié)目信號和信號電壓。

值得指出的是試驗信號是模擬節(jié)目信號，而不是粉紅噪聲信號。模擬節(jié)目信號是由粉紅噪聲信號，通過合適的計權(quán)網(wǎng)絡(luò)得到，它更接近揚聲器的實際使用情況。

另外按此標準的規(guī)定，功率試驗的時間是100h。

對于揚聲器，揚聲器系統(tǒng)各項技術(shù)指標都很重要，但毫無疑義的是揚聲器的可靠性、壽命是第一位的。如果揚聲器一用就壞，“出師未捷身先死”用戶當然不會滿意。

人的猝死，心臟病發(fā)作是主要原因之一。音圈號稱揚聲器的心臟，也制約揚聲器的壽命。而音圈的損壞有如下一些情況:引線引出部位折斷;音圈過熱而散圈;音圈線與骨架脫離;音圈線局部燒斷;造成音圈損壞的原因通常在于音圈過熱和振動。

音圈能承受的功率是一定的，音圈的額定噪聲功率的設(shè)定應(yīng)該是科學(xué)的、合理的、實事求是的。

音圈應(yīng)具有相當?shù)臒釓姸?，也就是音圈在工作時，盡管由于電流通過會發(fā)熱，但不會變形，黏合不會脫落，漆膜保持完好等。音圈在工作時會通過磁隙中空氣(磁流體)經(jīng)磁路散熱。在設(shè)計和工藝良好的情況下維持一個動態(tài)的平衡。

下面介紹設(shè)計音圈參數(shù)的方法之一。音圈的熱功率為

                                   Pe= J2 Pe SL (W)

式中 J為電流密度(A/m2);

       Pe為導(dǎo)線電阻率(Ω·m);

       S為線圈側(cè)面積(m2);

       L為音圈導(dǎo)線長度(m)。

比值 Pe/S 稱為載熱率Pt。

J是電流密度，即音圈允許通過的電流強度，一般的范圍在30A/mm2~90A/mm2。

圖2是一個可供參考的磁隙寬度L3,與最大振幅 X1的關(guān)系曲線。

可以理解當最大振幅比較大時，所要求的磁隙寬度亦應(yīng)該大一些。但是受到磁隙寬度不能過大的限制，兩者寬度不成線性關(guān)系。磁隙寬度加大對散熱有利，對工藝可靠性有利，但卻會使磁通密度下降。

當然磁隙寬度還取決于我們的經(jīng)驗，如:音圈大體的厚度，音圈前后留有多大的空隙等。可以在目前裝配工藝允許的條件下，使合格率最高。

還可以根據(jù)揚聲器的口徑來確定揚聲器的磁隙寬度，一般來說揚聲器口徑愈大，則磁隙寬度愈大。

還有一條供參考的經(jīng)驗，磁隙寬度加大，會使靈敏度降低，但最后揚聲器的重放聲卻較為干凈。

當磁隙寬度確定以后，可按圖1求出載熱率Pe/S，音圈熱功率Pe已知，則音圈面積S可求出。

音圈直徑與高度有一定的相應(yīng)關(guān)系，設(shè)高度比為K，則

K= d/h

式中 d為音圈直徑;

       h為音圈高度。

為了散熱，揚聲器功率愈大，比值K會愈大。對于大功率揚聲器K值為4~6;對于小功率揚聲器 K值為 3~4。

由此可求出音圈直徑 d和高度h，即

d=√（SKIπ)

h=d/k