中文简体
Otthon / Hírek / Ipari hírek / Osztályerősítők magyarázata: Hogyan válasszunk AB, D vagy H osztályt a hangsugárzók tervezéséhez
Két árajánlat érkezik az asztalára ugyanarra a 2 x 500 W-os, meghajtott mélynyomó kártyára. Az első egy AB osztályú színpad köré épül, amelynek hűtőbordája nagyjából akkora, mint egy puhafedeles könyv. A második egy D osztályú színpadot használ egy telefonnál alig nagyobb táblán. Mindketten őszinték a teljesítménybesorolást illetően. Csak az egyik illeszkedik a már megszerszámozott szekrényhez, és csak egy felel meg a hőteszten zárt faházban 40 °C-on.
Ez az igazi döntés az "osztályerősítők" kifejezés mögött. Az erősítő osztálya azt írja le, hogy a kimeneti eszközei hogyan vezetik az áramot egy jelcikluson keresztül. Ez az egyetlen választás határozza meg, hogy mennyi hőt kell eltávolítania, milyen tápegységet kell vásárolnia, mennyi szűrésre és árnyékolásra van szüksége a táblának, és mennyi alumínium kerül a házba. Ez önmagában nem dönti el, hogy a termék jól hangzik-e.
Rövid változat: Az AB osztály továbbra is nyer, ahol a linearitás és az egyszerű ellátás számít, a D osztály a hatékonyság és a súly tekintetében, a H osztály pedig azért létezik, hogy megakadályozza, hogy a vázat radiátorrá változtassa a nagy kimeneti teljesítmény. Azután válassza ki az osztályt, hogy ismeri a szekrényt, a terhelést és az ellátási költségvetést, ne korábban.
Amit az osztálycímke valójában leír
Az osztálynév egy fizikai tulajdonságból származik: mennyi ideig maradnak vezetőképesek a kimeneti eszközök az audiojel egyetlen ciklusa alatt. Az A osztály végig vezeti őket. A B osztály két eszköz között osztja fel a ciklust, mindegyik fél felét kezeli. Az AB osztály mindkét eszközt kissé nyitva tartja a nulla kereszteződésnél, így az átadás zökkenőmentes. A D osztály teljesen felhagy a lineáris ötlettel, és néhány száz kilohertzen kapcsolja át a kimeneti eszközöket, impulzusszélességként kódolva a hangot. A H osztály megőrzi a lineáris hangszintet, de a tápsínt felfelé és lefelé mozgatja, hogy kövesse a jelburkot.
Minden más ebből következik. A folyamatosan vezető szakasz hőellátásának nagy részét elpazarolja. A kapcsoló fokozat szinte semmit sem veszít az eszközökben, de a tervezési problémát a kimeneti szűrőbe, a kapumeghajtásba és az elektromágneses interferencia költségvetésébe nyomja. A sínjeit mozgató fokozat csökkenti a kimeneti eszközök feszültségét, pontosan innen származik a lineáris erősítő hője.
Amit a címke nem árul el, az az építési minőség. Egy rosszul elhelyezett D osztályú modulnak és egy gondosan megtervezettnek ugyanaz a neve, és 15 °C-kal eltérhet a hűtőborda hőmérséklete ugyanazon a kimeneti szinten.
Hatékonyság, hő és torzítás egymás mellett
A közzétett tervezési hivatkozások széles hatékonysági sávokat említenek, mivel a valós szám a kimeneti szinttől, a terhelési impedanciától és a tápellátás kialakításától függ. Az alábbi ábrák azokat a tartományokat mutatják be, amelyeket a mérnökök általában teljes névleges kimeneten vagy ahhoz közeli topológiák összehasonlításakor használnak.
| osztály | Vezetési szög | Tipikus hatékonyság | Torzító karakter | Ahol megjelenik |
|---|---|---|---|---|
| A | 360° | 20-30% | Nagyon alacsony torzítás, nagyon magas állandó hő | Kisjelű színpadok, audiofil és stúdiótervek |
| B | 180° | 70-78% | Crossover bevágás alacsony szinten | Ritkán használják önmagában audioban |
| AB | 180-360° | 50-70% | Alacsony torzítás, ha az előfeszítés megfelelően van beállítva | Analóg PA, motoros keverők, olcsó aktív hangszórók |
| C | 180° alatt | 75-85% | Magas torzítás erős harmonikusokkal | RF adók, nem lineáris hang |
| D | Váltás | 80-95% | Alacsony, a kapcsolási maradék és a szűrő minősége dominál | Tápfeszültségű hangszórók, mélynyomók, hordozható rendszerek |
| H | Sínkövetés | 65-85% | Alacsony, közel egy jól torzított AB szakaszhoz | Nagy teljesítményű vonalsor és mélynyomó erősítők |
Hatékonysági sávok a névleges teljesítményen vagy ahhoz közel. Valós használatban a D osztályú fokozat jóval a főcímszám alatt tétlen.
AB osztály: linearitás, amiért fizetni kell a hőségben
Az AB osztály azért létezik, hogy az A osztály teljes költségének megfizetése nélkül távolítsa el a B osztály keresztezési bevágását. Egy kis előfeszítő áram mindkét kimeneti eszközt a nulla kereszteződés körül vezeti, így a köztük lévő átadás zökkenőmentes marad. A pro-audio modulok tipikus nyugalmi árama eszközpáronként több tíz milliamper, ami elég ahhoz, hogy a bevágás a hallható tartományon kívül maradjon, de elég kicsi ahhoz, hogy az erősítő ne főzjön alapjáraton.
A kereskedelem az, hogy a hő folyamatos. A 400 W-os AB osztályú modul még jel nélkül is értelmes áramot vesz fel, a hűtőbordát pedig a legrosszabb esetre kell méretezni: rózsaszín zaj nyolcad teljesítményen egy órán keresztül rossz légáramlású rackben. Ez az oka annak, hogy az analóg modulok általában nagy extrudált hűtőbordákat, U-alakú alumínium konzolokat és néha ventilátort hordoznak. Azok a vásárlók, akik csak a címkén szereplő wattokat hasonlítják össze, ezt gyakran figyelmen kívül hagyják, aztán rájönnek, hogy a D osztályú modulban ugyanannak a 400 W-nak szüksége van a fém töredékére.
A jó oldal jól érthető: nincs kapcsolási maradvány, nincs kölcsönhatásba lépő kimeneti szűrő a terheléssel, egyszerű transzformátor alapú táplálás és olyan viselkedés, amelyet a helyszíni technikusok már tudnak szervizelni.
D osztály: a hatékonyság attól függ, hogy milyen táppal párosítja
A D osztályú modulok néhány száz kilohertzen kapcsolnak, és egy LC kimeneti szűrőn keresztül rekonstruálják a hangot. A készülékek idejük nagy részét teljesen bekapcsolt vagy kikapcsolt állapotban töltik, így a vezetési veszteségek kicsik, és a hatékonyságról szóló cikk valós. A cím azt rejti, hogy az előny csak a névleges teljesítmény közelében marad meg. A háttérhallgatási szinteken a kapcsolási és a kapuhajtási veszteségek dominálnak, a hatékonyság pedig meredeken csökken, ami az akkumulátoros termékeknél fontosabb, mint a hálózati tápellátású termékeknél.
A design többi része azonos súlyú. A túl rövid holtidő átlövést okoz; túl hosszú, és alacsony kimenetnél a torzítás növekszik. A kimeneti szűrőnek stabilnak kell maradnia a tényleges terhelés mellett, nem pedig a próbapadi ellenálláson. A kínálatnak pedig lépést kell tartania: a lágy, szabályozatlan sínnel párosított D osztályú fokozat megereszkedik a basszus tranziensek hatására, és visszavonja az előnyt. Éppen ezért a rezonáns LLC tápok és a teljesítménytényezővel korrigált előlapok a komoly modulok alapfelszereltségévé váltak.
EON522SUB aktív mélynyomó teljesítményerősítő modul Párosít egy 800 W-os LLC rezonáns tápegységet egy 500 W-os D osztályú basszusfokozattal, kiküszöböli a sín megereszkedését és a kapcsolási zajt a meghajtott mélysugárzókban. Termék megtekintése → Példaként a mintára egy olyan modul, mint az EON522D-2092, egy 500 W-os aluláteresztő és 200 W-os felüláteresztő D osztályú fokozatot párosít egy LLC rezonáns tápegységgel, amely az a kombináció, amely ellenőrzés alatt tartja a sín megereszkedését és a kapcsolási zajt egy 2.1-es házban.
H osztály: sínkapcsolás a teljesítménytartomány felső részére
A H osztály lineáris végfokozattal rendelkezik, de egynél több tápsínt ad neki. Amikor a jel burkológörbéje átlép egy küszöböt, az erősítő magasabb sínre kapcsol; amikor visszaesik, a sín ismét leesik. A kimeneti eszközök ezért mindig csak néhány voltot látnak rajtuk a teljes sín helyett, és a hő, amely a hűtőbordába került volna, egyszerűen soha nem keletkezik. A gyakorlatban egy H osztályú modul egy sokkal nagyobb AB osztályú kialakítás teljesítményét adja ugyanazon alvázmélység mellett.
Ez a hatékonyság nem ingyenes. A sínkapcsoló áramkör alkatrészekkel és költségekkel jár, az átmenet műtermékeket eredményezhet, ha rosszul választották meg az összehasonlító küszöbértékeket, és a transzformátornak több leágazásra van szüksége. Ez a szervizdokumentációt is fontosabbá teszi, mert egy technikus, aki sima AB kártyaként kezeli a modult, a sínhibát tévesen a kimeneti eszköz hibájaként fogja diagnosztizálni.
AMP400H 7294 H osztályú teljesítményerősítő modul Egy 400 W-os H osztályú alacsony/közép fokozatot egy 100 W-os AB osztályú nagyfrekvenciás fokozattal és egy U alakú alumínium radiátorral kombinál a stabil teljesítmény érdekében. Termék megtekintése → Az ebbe a kategóriába tartozó modulok, mint például az U-alakú alumínium radiátorral rendelkező AMP400H-7294, jellemzően mélysugárzókra és vonali tömbökre vannak előírva, ahol percek helyett órákig folyamatos nagy teljesítmény várható.
Mit változtat az osztályválasztás lejjebb a modulveremben
A teljesítményfokozat egy tábla egy láncban, és az osztály döntése átgyűrűzik a többi részen. A gyors limiterrel rendelkező D osztályú fokozathoz olyan előerősítő modulra van szükség, amely tiszta, jól skálázott jelet tud táplálni; a 20 dB erősítési magasságú AB osztályú fokozat eltérően fog viselkedni ugyanazzal a forrással. Az erősítési struktúra, a klip viselkedése, a védelmi küszöbök és még a hangerő-kúp megválasztása is a topológia függvényében változik.
A teljesítményfokozat az utolsó blokk a láncban: minden felette lévő blokknak meg kell egyeznie az erősítésével, a belmagasságával és a védelmi viselkedésével.
DSP1903 ADAU1701 DSP modul 2.1 rendszerekhez ADAU1701 alapú DSP modul négy előre beállított EQ móddal, Bluetooth és XLR I/O, amely alkalmas a limiter viselkedésének összehangolására 2.1 vonalas tömbrendszerekben. Termék megtekintése → A gyakorlatban a moduláris beszállítók itt keresik a pénzt. Az ADAU1701-re épített DSP-modulnak, például a DSP1903-nak, amely négy előre beállított EQ módot hordoz egy 2.1-es vonalas tömbrendszerhez, hozzá kell illeszteni az alatta elhelyezkedő teljesítményfokozat limiter viselkedéséhez. Ha a kettő egymástól függetlenül van megadva, a rendszer vagy korán klip, vagy későn véd. A miénk az A, AB, D és H tervezési kompromisszumok áttekintése mélyebben foglalkozik e küszöbértékek beállításával.
Az osztály hozzáigazítása az építendő termékhez
A legtöbb meghajtású hangsugárzóprojekt egy maroknyi mintába esik, és mindegyik gyorsan leszűkíti az osztályválasztékot:
- Vonaltömb és oszloprendszerek. A súly és az állvány sűrűsége dönt. A D osztály rezonáns betáplálással az alapértelmezett, a H osztály pedig azon modulok számára van fenntartva, amelyeknek hosszú ideig nagyon magas kimeneten kell működniük.
- Mélynyomók. Nagy folyamatos teljesítmény alacsony impedanciájú terhelésbe. A robusztus ellátású D osztály kezeli ezt a legjobban; általában a táp, nem az erősítő a korlátozó rész.
- Hordozható és akkumulátoros hangszórók. A hatásfok részterhelésnél többet számít, mint a csúcsszám. A D osztály az egyetlen reális lehetőség, és az üresjárati veszteségek annyi figyelmet érdemelnek, mint a maximális teljesítmény.
- Meghajtású keverők és költségérzékeny analóg dobozok. Az AB osztály a lineáris transzformátorral egyszerűvé teszi az anyagjegyzéket, és a szerviztörténetet ismerősen tartja egy nagyobb hűtőborda árán.
- Nagy teljesítményű túra mélynyomók. H osztályú vagy D osztályú magassínes kialakítás, attól függően, hogy a tervezőcsapat a lineáris viselkedést vagy a minimális súlyt részesíti előnyben.
Mit kell ellenőrizni a modul szállítójával, mielőtt elkötelezi magát
Az adatlap teljesítménye a legkevésbé hasznos szám a beszélgetésben. Ezek azok a pontok, amelyek elválasztják a terephasználatot túlélő tervezést a visszatérőtől:
- Hatékonyság és házhőmérséklet egynyolcad teljesítmény mellett, nem csak teljes névleges teljesítmény mellett, csendes levegőben, az Ön tervezett környezetében mérve.
- Torzítás 1 W-on és 10 W-on, ahol a keresztezési és kapcsolási műtermékek ténylegesen élnek.
- Védelmi viselkedés: mi történik rövidre zárt kimenetnél, nem illeszkedő terhelésnél vagy tápfeszültség-megszakadásnál, és hogy a modul magától helyreáll-e.
- Ellátási követelmények, beleértve azt is, hogy szükség van-e teljesítménytényező korrekciójára azokon a piacokon, amelyekre szállít.
- EMI és üresjárati zaj, különösen a nagy hatékonyságú tömörítési meghajtókat tápláló D osztályú modulokhoz.
- A prototípus és a tömeggyártás összhangja, ami éppúgy gyártási, mint mérnöki kérdés.
Azoknak a vásárlóknak, akiknek nem szabványos konfigurációra van szükségük, az ésszerű sorrend az, hogy először az osztályt és az ellátási topológiát állítsák be, majd vigyék át a modult. egyedi fejlesztés az erősítési struktúrához, a csatlakozókhoz és az előre beállított viselkedéshez. Az osztályváltás a szekrény és a tápegység lefagyása után költséges.
Gyakran ismételt kérdések az osztályerősítőkkel kapcsolatban
Melyik erősítő osztály a leghatékonyabb?
D osztály is the most efficient audio class in normal use, typically 80-95% at rated output. Class C is efficient too but distorts heavily and is used for RF, not audio.
Mi a különbség az AB és a D osztályú erősítők között?
A osztályB keeps its output devices partially conducting and behaves linearly, at the cost of continuous heat. Class D switches devices on and off at high frequency, which is far more efficient but moves the design challenge to filtering and EMI.
A D osztály elég jó a professzionális hangzáshoz?
Igen. A modern D osztályú modulok jól megtervezett kimeneti szűrőkkel és merev rezonáns tápegységekkel az alapfelszereltség része a tápvonali tömböknek és a mélysugárzóknak. A korlátozó tényező általában az ellátás és a korlátozó beállítások, nem a topológia.
Mire használható a H osztályú erősítő?
H osztály is used where high output power must fit a compact chassis, such as touring subwoofers and high-power line array modules. Rail switching keeps the voltage across the output devices low, so less heat reaches the heatsink.
Az erősítő osztályok befolyásolják a hangminőséget?
Kevesebb, mint az elrendezés, a kínálat tervezése és az erősítés szerkezete. Egy jól megtervezett D osztályú modul és egy jól megtervezett AB osztályú modul egyaránt tisztán szólhat; egy rosszul torzított AB fokozat vagy egy rosszul szűrt D fokozat nem.
Miért mennek olyan forrók az A osztályú erősítők?
Mivel a kimeneti eszközök a teljes jelciklus alatt áramot vezetnek, még zene nélkül is. Ez az állandó áram állandó hőt termel, ezért az A osztálynak nagy hűtőbordákra és bőséges szellőzésre van szüksége a szerény kimeneti teljesítmény érdekében.
