Меню

Зависимость выходной мощности усилителя от напряжения питания



Зависимость выходной мощности усилителя от напряжения питания

Короб для сабвуфера Тюмень Автозвук КИЛОВАТТ

Итак, мы уже говорили о правильном питании аудиосистемы — как выбрать необходимое сечение кабелей, где требуется заменить штатные провода/сделать дублирующие протяжки и т.п. Все это направлено на минимизацию просадки напряжения, но не все понимают почему это так важно и зачем в машине кабель толщиной с палец)))
Дело в том, что есть прямая зависимость выходной мощности усилителя от напряжения питания (да, есть усилители со стабилизированным питанием, которым без разницы 11 или 14 вольт подается на них, но такие уси встречаются редко и сейчас речь не о них). Я не стал писать формулы, а просто нарисовал предельно понятную диаграмму, где мы видим сколько % от заявленной номинальной мощности отдаст усилитель при определенном напряжении (как правило, большинство производителей пишут заявки при идеальном напряжении 14,4 В, которое мы и стараемся удержать в своем авто).

Как мы видим, каждый шаг уменьшения напряжения на 0,5 В забирает 5-7% мощности — уже на 12 вольтах усилитель лишится 1/3 своих возможностей (стоит помнить об этом при прослушивании музыки на заглушенной машине). А любители тонких алюминиевых проводов запросто могут увидеть даже 9 вольт на клеммах своего усилителя. У меня был такой пример, когда у одного клиента мощный британский моноблок питался проводом сечением 5 кв.мм.)))

Какой из всего этого вывод?
1. Усилитель должен быть с запасом по мощности в 1,5 раза и более — это позволит отдать необходимую мощность динамику даже при просадке напряжения на пару вольт.
2. Удержать 14,5 В невозможно, но стремиться к идеалу стоит!)))

Источник

Зависимость выходной мощности усилителя от напряжения питания

Параметры радиосетей и усилителей

Нередко приходится прикидывать, сколько может отдать усилитель с каким-либо известным напряжением питания. Или нужно найти напряжение, при котором усилитель отдаст нужную мощность. Или просто бывает желание проверить достоверность сведений, указанных в рекламе.

Рассмотрим работу стандартного усилителя, с бестрансформаторным двухтактным выходным каскадом на кремниевых транзисторах, работающим в наиболее распространенном режиме АВ.

На усилитель подается определенное напряжение питания, например +20в/-20в. В точке соединения транзисторов (она является выходом) напряжение удерживается равным нулю. При поступлении на базы транзисторов синусоидального сигнала, верхний из них начинает плавно открываться, пропуская положительное напряжение в нагрузку. В верхней точке полупериода транзистор максимально открыт, и напряжение на нагрузке максимально. Затем транзистор начинает закрываться, и в момент его полного закрытия начинает открываться нижний транзистор, пропуская в нагрузку отрицательное напряжение. Затем он также закрывается, и в работу снова вступает верхний транзистор.

Выходная мощность прямо пропорциональна квадрату действующего значения переменного напряжения на нагрузке и обратно пропорциональна ее сопротивлению.

Действующее значение составляет 0.72 амплитудного значения. Амплитудное значение — это значение в крайних точках (верхней и нижней) синусоиды, то есть в моменты полного открывания транзисторов.

В начале следует рассчитать так называемую расчетную мощность ( P расч. ). Она всегда больше номинальной на величину потерь в эмиттерных резисторах и делителе цепи ООС, и составляет

Читайте также:  Проектная максимальная мощность оборудования что это

P расч. ≥ 1.1 P ном .

Напряжение источника питания (одного или суммы двух) определяется по формуле

U и.п. =2(√2 P расч.* Z нагр. + U кэ.нас )

, где U кэ.нас — напряжение на выходных транзисторах, для германиевых оно составляет 0.4. 2, для кремниевых 2. 5в и уточняется по справочным данным на транзисторы.

Амплитуда тока коллектора I к. max , и среднее значение тока, потребляемого от источника питания I к.ср. ,находится по формулам:

I к. max =√2 P расч / Z нагр .

I к.ср = I к. max /π

Максимальная мощность рассеяния на транзисторе одного плеча:

P к. max ≈ 0 . 5P расч .

При выборе выходных транзисторов следует руководствоваться следующим:

U кэ.доп ≥ 1.2 U и.п. ( U кэ.доп — допустимое напряжение для транзистора; U и.п. — сумма двух напряжений питания, или однополярное напряжение.)

I к.доп ≥ (1.2. 1.3) I к. max ( I к.доп — допустимый ток коллектора транзистора; I к. max — максимальный ток, см. формулу 3)

P к.доп ≥ P к. max (P к.доп — допустимая мощность рассеяния транзистора, P к. max — максимальная мощность, см. формулу 5)

f β > (2. 4) f в ( f β — граничная частота усиления транзистора при включении с ОЭ, f β ≈ f α / β , f в — верхняя граница диапазона частот)

P ном. (требуемая) = 50вт

Применяются транзисторы КТ808

Просадка в блоке питания 15%, т.е.

U х.х-15% *U х.х.= U и.п.

Справочные данные на транзисторы КТ808:

U и.п. (сумма напряжений источников питания), требуемое напряжение холостого хода U х.х.

I к.ср (средний потребляемый ток выходного каскада)

Мощность блока питания для одного канала.

КПД выходного каскада с блоком питания.

P расч. ≥ 1.1 P ном =1.1*50= 55вт

U и.п. =2(√2 P расч.* Z нагр. + U кэ.нас ) = 2 ( √2*55*4 + 2.5) = 2 * 23.5в

I к. max =√2 P расч / Z нагр . = √2*55/4 = 5.24а

I к.ср = I к. max /π = 5.24/3.14 = 1.67а

P к. max ≈ 0 . 5P расч = P к.доп = 0 .5*55 = 27.5вт вт, значит транзисторы подходят

I к.доп = 1. 3 * I к. max = 1. 3 *5.24 = 6. 8 а а, значит транзисторы подходят

U кэ.доп = 1.2 * U и.п. = 1.2*2*23.5 = 56.4в , значит транзисторы подходят.

U и.п. — напряжение питания выходного каскада под нагрузкой, см. формулы выше.

U х.х — напряжение холостого хода блока питания.

U и.п. = U х.х — 15/100 *U х.х. =85/100* U х.х

U х.х =117.5/100* U и.п. =2*23.5*117.7/100 = 2*28в

P б.п. = U х.х * I к.ср = 2*28*1.67 = 93.52вт

Чтобы найти расчетную, а затем номинальную мощность, из формулы №2 удобно вывести следующую формулу:

Затем ее перевести в номинальную, и учитывая просадку в блоке питания, равную в большинстве случаев 15%, найти реальную мощность. При увеличении сопротивления нагрузки уменьшается ток, и уменьшается просадка в блоке питания, способствующая некоторому увеличению мощности.

Напряжение питания на холостом ходу (суммарное по + и — при двухполярном питании или однополярное) Напряжение насыщения U кэ.нас (тип транзисторов) Номинальная выходная мощность (просадка блока питания) на нагрузки сопротивлением Примеры усилителей
4ом 8ом 16ом
38в (19+19в) 2.5в (КТ805А) 20вт (1.2) 12.5вт (1.1) 6.9вт (1.05) усилитель радиолы Мелодия-101/104 и электрофона Мелодия-103
52в (26+26в) 2.5в (КТ805 и КТ837) 40вт (1.2)
64в (32+32в) 2.5в (КТ808А) 60вт (1.23) Радиотехника-УКУ-020
76в (38+38в) (100У-101) 2.5в (КТ808А) 98вт (1.2) 100У-101, Степь-103
Усилители 100У-101 и Степь-103 рассматриваются как стереоусилители с двумя каналами.
Читайте также:  Ошибка падение мощности двигателя бмв х5

1. Во многих усилителях мощность меньше приведенной в таблице, так как при мощности, соответствующей таблице, искажения могут превышать допустимый уровень (0.5%). В хороших усилителях мощность близка к табличному значению.

Поэтому, усилитель Радиотехника-7101 имеет номинальную мощность 20вт на канал (вместо 40вт), при питании 26+26в. По этим же причинам Мелодия-101,103 и 104 имеет номинальную мощность 6вт (вместо 20вт). Но тут сказывается недостаток емкости конденсаторов, а в Мелодии еще и алюминиевый трансформатор и несовершенная схема с большими искажениями. В усилителях Сигма-200, Эстония-010, Бриг-001, Радиотехника-020, 100У-101 выходная мощность в пределах табличной.

Выходные напряжения усилителей, напряжения, подводимые к динамикам, колонкам, выходным трансформаторам

Такой параметр, как выходное напряжение усилителя, считается одним из основных. Его нужно знать при расчете ламповых усилителей для колонок стандартного сопротивления (импеданса), при выборе трансформатора для подключения полупроводникового усилителя к трансляционной сети, для расчета цепей ООС или защиты усилителя.

Импеданс нагрузки радиотрансляционной сети

Одним из основных параметров радиотрансляционных сетей является импеданс. То есть полное электрическое сопротивление на какой-либо частоте, обычно 400гц. Его измеряют при неисправностях на линии, на него рассчитывают оборудование.

Импеданс громкоговорителя — в рупорных громкоговорителях и трансляционных колонках величина постоянная, в абонентских и трехпрограммных громкоговорителях измеряется при установке регулятора на максимальную громкость.

Импеданс линии, сети или участка сети — импеданс трансляционной сети, на которой включены все имеющиеся громкоговорители (при наличии абонентских их регуляторы выставляются на максимальную громкость).

Импеданс трансформаторов — в данном случае подразумевается импеданс обмотки трансформатора, при подключении к другой обмотке номинальной нагрузки.

Импеданс реальной сети или громкоговорителя часто больше, а потребляемая мощность меньше, так как не вся нагрузка включена.

Мощность громкоговорителя (нагрузки усилителя, трансформатора). Импеданс нагрузки (полное сопротивление, а не активное) при напряжении на зажимах.
15в 30в 60в 85 (90)в 120в 170 (180)в 240в 340 (360в)
0.125 1800 ом 7200 ом
0.25 900 ом 3600 ом
0.5 450 ом 1800 ом
1 225 ом 900 ом
2.5 90 ом 360 ом 1440 ом 2880 ом 5760 ом 11520 ом 23040 ом
5 45ом 180 ом 720 ом 1440ом 2880 ом 5760 ом 11520 ом
10 22.5ом * 0.667а 90 ом * 0.33а 360 ом * 0.166а 720 ом * 0.118а 1440 ом * 0.083а 2880 ом * 0.059а 5760 ом * 0.0416а
12.5 18ом * 0.833а 72 ом * 0.416а 288 ом * 0.208а 576 ом 1152 ом 2304 ом 4608 ом 9216ом * 0.0368а
25 9 Ом 36 ом 144 ом 288 ом 576 ом 1152 ом 2304 ом 4608ом * 0.0738а
50 4.5ом 18 ом 72 ом 144 ом 288 ом 576 ом 1152 ом 2304ом * 0.147а
100 9 ом * 3.33а 36 ом * 1.66а 72 ом * 1.18а 144 ом * 0.833а 288 ом * 0.59а 576 ом * 0.416а 1152ом * 0.294а

Мощность громкоговорителя (нагрузки усилителя, трансформатора). Импеданс нагрузки (полное сопротивление, а не активное) и ток через нее при напряжении на зажимах.
60 85 (90) 120 170 (180) 240 340 (360) 480 680 (720 , 740 ) 960
200 Вт 3.33а * 18ом 2.35а * 36ом 1.66а * 72ом 1.17а * 144ом 0.83а * 288ом
300 Вт 5а * 12ом 3 .5а * 24ом 2.5а * 48ом 1.76а * 96ом 1.25а * 192ом
500 Вт 8.3а * 7.2ом 5.9а * 14.4ом 4.16а * 28.8ом 2.95а * 57.6ом 2.08а * 115.2ом 1. 47 а * 2 30 ом
600 Вт 10а * 6ом 7,05а * 12ом 5а * 24ом 3.52а * 48ом 2.5а * 96ом 1. 7 6а * 192ом
1000 Вт 11.8а * 7.2ом 8.3а * 14.4ом 5.9а * 28.8ом 4.16а * 57.6ом 2.95а * 115.2ом 2.08а * 230ом 1.47а * 460ом 1.04а * 920ом
1.25 кВт 10.41а * 11.52ом 5.2а * 46.08ом 3.67а * 92ом 2.6а * 184ом 1.83а * 372ом 1.3а * 736ом
2 кВт 16.6а * 7.2ом 8.3а * 28.8ом 5.88а * 57.6ом 4.16а * 115ом 2.94а * 230ом 2.08а * 460ом
2.5 кВт 20.82а * 5.76ом 10.41а * 23.04ом 7.35а * 46.08ом 5.2а * 92ом 3.66а * 186ом 2.6а * 368ом
5 кВт 41.64а * 2.88ом 20.82а * 11.52ом 14.7а * 23.12ом 10.41а * 46.08ом 7.32а * 93ом 5.2а * 184ом
7.5 кВт 31.25а * 7.68ом 22.05а * 15.41ом 15.62а * 30.6ом 10.98а * 62ом 7.8а * 122ом
10 кВт 41.64а * 5.76ом 29.41а * 11.52ом
15 кВт 62 . 5 а * 3.84ом 44.1а * 7.68 ом
Читайте также:  Пылесос китфорт вертикальный 510 мощность всасывания

Мощность нагрузки. Импеданс нагрузки (полное сопротивление, а не активное) и ток через нее при напряжении на зажимах.
1360 1920
800вт 0.6а * 2312ом 0.41а * 4615ом
1кВт 0.73а * 1863ом 0.52а * 3692ом
1.25кВт 0.92а * 1480ом 0.65а * 2953ом
1.5кВт 1.1а * 1236ом 0.78а * 2461ом
2кВт 1.47а * 925ом 1а * 1845ом
2.5кВт 1.84а * 740ом 1.3а * 1476ом
3кВт 2.2а * 618ом 1.56а * 1231ом
4кВт 2.94а * 462ом 2а * 922ом
5кВт 3.68ом * 370ом 2.6а * 738ом

Если клетки пустые- значит таких значений на практике нет.

На большинстве трехзвенных сетей применяются ТП мощностью 5 кВт и напряжением 960/240в. Следовательно, минимальный импеданс ( когда нагрузка максимальна ) нагрузки ТП ( распределительных фидеров, вместе взятых ) равен 11.52ом.

Импеданс МФ, идущего к такой ТП ( с максимальной нагрузкой на нее ), будет равен 184ом.

Мощность абонентского трансформатора составляет 10 или 25вт. Напряжение — 240/30в. Минимальный импеданс нагрузки 25-ваттного трансформатора равен 36ом.

Импеданс первичной обмотки такого трансформатора ( когда он максимально нагружен ) — 2304ом.

1Известно, что абонентские громкоговорители, установленные в квартирах, подключены к абонентской линии через резисторы сопротивлением 300ом в каждый провод. При небольшой мощности громкоговорителя (большом его импедансе) сопротивление этих резисторов не влияет на работу громкоговорителя, но при подключении громкоговорителя большей мощности (меньшим импедансом) они начинают оказывать влияние, то есть ослаблять сигнал. При подключении 8-омного динамика возникает резкое ослабление сигнала и мощность, отдаваемая динамиком, даже меньше мощности абонентского громкоговорителя.

Из таблицы, где указан импеданс нагрузки (см. выше ) следует, что 15-вольтовые громкоговорители (от Московской сети) мощностью 0.125 и 0.25вт имеют импеданс 1800 и 900ом соответственно.

Поскольку при включении громкоговорителей мощностью 0.25вт через резисторы они (вместе с резисторами) потребляют меньше (0.214вт), стандартный трансформатор мощностью 10/25вт способен работать на 46/116 громкоговорителей, что немного больше, чем если-бы они втыкались без резисторов (было бы 40/100шт)

Источник