简介：本文测试了扬声器的模型，并通过 ZVS电路驱动它进行测试。

关键词： ZVS，扬声器

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扬声器模型

目录
Contents

LTspice扬声器模型

扬声器模型

ZVS振荡器

搭建实验电路

并联电容

总结

01 扬声器模型

一、LTspice扬声器模型

这个扬声器的模型是从 LTSpice Model - Loudspeaker 网页中下载的 zip 文件。

LTspice Loudspeaker ZIP 模型 : https://www.electro-tech-online.com/attachments/loudspeaker-zip.88991/

把 LTspice ZIP 模型解压缩之后，便可以得到如下的文件。将其中 WooferTest.asc 载入 LTspice ，便可以对于该扬声器进行测试和仿真。

    Loudspeaker.libMidRange.asyTweeter.asyWoofer.asyWooferTest.ascWooferTest.logWooferTest.netWooferTest.pltWooferTest.raw

LTspice Tutorials

1、测试电路

下面是扬声器测试电路，通过计算扬声器上的交流电压与 R1 上的交流电流之比，便可以计算出来扬声器的复阻抗。

▲ 图1.1.1 测试扬声器的电路图

2、测试结果

下面是对应的测试结果。这里存在一个疑问：那就是如何在 LTspice 中设置计算测试的数值？比如在这里是计算 R1 上的交流电流与 U1 上的交流电压的比值，从而获得 U1 上的复阻抗？

▲ 图1.1.2 扬声器的阻抗测试数据

下面是绘制出 LTspice 导出的数据回执上来的数据。在这里存在一个问题，那就是计算出来的幅值与 LTspice 中显示的复阻抗的数值之间存在一定的差异性。这其中的比例大约为 2.0 。

▲ 图1.1.3 扬声器测试数据

二、扬声器模型

* Source File: SpeakerBlock.asc
* Developer: ETech (eetech00@yahoo.com)
* Created: Oct 25 2014
* Revision: NA
*
* This Loudspeaker spice model was tested with
* LTSpice IV. Temperature is not modeled. It is
* intended to be used as a test aid for audio
* crossover networks.
*
* The following parameters can usually be supplied
* directly from the speaker specification sheet
* Parameters:
* Re = Measured Voice Coil Resistance
* Le = Measured Voice Coil Inductance
* Fs = Resonant Frequency
* Qms = Mech Suspension control measurement (Surround and Spider)
* Qes = Electrical Suspension control measurement (Voice coil and Magnet)
*
* Calculations:
* Res = (Qms / Qes) * Re = (Core & Suspension Losses)
* Lces = Re / (2 * pi * Fs * Qes)  = (Cone Mass)
* Cmes = Qes / (2 * pi * Fs * Re) = (Cone Suspension)
*
* Template use info:
* 1. Copy template to appropriate section
*    (Tweeter, Midrange, Woofer, subwoofer section)
* 2. Replace [Name] with unique name (use model number)
* 3. Replace each [value] with appropiate value
* 4. Remove comment character "*" before ".subckt",
*    "XSpkr" and ".ends" statements to activate.
****************Begin Template*****************
* [Description]
*
*.subckt [Name] SPK+ SPK- PARAMS: Re=[value] Le=[value] Fs=[value] Qms=[value] Qes=[value]
*
** Do not edit line below, but remove leading "*" character
*XSpkr SPK+ SPK- speaker Re1={Re} Le1={Le} Fs1={Fs} Qms1={Qms} Qes1={Qes}
*
*.ends [Name]
****************END Template*******************
*
*
* Subckt Symbol Definitions
*
*
* TWEETER
***********************************************
* Dayton Audio DC28F-4 1-1/8" Silk Dome Tweeter
*
.subckt DC28F4 SPK+ SPK- PARAMS: Re=2.82 Le=0.51m Fs=535 Qms=2.3 Qes=0.99
*
XSpkr SPK+ SPK- speaker Re1={Re} Le1={Le} Fs1={Fs} Qms1={Qms} Qes1={Qes}
*
.ends DC28F4
*
* Dayton Audio DC28F-8 1-1/8" Silk Dome Tweeter
*
.subckt DC28F8 SPK+ SPK- PARAMS: Re=5.5 Le=0.09m Fs=637.2 Qms=0.82 Qes=0.90
*
XSpkr SPK+ SPK- speaker Re1={Re} Le1={Le} Fs1={Fs} Qms1={Qms} Qes1={Qes}
*
.ends DC28F8*
* Focal Tc120td5 20mm Tioxid Dome Tweeter
*
.subckt Tc120td5 SPK+ SPK- PARAMS: Re=6 Le=1.49m Fs=812.7 Qms=2.79 Qes=1.15
*
XSpkr SPK+ SPK- speaker Re1={Re} Le1={Le} Fs1={Fs} Qms1={Qms} Qes1={Qes}
*
.ends Tc120td5* Focal Tc120tdx 20mm Tioxid Dome Tweeter
*
.subckt Tc120tdx SPK+ SPK- PARAMS: Re=5.7 Le=0.08m Fs=1181 Qms=2.16 Qes=1.42
*
XSpkr SPK+ SPK- speaker Re1={Re} Le1={Le} Fs1={Fs} Qms1={Qms} Qes1={Qes}
*
.ends Tc120tdx
*
*
* MIDRANGE
***********************************************
* Dayton Audio DC50FA-8 Classic Series 2" Dome Midrange
*
.subckt DC50FA8 SPK+ SPK- PARAMS: Re=4.50 Le=0.41m Fs=380 Qms=4.13 Qes=1.16
*
XSpkr SPK+ SPK- speaker Re1={Re} Le1={Le} Fs1={Fs} Qms1={Qms} Qes1={Qes}
*
.ends DC50FA8
*
*
* WOOFER
***********************************************
* Dayton Audio RS225-8 8" Reference Woofer
*
.subckt RS2258 SPK+ SPK- PARAMS: Re=6.53 Le=0.86m Fs=28 Qms=1.46 Qes=0.51
*
XSpkr SPK+ SPK- speaker Re1={Re} Le1={Le} Fs1={Fs} Qms1={Qms} Qes1={Qes}
*
.ends RS2258
*
*
* SUBWOOFER
***********************************************
* Dayton Audio IB385-8 8" Reference Woofer
*
.subckt IB3858 SPK+ SPK- PARAMS: Re=5.2 Le=3.08m Fs=21.5 Qms=8.92 Qes=0.63
*
XSpkr SPK+ SPK- speaker Re1={Re} Le1={Le} Fs1={Fs} Qms1={Qms} Qes1={Qes}
*
.ends IB3858
*
*
* Main speaker model definition (do not edit)
***********************************************
.subckt speaker SP+ SP- Re2={Re1} Le2={Le1} Fs2={Fs1} Qms2={Qms1} Qes2={Qes1}
*
.param Re = {Re2}
.param Le = {Le2}
.param Res = {(Qms2 / Qes2) * Re2}
.param Lces = {Re2 / (2 * pi * Fs2 * Qes2)}
.param Cmes = {Qes2 / (2 * pi * Fs2 * Re2)}
*
L2 SP- 3 {Lces}
C1 3 SP- {Cmes}
L1 2 3 {Le}
R2 3 SP- {Res}
R1 2 SP+ {Re}
*
.ends speaker

三、ZVS振荡器

利用 MOS IRF1310 搭建的 ZVS振荡器，使用扬声器 IB3858 作为负载，进行仿真。

▲ 图1.3.1 搭建的ZVS扬声器驱动电路

经过仿真，可以获得扬声器左右电压波形，如下图所示。

▲ 图1.3.2 扬声器左右电压波形

信号的频率为 25.9kHz。

▲ 图1.3.3 信号的频谱

▲ 图1.3.4 扬声器施加在MOS漏极上

▲ 图1.3.5 电路振荡波形

§02 ZVS振荡器

一、搭建实验电路

1、电路主要器件

两个功率 MOS 管使用 HPLU3103，它的主要参数为：

Logic Level Gate Driver
52A, 30V
rDS(ON) = 0.019Ω

▲ 图2.1.1 搭建ZVS电路的MOS管

2、面包板上搭建电路

在面包板上搭建上面测试电路。加入工作电压 +16V，测试扬声器两端电压波形。

▲ 图2.1.2 在面包板上搭建的测试电路

下图是测量得到的扬声器两端的电压波形。信号的频率大约为 109.9kHz。

▲ 图2.1.3 扬声器两端的电压波形

二、并联电容

在扬声器两边并联 0.1uF 的电容，可以看到振荡频率降低了。

▲ 图2.2.1 并联电容后的测试电路

▲ 图2.2.2 增加电容之后的振荡波形

下面是实际振荡波形。

▲ 图2.2.3 扬声器实际振荡波形

※ 总结 ※

本文测试了扬声器的模型，并通过 ZVS电路驱动它进行测试。

■ 相关文献链接:

LTSpice Model - Loudspeaker
LTspice Loudspeaker ZIP 模型
LTspice Tutorials

● 相关图表链接:

图1.1.1 测试扬声器的电路图
图1.1.2 扬声器的阻抗测试数据
图1.1.3 扬声器测试数据
图1.3.1 搭建的ZVS扬声器驱动电路
图1.3.2 扬声器左右电压波形
图1.3.3 信号的频谱
图1.3.4 扬声器施加在MOS漏极上
图1.3.5 电路振荡波形
图2.1.1 搭建ZVS电路的MOS管
图2.1.2 在面包板上搭建的测试电路
图2.1.3 扬声器两端的电压波形
图2.2.1 并联电容后的测试电路
图2.2.2 增加电容之后的振荡波形
图2.2.3 扬声器实际振荡波形

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