Az erősítő osztályok magyarázata: A, B, AB, D, G, H osztály és hogyan válasszuk ki a megfelelőt

Ha egy 500 wattos mélynyomót helyezünk egy szekrénybe, akkor mindenekelőtt egy specifikációra van szükség: melyik erősítő osztály fogja meghajtani a végfokozatot. Ez az egyetlen választás határozza meg a hűtőborda tömegét, a tápegység súlyát, a ház térfogatát és azt, hogy mennyi szabad mozgástér marad, mielőtt a torzítás hallhatóvá válik. Gyakorlati következtetés a rendszerépítőknek: A D osztály uralja az új professzionális audiomodul-terveket, mivel a tápfeszültség 85-95 százalékát jellé alakítja. Az AB osztály továbbra is az átlátszó hangzás és a kiszámítható szervizelés analóg referenciája. A G és H osztály középutat kínál a nagy teljesítményű lineáris fokozatokhoz, amelyek kevesebb hőt igényelnek. Az A és B osztály ma főként fogalomként számít, de a vezetési szög viselkedése megmagyaráz minden következő osztályt.

Mi határozza meg az erősítő osztályt?

Minden erősítő osztályt a kimeneti eszközeinek vezetési szöge határoz meg - minden bemeneti ciklus azon része, amely alatt a tranzisztorok átengedik az áramot. A 360 fokban vezető eszköz folyamatosan bekapcsolva marad; egy 180 fokban vezető eszköz a hullámformának csak a felét kezeli. A vezetési szög meghatározza az elméleti hatékonysági plafont, mivel a jelet nem közvetítő vezetőeszköz továbbra is disszipálja a teljesítményt. Megjósolja a színpad torzulási jelét is.

Az alábbi osztályok mindent lefednek, amivel egy audiorendszer-tervező találkozik. A C osztály csak referenciaként jelenik meg: a 180 fok alatti működés 70 százalék fölé emeli a hatékonyságot, de annyira lelassítja a kimenetet, hogy a rádiófrekvenciás adókra korlátozódik, nem pedig a hangra. A hatásfokértékek gyakorlati tartományok, amelyeket a megállapított elektronikai hivatkozások és modul adatlapok idéznek; a pontos számok a tápfeszültségtől, a terheléstől és az üzemi szinttől függenek.

A osztály: Linearitás magas működési költségek mellett

Az A osztályú kimeneti fokozatok a teljes 360 fokban működnek. Egyetlen eszköz vagy egy egyvégű üzemmódban működő pár akkor is az aktív tartományban marad, ha nincs bemeneti jel. Ez teszi az A osztályt az analóg családok leglineárisabb topológiájává: nincs átadás az eszközök között, így a keresztezési torzítás definíció szerint hiányzik. Az ár óriási üresjárati disszipáció. A praktikus, egyvégű A osztályú hatásfok 20 és 30 százalék között van, tehát egy 100 wattos erősítő 200-300 wattot használ fel hőként. A hűtőbordák nőnek, a transzformátorok nőnek, és az üzemeltetési költségek állandósulnak. A professzionális audiomodulokban teljes A osztályú kimeneti fokozatok csak előerősítő szinten léteznek; a teljesítményerősítőkön belül az A osztály az AB osztályú bemeneti fokozat kisjelű torzítási tartományaként marad fenn.

B osztály: A Push-Pull Origin

A B osztály a hullámformát két felére osztja: az egyik tranzisztor a pozitív félciklust, a másik pedig a negatív félciklust húzza, így mindegyik eszköz pontosan 180 fokot vezet. Az elméleti hatásfok 78,5 százalékra emelkedik, de a nulla átmenetnél keresztezési torzulást okoz, ha egyik eszköz sem teljesen irányítható. Egyetlen komolyabb hangkimeneti fokozat sem működik tisztán B osztályban, mert a folytonossági zavar alacsony jelszinteknél hallható. A tervezők egy kis előfeszítő áramot adnak hozzá, így mindkét eszköz kissé bekapcsolva marad a nulla kereszteződésnél, és ez a beállítás határozza meg az AB osztályt.

AB osztály: The Analog Workhorse

Az AB osztály szabályozott nyugalmi előfeszítést ad a push-pull struktúrához. Mindkét kimeneti eszköz vezet egy kicsit a nulla kereszteződésnél, megszüntetve a keresztezési bevágást, majd a jel növekedésével visszalép a levágás felé. A hatékonyság 50 és 65 százalék közé esik a praktikus hangkialakításban. A 600 wattos AB osztályú modul még mindig 200-300 wattot ad le, ha keményen hajtják, így a mély bordákkal ellátott hűtőbordák és időnként a légnyomás része marad a tervezésnek.

A mérnökök az AB osztályt választják, ha a tónusos viselkedés az elsődleges, és a burkolat mérete megengedett. Az előfeszítési áram, a torzítás és a termikus terhelés közötti kapcsolat olyan kényes, hogy a gyártók a gyártási finomítások éveinek függvényében kalibrálják. Ezért is töltenek a mérnökök annyi időt a végfokozaton, mint a sofőrökön, mert az erősítő modul hozzájárulása a hangminőséghez könnyebb hallani, mint mérni.

D osztály: Váltás a hatékonyság érdekében

A D osztály teljesen elhagyja a vezetési szög modellt. A kimeneti tranzisztorok váltakoznak a teljes telítettség és a teljes levágás között, jóval a hangsáv feletti vivőfrekvencián, általában 400 kHz és 1 MHz között, és az audiojel az így létrejövő impulzusszélesség-modulált hullámforma munkaciklusán halad. Egy LC szűrő rekonstruálja a hangsávot a kimeneten. Mivel a telített kapcsoló szinte semmilyen feszültséget nem enged, a lekapcsoló kapcsoló pedig szinte semmilyen áramot nem enged át, az elméleti hatásfok megközelíti a 100 százalékot; a valódi modulok 85-95 százalékot szolgáltatnak.

A hangszóró tervezésének következményei azonnaliak. Az 500 wattos D osztályú fokozat elég kicsinek tartja a hűtőbordákat egy présöntvény alvázhoz, míg az ezzel egyenértékű AB osztályú fokozathoz nehéz extrudált profilra és nagyobb transzformátorra van szükség. A modern szűrő utáni visszacsatolás kijavítja a korai kapcsolási tervek torzítási mechanizmusait, és a jól megvalósított D osztályú modulok átengedik a vakhallgatás összehasonlítását a jó analóg erősítőkkel.

Az igazi mérnöki erőfeszítés a kimeneti szűrőben, az EMI viselkedésében és a kapcsolási fokozat holtidő-kezelésében rejlik. Az erre a területre szakosodott beszállítók általában a kapcsolómagot egy rezonáns vagy teljesítménytényezővel korrigált előtérrel párosítják, ahelyett, hogy a szűrőt utólagos gondolatként kezelnék.

EON522SUB aktív mélynyomó erősítő modul LLC rezonáns tápegységgel Ez az 500 W-os D osztályú mélynyomó modul egy LLC rezonáns 800 W-os tápegységet párosít túlterhelés-, rövidzár- és hővédelemmel, így praktikusan illeszkedik a környező szövegben tárgyalt, nagy hatékonyságú mélyhang alkalmazásokhoz. Termék megtekintése →

G és H osztály: Okosabb ellátási sínek

A G és a H osztály megtartja az AB erősítő lineáris kimeneti fokozatát, de a jelhez alkalmazkodó tápsínnel táplálja. A G osztály két vagy több rögzített sínt tart fenn, és csak akkor vált át a magasabbra, ha a jelcsúcsok ezt megkívánják. A H osztály folyamatosan modulálja a sínfeszültséget, néhány voltos belmagassággal követve a jel burkológörbéjét. A kimeneti eszközök mindkét esetben lineárisak maradnak, így a torzítási profil az AB osztályhoz hasonlít, de az eszközökön áthaladó átlagos feszültség alacsonyabb. Ez csökkenti a hulladékhőt, és a hatékonyságot a 65-80 százalékos tartományba tolja.

A költségek a tápellátásba költöznek: többsínes transzformátorok átkapcsolási logikával a G osztályhoz, vagy gyorskövető szabályozók a H osztályhoz. Ezek az osztályok megfelelnek a mélynyomó- és vonaltömb moduloknak, ahol a magas csúcstényező azt jelenti, hogy a magasabb sín csak rövid csúcsok esetén aktív. A H-osztályú megközelítés elterjedt választás a lineáris transzformátoros tápellátású, kettős erősítésű házaknál, ezért a modulszállítók ezt a kombinációt standard konfigurációként sorolják fel.

Erősítőosztályok összehasonlítása valós modulokban

Az osztálydöntés soha nem elszigetelten születik; kölcsönhatásba lép a tápegységgel, a házzal és a zenei program munkaciklusával. Az alábbi táblázat bemutatja, hogy a D osztály miért olyan vonzó a hordozható és kompakt rendszerekben.

A D osztály a kimeneti tartományának nagy részében megőrzi a magas hatékonyságot, míg az AB osztály hatékonysága alacsony hallgatási szinteken összeomlik. Az 500 wattos AB osztályú modul átlagos 50 wattos teljesítménye körülbelül 25-30 százalékos hatásfokkal működhet; ugyanez a feltétel egy D osztályú modult 75 százalék felett tartja. A túraszezon során ez a különbség az áramköltségben, az állványhőben és a hővédelem működési gyakoriságában mutatkozik meg.

Annak megértése, hogy mit tartalmaz egy aktív teljesítményerősítő modul segít a vásárlóknak ezt a mátrixot helyesen alkalmazni. Az osztály betűje csak a teljesítményfokozatot írja le; az ellátás kialakítása, a visszacsatolási topológia és a védelmi áramkörök határozzák meg a valós megbízhatóságot. Egy mélynyomó modul például a nagyfeszültségű sínt a kimeneti korlátozással kombinálja, hogy túlélje a folyamatos basszusprogramot, így az osztályválasztást és a védelmi jellemzőket egy rendszerként kell értékelni.

EON180S 2092 BTL mélynyomó erősítő modul professzionális hanghoz Ez a 650 W-os D osztályú BTL kimenettel és 800 W-os kapcsolótáppal rendelkező mélynyomó modul védőáramköröket tartalmaz, amelyek alkalmasak a folyamatos mélyhangüzemre, összhangban a fent leírt erősítőosztályi szempontokkal. Termék megtekintése →

A teljesítményerősítő modul anatómiája

Egy modern modul keresztmetszete megmutatja, hogy az osztály hogyan kölcsönhatásba lép mindennel, ami körülveszi. A bemeneti fokozat szimmetrikus vagy DSP-feldolgozott jeleket fogad, a vezetőfokozat alakítja a kapcsolási vagy lineáris vezérlést, a kimeneti fokozat a választott osztályt követi, a tápegység pedig beállítja a hatékonysági plafont. Az alábbi izometrikus diagram e blokkok tipikus elrendezését mutatja egy önálló modulban.

Gyakran ismételt kérdések az erősítő osztályokkal kapcsolatban