中文简体
صفحه اصلی / اخبار / اخبار صنعت / راهنمای کلاس تقویت کننده: A، AB، D، و H برای طراحی ماژول بلندگوی برقی
یک استیج کلاس AB 500 واتی را برای یک بلندگوی مهر و موم شده مشخص کنید و تقریباً 400 وات گرمای هدر رفته داخل کابینتی به اندازه یک کیسه دستی دریافت می کنید. یک ماژول کلاس D را برای همان 500 وات مشخص کنید و بار حرارتی به حدود 55 وات کاهش می یابد. خروجی صوتی در برگه مشخصات می تواند تقریباً یکسان به نظر برسد. طراحی حرارتی، رتبه بندی ترانسفورماتور، حجم کابینت و وزن حمل و نقل نمی شود.
پاسخ کوتاه: برای بلندگوهای برقی جدید، آرایه های خطی و سیستم های قابل حمل، کلاس D پیش فرض است. کلاس H هنوز جایگاه خود را در ساب ووفرهای با خروجی بالا و سیستم های صوتی نصب شده که در آن مرحله خروجی خطی و منبع ترانسفورماتور ساده ترجیح داده می شود، به دست آورده است. کلاس AB همچنان در طرحهای قدیمی، تقویتکنندههای ابزار و میکسرهای برقی گسترده است. بخشهای زیر توضیح میدهند که حرف کلاس واقعاً چه چیزی را کنترل میکند، هر کلاس کجا برنده میشود، و کدام چکها باعث میشود یک ماژول در تولید شکست نخورد.
آنچه یک کلاس تقویت کننده در واقع توصیف می کند
یک کلاس تقویت کننده شرایط بایاس مرحله خروجی را توصیف می کند، و به طور خاص چه مقدار از چرخه سیگنال ورودی را هر دستگاه خروجی هدایت می کند. این پارامتر واحد سقف بازده نظری، مکانیسم اعوجاج و گرمایی را که مرحله باید از بین ببرد تعیین می کند.
- کلاس A - دستگاه 360 درجه کامل چرخه را هدایت می کند. خطی بودن عالی، کمترین راندمان از هر کلاس خطی.
- کلاس B - دو دستگاه هر کدام 180 درجه هدایت می کنند و در تقاطع صفر تحویل می گیرند. از نظر تئوری کارآمد است، اما انتقال اعوجاج متقاطع ایجاد می کند.
- کلاس AB - هر دستگاه بین 180 تا 360 درجه هدایت میشود و اعوجاج متقاطع را به کمتر از حد قابل شنیدن میرساند که به قیمت کمی کارایی انجام میشود.
- کلاس D - دستگاههای خروجی بهجای ردیابی شکل موج، با فرکانس بالا روشن و خاموش میشوند، بنابراین کارایی از سوئیچینگ به جای تقویت خطی حاصل میشود.
- کلاس G و H - مراحل خطی که ریل تغذیه آنها سیگنال را ردیابی یا ردیابی می کند، بنابراین دستگاه های خروجی فقط ولتاژ مورد نیاز خود را مشاهده می کنند.
نامه کلاس یک رتبه بندی کیفیت نیست. یک مرحله سوئیچینگ به خوبی اجرا شده می تواند بهتر از یک مرحله خطی متوسط اندازه گیری کند، و یک ماژول کلاس D با فیلتر ضعیف می تواند مصنوعاتی تولید کند که طراحی کلاس AB هرگز نشان نمی دهد. آنچه در نامه به طور قابل اعتماد پیشبینی میکند، هدر رفت انرژی، هیت سینک و اندازه عرضه، و هزینه ساخت و ارسال محصول نهایی است.
راندمان تمام توان معمولی توسط کلاس تقویت کننده
محدوده های عملی برای مراحل خروجی صدا. راندمان کلاس H بستگی به این دارد که ریلهای آن چند وقت یکبار گام برمیدارند یا از مسیر عبور میکنند.
مقایسه کلاس تقویت کننده در یک نگاه
جدول زیر کلاس هایی را که به احتمال زیاد در یک کاتالوگ ماژول مشاهده خواهید کرد، به همراه تصمیمات طراحی که هر یک از آنها ایجاد می کند، خلاصه می کند.
| کلاس | هدایت یا حالت | کارایی معمولی | جایی که ظاهر می شود | نتیجه طراحی |
|---|---|---|---|---|
| A | 360 درجه | 25-30٪ | مانیتورهای استودیویی، Hi-Fi | هیت سینک بزرگ، جریان بیکار بالا |
| B | 180 درجه در هر دستگاه | 50-70٪ | در صوت نادر، در کتاب های درسی رایج است | اعوجاج متقاطع هنگام تحویل |
| AB | 180-360 درجه | 50-65٪ | آمپرهای PA، آمپر ابزار، میکسرهای برقی | منبع ساده، هیت سینک با اندازه خروجی مداوم |
| C | زیر 180 درجه | 60-80٪ | فرستنده های RF، نه صدا | اعوجاج برای استفاده صوتی بسیار زیاد است |
| D | روشن و خاموش شدن | 80-92٪ | بلندگوهای برقی، آرایه های خطی، ساب ووفرها | طرح EMI، فیلتر خروجی، کنترل زمان مرده |
| G | ریل تامین پلکانی | 60-75٪ | سیستم های نصب شده Hi-Fi با قدرت بالا | سوئیچینگ ریلی هزینه و پیچیدگی را اضافه می کند |
| H | ردیابی مستمر ریل | 65-80٪ | ساب ووفر، صدای نصب شده بزرگ | مدولاتور ریلی به اضافه منبع تغذیه ترانسفورماتور خطی |
کلاسهای E و F متعلق به طراحی فرکانس رادیویی هستند و به ندرت در سختافزار صوتی ظاهر میشوند، به همین دلیل از جدول بالا خارج میشوند.
چرا کارایی به اندازه، وزن و هزینه کابینت تبدیل می شود؟
درصدهای بازده زمانی مفید می شوند که آنها را به وات تبدیل کنید. برای یک مرحله خروجی 500 وات، طراحی کلاس A با راندمان تقریباً 30 درصد، حدود 1667 وات از شبکه برق، یک مرحله کلاس AB در 55 درصد حدود 909 وات، یک مرحله کلاس H در 75 درصد حدود 667 وات، و یک ماژول کلاس D در 90 درصد وات حدود 5 می کشد.
هر یک از این وات ها باید توسط ترانسفورماتور تامین شود و از محفظه خارج شود. که جرم هیت سینک، صدای فن، منافذ تهویه و وزن هر واحدی که ارسال می کنید را هدایت می کند. دما همچنین بر قابلیت اطمینان تأثیر می گذارد: یک قانون کلی که در الکترونیک قدرت به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد این است که هر 10 درجه سانتیگراد کاهش در دمای عملیاتی تقریباً عمر یک خازن الکترولیتی را دو برابر می کند.
برق شبکه به ازای 500 وات خروجی صدا مصرف می شود
1667 W کلاس A
909 W کلاس AB
667 W کلاس H
556 وات کلاس D
محاسبه گویا با استفاده از راندمان معمولی به ترتیب 30، 55، 75 و 90 درصد.
ماژولهای تقویتکننده کلاس D: پیشفرض برای بلندگوهای جدید
دستگاه های خروجی کلاس D به جای تقویت خطی سوئیچ می کنند، بنابراین تلفات به جای جریان بایاس ایستاده، تحت سلطه هدایت و سوئیچینگ است. ماژول های عملی به بازده 80 تا 92 درصد می رسند، به همین دلیل است که تقریباً هر بلندگوی قابل حمل جدید، عنصر آرایه خطی و ساب ووفر فشرده حول یک ماژول سوئیچینگ ساخته شده است.
مبادلات به سمت عرضه و چیدمان تابلو حرکت می کنند. منبع رزونانس LLC با تصحیح ضریب توان، اتوبوس را در طیف گسترده ای از شبکه ثابت نگه می دارد و نویز سوئیچینگ را در یک باند قابل پیش بینی نگه می دارد، که فیلتر EMI را آسان تر می کند. سلفهای فیلتر خروجی، زمان مرده و مسیریابی گیت-درایو تصمیم میگیرند که آیا ماژول از محدودیتهای انتشار عبور کرده و در یک بار 4 اهم پایدار میماند.
یک نمونه معرف ماژول eon520-2092 است که دارای رتبه LP500W/HP200W با انتهای جلویی تشدید کننده PFC و LLC و ورودی ولتاژ گسترده است.
ماژول های کلاس H: هنوز پاسخ مناسب برای ساب ووفرهای با خروجی بالا
کلاس H یک کلاس خطی با ریل های تغذیه است که سیگنال صوتی را ردیابی یا ردیابی می کند. از آنجایی که دستگاههای خروجی هرگز ولتاژ باس کامل را در سطوح خروجی پایین کاهش نمیدهند، بازده در باند 65 تا 80 درصد قرار میگیرد - بسیار پایینتر از کلاس D، اما با محتوای سوئیچینگ فرکانس بالا بسیار کمتر. این یکی از دلایلی است که طراحی کلاس H در تقویت کننده های ساب ووفر بزرگ و سیستم های صوتی نصب شده رایج است.
ماژولهای این دسته معمولاً از منبع تغذیه ترانسفورماتور خطی استفاده میکنند و بر گرماگیر قابل توجهی متکی هستند. به عنوان مثال، amp400h-7294 دارای رتبه LP400W/HP100W است و از رادیاتور آلومینیومی U شکل برای کنترل خروجی مداوم استفاده می کند، در حالی که amp600s-fp به طور خاص برای کار ساب ووفر استفاده می شود.
AMP400H 7294: LP 400W HP 100W خروجی قدرتمند با رادیاتور آلومینیومی U شکل کلاس H Power ● توان ترانسفورماتور خطی: 500 وات ● تقویت کننده توان فرکانس متوسط و پایین: کلاس H 400W-4 Ohm ● تقویت کننده قدرت فرکانس بالا: کلاس AB 100W-8 Ohm ● آلومینیوم U شکل r... مشاهده محصول → تطبیق کلاس تقویت کننده با بقیه مجموعه ماژول
کلاس تقویت کننده فقط در زمینه کل مجموعه ماژول معنا دارد. یک بلندگوی برقی معمولاً چهار عملکرد را در خود جای می دهد: ورودی و کنترل صدا، هسته DSP، مرحله متقاطع یا EQ، و مرحله قدرت که مبدل ها را به حرکت در می آورد.
پشته ماژول چهار لایه معمولی در یک بلندگوی فعال
لایه های عملکردی مجموعه ماژول بلندگوی فعال، از ورودی تا خروجی بلندگو.
تطبیق امور در مرزها. ماژول DSP آستانه محدود کننده و نقطه متقاطع را تنظیم می کند، بنابراین باید نوسان ولتاژ خروجی واقعی مرحله قدرت را بداند، و مرحله قدرت به باری نیاز دارد که بتواند با خیال راحت در حداقل امپدانس راننده حرکت کند. ماژول های ساخته شده بر روی یک پلت فرم DSP واحد، رابط کنترل و ساختار از پیش تعیین شده را در بین مدل ها ثابت نگه می دارند - برای مثال dsp1903، چهار حالت EQ از پیش تعیین شده سفارشی را برای یک سیستم آرایه خطی 2.1 کانالی ذخیره می کند. تامین کننده ای که هر دو نیمه را در خانه طراحی می کند، مانند Ningbo Huage Electronics ، می تواند آن مرزها را با هم تنظیم کند نه اینکه بین دو فروشنده مذاکره کند.
DSP1903: 4 حالت EQ از پیش تعیین شده سفارشی بلندگوی آرایه خطی 2.1 CH ADAU1701 مبتنی بر عملکرد DSP ● بر اساس سیستم صوتی ADAU1701 طراحی شده است. از نرم افزار Sigma Studio DSP برای پیکربندی پارامترهای پردازش سیگنال استفاده کنید. ● چهار حالت از پیش تعیین شده سفارشی قابل انتخاب که... مشاهده محصول → بررسی های عملی قبل از شرکت در کلاس
هر کلاسی را که لیست کوتاه میکنید، این پنج چک بیشتر مشکلات را قبل از شروع ابزارگیری پیدا میکنند.
- از حداقل امپدانس کار کنید، نه اسمی. درایوری که 8 اهم نامی دارد می تواند در برخی فرکانس ها بسیار کمتر از آن باشد تطبیق ماژول تقویت کننده و امپدانس بلندگو باید در برابر آن حداقل تأیید شود.
- راندمان را در بدترین حالت به گرما تبدیل کنید نه متوسط. مواد برنامه دارای یک ضریب تاج هستند، اما یک محدود کننده قدرت طولانی مدت را نزدیک به رتبه بندی در طول نمایش نگه می دارد.
- منبع تغذیه را در برابر برق بررسی کنید. ماژول های سوئیچینگ ولتاژ عریض، خاموشی ها و منابع ژنراتور را بهتر از ریل های خطی ثابت تحمل می کنند.
- طرح حفاظت را به صورت کتبی تأیید کنید. رفتار جریان بیش از حد، دمای بیش از حد و رفتار DC-offset باید مشخص شود، نه اینکه فرض شود.
- مسیر حرارتی را بررسی کنید. گشتاور نصب هیت سینک، مشخصات پد حرارتی و جریان هوا همگی بر میزان خرابی میدان تأثیر دارند.
کلاس AB، D و H در پنج معیار طراحی مقایسه شدند
کلاس D کلاس H کلاس AB
مقایسه کیفی در مقیاس پنج نقطه ای برای طرح های معمولی در سطح ماژول.
سوالات متداول در مورد کلاس های تقویت کننده
Q1. کلاس های تقویت کننده اصلی مورد استفاده در صدا کدامند؟
کلاس A, Class AB, Class D and Class H cover almost all audio equipment. Class A conducts through the full signal cycle, Class AB through more than half of it, Class D switches the output devices at high frequency, and Class H is a linear stage whose supply rails track the signal.
Q2. کدام کلاس تقویت کننده برای بلندگو یا ساب ووفر برقی بهتر است؟
برای بلندگوهای برقی، آرایه های خطی و سیستم های قابل حمل، کلاس D به دلیل کارایی و ردپای حرارتی کوچک، معمولاً نقطه شروع است. برای ساب ووفرهای خروجی بسیار بالا و سیستم های نصب شده، کلاس H اغلب تعادل بهتری از هزینه، رفتار خطی و طراحی ساده ترانسفورماتور ارائه می دهد.
Q3. آیا یک ماژول تقویت کننده قدرت کلاس D به خوبی کلاس AB است؟
وقتی به درستی مهندسی شود، بله. ماژول های کلاس D اکنون آرایه های خط و ساب ووفرها را به طور معمول هدایت می کنند. عوامل تعیین کننده فیلتر خروجی، چیدمان گیت درایو، عملکرد EMI و طراحی حفاظتی به جای خود کلاس هستند.
Q4. یک تقویت کننده کلاس D در مقایسه با کلاس A و کلاس AB چقدر کارآمد است؟
ماژولهای صوتی کلاس D عملی تقریباً 80 تا 92 درصد با توان کامل کار میکنند، در مقابل حدود 50 تا 65 درصد برای کلاس AB و 25 تا 30 درصد برای کلاس A. بنابراین یک ماژول کلاس D با توان 500 وات به جای 400 وات یا بیشتر، یک مرحله کلاس AB تولید میکند.
Q5. کلاس H در ماژول تقویت کننده قدرت به چه معناست؟
کلاس H is a linear output stage whose supply rail steps up or tracks the audio signal, so the output devices only see the voltage they need. Efficiency typically lands between 65% and 80%, higher than Class AB but below Class D, with less high-frequency switching content than a switching module.
Q6. آیا کلاس تقویت کننده روی کیفیت صدا تاثیر می گذارد یا فقط روی راندمان و گرما؟
کلاس مکانیسم اعوجاج و رفتار حرارتی را به جای کیفیت صدا به خودی خود تغییر می دهد. یک ماژول تمیز کلاس D و یک ماژول تمیز کلاس AB هر دو می توانند شفاف باشند. تفاوتهای شنیداری معمولاً از پیادهسازی، فیلتر کردن، رفتار حفاظتی و تنظیمات DSP در جلوی مرحله قدرت ناشی میشوند.
