主要技术特性：压缩驱动器

1.压缩驱动器的等效电路

图7-3是压缩驱动器的中频和高频等效电路。R_E代表音圈电阻，R_ET是驱动器输出的声功率耦合到号筒负载的等效辐射电阻，则

R_ET=S_T（Bl）²/（ρ₀CS²₀） （7-1）

式中 S_T——相位插塞的槽口面积（m²）；

B——磁通密度（T）；

l——音圈导线的长度（m）；

ρ₀C——空气的声阻抗，415N·S/m³；

S₀——振膜面积（m²）。

图7-3 压缩驱动器的等效电路

a）中频特性 b）高频特性

图7-3b是高频等效电路，活动系统的质量支配着高频端的频响特性。L_E是音圈的电感量，L_CEC是一个等效电感，它取决于振膜和相位塞之间的空腔容积。尽可能保持小的振膜—相位插塞之间的空隙，有利于提高高频响应特性；但又要求在高功率输入时振膜与相位塞不会发生碰擦，这就需要用很高的制造精度来保证。

整个电气—机械系统的作用可用一个等效电容C_MES代表，它取决于活动系统的质量。这个电容会使高频特性产生6dB/倍频程的下降，开始下降的频率为

f_HM=（Bl）²/（πR_EM_MS） （7-2）

式中 f_HM——高频特性开始下降的频率（Hz）；

M_MS——活动系统的质量（kg）；

R_E——音圈电阻（Ω）。

大多数压缩驱动器中的f_HM是在3～3.5kHz的范围。如果把M_MS做得更轻些，把音圈电阻R_E做得更小些，则f_HM就可升高，高频特性就会更好些。

2.压缩驱动器的电-声转换效率η

压缩驱动器的输入电功率与输出声功率之比称为电-声转换效率η，即

η（%）=[2R_ER_ET/（R_E+R_ET）²]×100 （7-3）

式中 R_E——音圈电阻（Ω）；

R_ET——驱动器耦合到号筒或其他声负载的等效辐射电阻（Ω）。

当R_E=R_ET时（即声负载达到匹配状态），电-声转换效率达到最高，即50%。但是由于多种因素的影响，压缩驱动器与号筒不可能达到完全匹配，因此高音号筒扬声器的实际电声效率为20%～30%。

3.压缩驱动器的额定输入功率

压缩驱动器的额定输入功率由音圈的散热能力决定，这个功率通常称为驱动器的热额定功率。振膜的位移空间限制了中频输入功率；如果振膜撞击了相位塞，会发生振膜损坏；此外，振膜长期工作之后，在它的皱折部分会产生材料疲劳，使振膜周围区域发生裂缝。当输入电平在规定的位移或热量限定的范围内时，不会发生过载损坏。铝振膜是十分容易发生材料疲劳的；铍、钛和酚醛树脂薄膜则不易发生疲劳。

大多数生产厂推荐的额定输入功率是根据较低的分频频率和斜率过渡区内的输入功率。图7-4中的安全工作区SOA（阴影区）表明驱动器处理短时间的瞬间冲击信号的能力。SOA阴影区是假设振膜不超过限定的位移。在阴影区内驱动器可承受10倍的连续功率和1～10个循环的瞬时功率的冲击。

4.声压灵敏度

高音扬声器的声压灵敏度实质上是电-声转换效率的另一种表述；它是指在驱动器号筒轴线上，离号筒口1m距离处测得的声压级，单位为dB/（1m，1W）。大多数高质量专业级压缩驱动器的声压灵敏度的离散性在1dB之内。

图7-4 压缩驱动器的安全工作区（SOA）

压缩驱动器声压灵敏度的工业标准测定方法是：在一个直径为25.4mm（1in）的平面波导管（PWT）内的一端安装一个被测驱动器，测试传声器紧靠在它旁边，PWT内填满了玻璃纤维吸声材料或其他粗糙的吸声材料，有效地衰减声音，使管内的驻波或声反射达到最小，如图7-5所示。给驱动器输入1mW功率，测试传声器测得的声压级即为声压灵敏度。

有些生产厂使用直径不同的PWT，此时，必须对测试数据进行换算。例如，使用19mm（0.75in）截面积的PWT。减小截面积后可增加2.5dB的声压级，因此在比较驱动器产品灵敏度时必须注意这个问题。

图7-5 压缩驱动器的声压灵敏度测量

对于大口径的驱动器，常常使用50mm（2in）的PWT。因为在直径为25.4mm的PWT上测量时必须在测量点前面装有一个缩小口颈的转换装置。作为一种规定，大口径驱动器的生产厂应为用户制定一个等效于25.4mm PWT管的转换测量数据。

有些制造厂把驱动器安装在一个定制的号筒上测量驱动器的灵敏度数据。声压级（SPL）的测量标准是参考距离为1m，输入功率为1W。如果这个测量数据没有精确地表明专用号筒的指向性指数，那么这个测量数据实际上是无用的。下面的方程式可以用来换算驱动器的声压灵敏度与电-声转换效率η，即

η（dB）=声压灵敏度[dB/（1W，1m）]-109dB-DI （7-4）

式中 DI——特定号筒的指向性指数，是频率的函数。

例：某个特定的号筒—驱动器相结合的高音扬声器的额定灵敏度为SPL=113dB/（1W，1m）；在某个特定频率的DI为11dB，那么，按式（7-4）计算可得

电-声转换效率η=（113-109-11）dB=-7dB。电-声转换效率η的分贝可换算为百分值效率，即(www.xing528.com)

。因此这个高频号筒—驱动器在规定频率的效率为20%。

大多数生产厂规定把输入1W功率，距号筒嘴1m处测量的声压级作为号筒+驱动器相结合的高音扬声器的灵敏度。实际测量时，通常是在10m的距离并加上20dB的功率（100W），经平方反比定律计算为等效于1m距离的测量数据。

用PWT测定驱动器的声压灵敏度L_PWT（dB）和把驱动器装在指定号筒上测出的L（1W，1m）声压灵敏度之间的关系为

L（1W，1m）=L_PWT-14dB+DI （7-5）

例：JBL 2445压缩驱动器在直径为25.4mm的PWT中测到的声压级为118dB（输入功率为1mW）。该驱动器与JBL 2365号筒相结合后的1W，1m的灵敏度为115dB，求JBL 2365号筒的指向性指数DI。

DI=L（1W，1m）+14dB-L_PWT=（115+14-118）dB=11dB

式中 L——专用号筒测得的声压灵敏度[dB/（1W，1m）]；

L_PWT——PWT专用波导管中测得的声压级（dB）。

5.压缩驱动器的频率响应特性

压缩驱动器的高频响应特性是直接关系到播放高音效果的重要技术参数。压缩驱动器振膜的二次谐振对它的高频响应特性影响很大。图7-6是把三种不同类型振膜的驱动器分别安装在同一个号筒上测得的频响特性。三种驱动器的振膜直径均为100mm（4in），但三者振膜的材料和加工处理各有区别。A产品（JBL 2440）的振膜有一个“半轧花纹”周边，这个“花纹周边”将频响逐渐提升到9kHz，超过9kHz后，频率特性急剧跌落。B产品（JBL 2441）采用周边形状完全不同的振膜，平滑分配二次谐振，把频响特性扩展到大约18kHz，但稍微有些下降。C产品（TAD 4001）有相同周边形状的振膜，并增加了硬度，频响特性的峰类似于JBL 2440，但它把高频响应特性提升了将近一个倍频程，约到17kHz。

图7-6 高音振膜二次谐振的作用

6.压缩驱动器的过载保护

要使压缩驱动器具有良好的高音特性，它的活动振膜系统（包括音圈）必须轻、薄、硬。因此音圈导线的规格受到了限制，功率容量也受到了限制，难以承受大功率信号的冲击，影响了它的可靠性。

为防止直流电压和大功率低频信号输入引起的高音压缩驱动器损坏，驱动器使用时必须串联一个无极性的隔直流电容器，如图7-7所示。在具有内置无源分频网络的全音域扬声器系统中均已设置了这个电容器。但在双功放驱动的扬声器系统中，由于使用了外置电子分频器和单独的中、高音功放，不再使用箱体中的无源分频网络，因此必须在高音功放与高频压缩驱动器之间串接一个电容器。这个电容器的容量规格见表7-1。表中列出的频率为被阻止的最高信号频率，即低于这些频率的信号均被阻止。

图7-7 用隔直流电容器保护高频驱动器

表7-1 高音扬声器串接电容器规格表

除直流电压和大功率低频信号输入引起驱动器损坏外，还有更多经常发生的是节目信号中的瞬间峰值信号冲击和过载输入功率引起的驱动器损坏。图7-8～图7-10是压缩驱动器常用的三种保护电路。

图7-8是利用两个相反串联的稳压二极管限幅保护电路。当瞬间过载峰值信号幅度大于稳压二极管的导通电压时，输入过载部分被稳压二极管旁路，保护高频压缩驱动器不过载。

图7-8 稳压二极管限幅保护电路

图7-9是利用特种灯泡分压的高频驱动器保护电路。正常输入时，电路中的电流不能使灯泡点亮，灯泡处于“冷状态”，其内阻很小，不起降压作用，高频输入功率可有效地送到驱动器。当发生过载输入时，电路中的电流立即增大，灯泡点亮，灯泡的热电阻大大提高，对输入功率进行分压，使高频驱动器上的功率不超过额定值。这种特制灯泡也可用特制的正温度系数热敏电阻替代。

图7-9 灯泡限幅保护电路

美国JBL公司采用一种称为“声音保镖”（Sonic Guard）的高频驱动器保护装置。工作原理与图7-9相同，但特制的灯泡能让音乐中瞬间幅度很大、持续时间很短、其能量不足以烧毁音圈的信号照常通过，仅对具有破坏性的、持续时间较长的过载峰值信号自动衰减至安全的水平。Sonic Guard已在JBL MRX500系列专业扬声器产品中采用。

图7-10是一种Electro-Voice（电-声）保护电路。把一部分音频功率输入信号用桥式整流电路变成直流电流后控制一个继电器。正常输入时，桥式整流输出的直流电压不能使继电器吸动，此时，输入功率可直接送到输出端（驱动器）。当输入过载时，桥式整流器的直流输出电压升高，继电器吸动，切断输出，保护了高频驱动器。过载解除后，继电器释放，又恢复正常运行。这种保护的特点是过载时，高频驱动器被切断，因此变成“哑音”保护。图中的可变电阻器用于调整保护电平的门限值。

图7-10 桥式整流限幅保护电路

高频驱动器保护电路虽能较有效地保护驱动器，但是需要消耗一部分输入功率，并限制了信号的瞬态动态范围，使音质受到一些损失，因此只用在要求不高的普及型专业箱体中。

高频驱动器最好的保护方法是改善音圈的散热条件，以提高它的功率容量，近年来已研制和生产了一批采用磁流冷却技术的驱动器产品。

磁流体是由美国国家航天航空局研制出来的一种能悬浮在磁极间的磁性微粒液态载体。磁流体由四氧化三铁和二元酸脂油状合成物混合研磨成极细的微粒，其直径约为100埃（1埃=10^-10m）。微粒外面包着一层一个分子厚的壳，防止它们聚合在一起。由于这些微粒非常之小，因此液体分子的不规则运动就可以使它们保持悬浮状态。把它注入音圈的磁隙中后，磁流体就被磁路的磁场所“俘获”，与音圈粘在一起在磁隙中运动，并把音圈产生的热量传导给周围的金属，加速散热。磁流体压缩驱动器具有这样一些特点：

（1）能使音圈自动定位于磁隙的中心，简化了驱动器的结构。

（2）把音圈的热量传给周围的金属，加速散热，从而提高了驱动器的功率容量。试验表明，在音圈温升相同的条件下，比普通驱动器可提高2.5倍的功率容量。

（3）如果磁流体的黏度适当，它产生的阻尼可减小某些有害的共振频率，减小失真。

（4）可减少音圈高频振动时有害的弯曲变形，使声音更纯。

磁流体冷却的驱动器具有很多宝贵优点，但它的黏度会影响驱动器的高频响应特性。黏度随着温度的改变会发生变化，也就是说它的阻尼作用也会随着温度的改变而变化。因此，对使用要求高的场合，这点影响也是不允许的。

一些高级的专业系统，为避免增加上述各种保护后发生的副作用，一般还是采用降额使用输入功率和通过功放中的压缩限幅保护措施，保证各种节目的峰值信号不会使压缩驱动器过载，从而避免误操作引起的高频扬声器损坏。