D osztályú erősítő hangminősége: amit az OEM vásárlóknak ellenőrizniük kell a tömeggyártás előtt

Egy 500 W-os D osztályú erősítőmodul és egy hasonló teljesítményű AB osztályú modul, amely ugyanabba a 12 hüvelykes meghajtású hangszóróba kerül, egészen másként viselkedik, mielőtt bárki is beszélni kezdene a hangról. A D osztályú tábla melegen fut két óra programanyag után; az AB osztályú kártya érintésre forró, a mögötte lévő akkumulátor pedig észrevehetően gyorsabban lemerül. A D-osztályú hangminőség kérdése általában később érkezik, ha a modult megfelelően bemérik – és addigra a legtöbb régi panasz már jóval rövidebb listára zsugorodott.

Ez a rövidebb lista a cikk tárgya. Mérnököknek és vásárlócsapatoknak íródott, akik erősítő modulokat választanak meghajtású hangszórókhoz, vonaltömbökhöz, mélysugárzókhoz és hordozható rendszerekhez – azoknak, akiknek el kell választaniuk a "D osztályú hangzás" azon részeit, amelyek valódi tervezési kompromisszumot jelentenek azoktól, amelyeket egyszerűen a 2000-es évek elejétől örököltek.

A rövid válasz a D osztályú hangminőségre

Egy jól megtervezett D osztályú modul elég átlátszó ahhoz, hogy egy modern, árammal működő hangszóróban nehéz megkülönböztetni egy jó, azonos teljesítményű AB osztályú modultól. Mérhetően jobb azokban a dolgokban is, amelyek alapján az erősítőt a valós telepítések során értékelik: hőstabilitás, terhelés alatti kimeneti konzisztencia és hosszú távú teljesítmény nagy hangerő mellett.

A fennmaradó különbségeket nem a D betű okozza. Négy tervezési döntésből származnak:

• A kapcsolási frekvencia és a köré épített kimeneti szűrő.
• A tápegység topológiája, különösen, hogy a modul használ-e teljesítménytényező-korrekciót és LLC rezonancia fokozatot.
• A jellánc az erősítő előtt, beleértve a DSP-t, az EQ-t és a limitálást.
• Termikus tervezés és tábla elrendezés.

A gyakorlati következmény az, hogy a "D osztály és az AB osztály" katalógusszintű összehasonlítása szinte semmit sem mond. Hasonlítsa össze a tápegységet, a szűrőt és a DSP-t, és a hangminőséggel kapcsolatos kérdés nagyrészt megválaszolja önmagát.

Miért szerzett rossz hírnevet a D osztálynak a hangzásért?

A kritika egyszer jogos volt, érdemes tudni, hogy pontosan miért, mert az olcsó modulokban ma is előfordulnak ugyanazok a hibamódok.

• Kimeneti szűrő roll-off. A korai modulok nagyjából 50–150 kHz-en kapcsoltak, ami arra kényszerítette a kimeneti szűrőt, hogy jóval 20 kHz alatt kezdjen el vágni. Az eredmény egy legördült felső rész volt, amelyet a hallgatók unalmasnak vagy zártnak minősítettek.
• Holtidő torzítása. A kioltási intervallum, amely megakadályozza az átütést a kimeneti szakaszban, nemlineáris hibát okoz. Kompenzáció nélkül ez a hiba a magasban landol, pontosan ott, ahol a fül a legérzékenyebb rá.
• Gyenge ellátás-elutasítás nyílt hurkú kiviteleknél. Visszacsatolási hurok nélkül a tápsín hullámossága közvetlenül a kimeneten jelenik meg, és a sín terhelés alatti megereszkedése hallható tömörítéssé válik.
• EMI a gondatlan kapcsolási elrendezésből. Zaj kapcsolódott az előerősítő fokozathoz és a bemeneti kábelezéshez, sziszegést és zümmögést produkálva, aminek semmi köze az audioúthoz.

Ezeknek a problémáknak mindegyikére van ismert mérnöki válasz: magasabb kapcsolási frekvenciák, holtidő kompenzáció, zárt hurkú moduláció és fegyelmezett EMI-elrendezés. A vásárló számára nem az számít, hogy a D osztály jól hangzik-e – egyértelműen az –, hanem az, hogy az Ön előtt álló konkrét modul alkalmazta-e ezeket a válaszokat.

A négy dolog, ami valójában meghatározza a D osztályú hangminőséget

Kapcsolási frekvencia és a kimeneti szűrő

A kapcsolási frekvencia beállítja, hogy a kimeneti szűrőnek mekkora helyiségben kell működnie. A professzionális D osztályú modulok általában 300 kHz és 1 MHz között kapcsolnak. Minél magasabb a kapcsolási frekvencia, annál magasabbra ülhet a szűrősarok, ami tisztán tartja a fázis és amplitúdó viselkedését 20 kHz-ig és azon túl is. A költség nagyobb kapcsolási veszteség és igényesebb EMI-kialakítás.

Egy OEM-projekt esetében a gyakorlati ellenőrzések egyszerűek:

• Milyen kapcsolási frekvenciát ad meg a modul?
• Hol helyezkedik el a kimeneti szűrő sarok 20 kHz-hez képest?
• Adhat-e a szállító mért 20 Hz–20 kHz válaszgörbét nyomtatott „±3 dB” állítás helyett?

Tápegység topológia: PFC, LLC és miért jelennek meg az adatlapokon

A D osztályú végfok kapcsolóimpulzusokban veszi fel az áramot, így az erősítőt az őt tápláló sín minősége korlátozza. Két ellátási jellemzőt érdemes név szerint ismerni.

Teljesítménytényező korrekció (PFC) stabilan tartja a modult széles hálózati feszültség tartományban, ami fontos az olyan piacokra exportált termékek esetében, ahol a hálózat nincs szigorúan szabályozva.

LLC rezonancia egy soft-switch topológia. Csökkenti a kapcsolási veszteséget és az EMI-t, tisztább kimeneti hullámzást produkál, és nagy terhelés mellett is jól tartja a hatékonyságot. A gyakorlatban ugyanaz a D osztályú fokozat, amelyet egy alap flyback táplálás és egy LLC rezonáns táp táplál, nem fog úgy viselkedni, mint ugyanaz az erősítő – a különbség először a mélyhangszabályozásban és a rendszer összetételében mutatkozik meg hangos átmenetek közben.

EON520: LP400W HP100W PFC LLC rezonancia széles feszültségű D osztályú teljesítményerősítő modul ● Nagy hatékonyságú kapcsolóüzemű tápegység PFC LLC-vel Rezonancia: 800 W ● Önadaptív széles feszültségű bemenet: 100 V-240 V ● Közép- és alacsony frekvenciájú teljesítményerősítő: D 40... Termék megtekintése →

A két megközelítést kombináló modulok – például LP 400 W / 100 W HP 100 W teljesítményű PFC plus LLC rezonancia kialakítás széles feszültségű bemenettel – kifejezetten azért léteznek, hogy a kimeneti minőséget stabilan tartsák, amikor a hálózati tápegység mozog.

DSP és a jellánc az erősítő előtt

Mire egy meghajtott hangszóró eléri a hallgatót, a hang a DSP és az erősítő együttes terméke, nem pedig az erősítő önmagában. Ezért az ADAU1701 chipre épített DSP modulok olyan gyakoriak az aktív hangszórókban: a crossover, az EQ, a limitálás és az előre beállított kapcsolás egyetlen eszközben él.

A három DSP viselkedés közvetlenül a D osztályú hangminőségben tükröződik:

• Korlátozás. A megfelelően beállított limiter távol tartja az erősítőt a kemény levágástól, ami nagy hangerőn csökkenti a basszustorzítást egy olyan modulhoz képest, amely az erősítő saját védelmére támaszkodik.
• Védelmi logika. A hangszóró és a hővédelem, amely a kimenetet lefelé húzza ahelyett, hogy hirtelen levágná, elkerüli a hallható kieséseket, amelyek miatt a termék megbízhatatlanná válik.
• Az előbeállítások a szekrényhez illesztve. Az előre beállított EQ-módok csak akkor hasznosak, ha az adott meghajtóhoz és házhoz hangolták őket, nem pedig referenciatervből másolták őket.

DSP1903: 4 egyedi előre beállított EQ mód 2.1 csatornás lineáris hangszóró ADAU1701 alapú DSP funkció ● Az ADAU1701 hangrendszer alapján készült. A jelfeldolgozási paraméterek konfigurálásához használja a sigma studio DSP szoftvert. ● Választható négy testreszabott előre beállított mód... Termék megtekintése →

Tipikus példa a többcsatornás DSP előlap, amely számos előre beállított EQ módot kínál: az erősítőfokozat ugyanaz marad, de a kész hangsugárzó hangszíne teljesen megváltozik.

Termikus tervezés és tábla elrendezés

A D osztály sokkal kevesebb hőt termel, mint az AB osztály, de még mindig hőt termel. Az a modul, amely húsz perc után belép a hővisszaállításba, lágyan és tömörítetten szólal meg, függetlenül attól, hogy milyen jól néznek ki a próbapadi mérései.

Mit kell ellenőrizni:

• A hűtőborda területe és légáramlási útvonala illeszkedik a valódi burkolathoz.
• A védelmi küszöbértékek elegendő tartalékkal vannak beállítva ahhoz, hogy a normál programanyag soha ne váltsa ki őket.
• Beégési adatok hosszú távú, teljes terhelésű tesztelésből, nem csak egy rövid próbaüzemből.

Ez is az a része az értékelésnek, amit adatlapból nem lehet elvégezni. A saját SMT-sorokat, összeszerelő sorokat és hangvizsgáló helyiséget üzemeltető beszállító beégési naplókat és impedancia-terhelési vizsgálati eredményeket készíthet; egy kereskedelmi cég általában nem tud. A modul mögötti gyártási beállítások érdemes a helyszínre ellátogatni, mielőtt elkötelezi magát egy gyártási folyamat mellett.

D osztály, AB és H osztály egymás mellett

A választás ritkán azon múlik, hogy melyik osztály hangzik a legjobban elszigetelten. Arról van szó, hogy melyik illik a termék termikus borítékához, az akkumulátor költségvetéséhez, a súlycélhoz és az árhoz.

A hatékonysági különbség nem marketing adat – ez az oka annak, hogy egy elemes hangszóró egy teljes estét el tud működni, és az oka annak, hogy egy vonalas szekrény több csatornát képes hordozni egy kisebb dobozban. Ha mélyebb áttekintést szeretne arról, hogyan működnek ezek a kompromisszumok a valódi termékekben, akkor ezt az összehasonlítást D és AB osztályú hatékonyság és hangminőség tervezési szempontból ugyanazt a területet fedi le.

Műszaki adatok, amelyeket érdemes beleírni az adásvételi szerződésbe

A modulkatalógus oldalain általában felsorolják a teljesítményt, az impedanciát és néhány szolgáltatást. Ha a hangminőség szerződéses követelmény, akkor inkább a következőket kérje:

1. THD N névleges teljesítményen és 1 W-on. Az 1 W-os adat az üresjárati zajszintet és a keresztezési viselkedést mutatja.
2. A hangsugárzó csatlakozóin mért frekvenciaválasz , nem a vonali bemeneten, mert a kimeneti szűrő és a terhelés kölcsönhatásba lép.
3. Kimeneti impedancia vagy csillapítási tényező 20 Hz–20 kHz között. Ez választja el a feszes basszusú modult a lazán hangzó modultól.
4. A tápegység topológiája és kapcsolási frekvenciája. PFC jelen van vagy nincs, LLC rezonáns vagy keményen kapcsolt.
5. Védelmi küszöbök és helyreállítási viselkedés. Kérjen tényleges triggerpontokat, ne egyszerűen annak megerősítését, hogy a védelem létezik.
6. Termikus vizsgálati adatok teljes terhelésen legalább egy órán keresztül.

Azok a beszállítók, akik saját modulokat terveznek és készítenek, általában tesztadatokkal tudnak válaszolni ezekre a kérdésekre. A viszonteladó beszállítók nem tudják, és ez a különbség még jóval a minta jóváhagyása után megjelenik a terepen.

Ahol a D osztályú moduloknak a legtöbb értelme van

A D osztály már nem jelent kompromisszumot minden olyan alkalmazásban, ahol a hatékonyság és a méret többet jelent, mint az abszolút hőmagasság, és ez a lista folyamatosan bővül.

• Hordozható és elemes hangszórók. A hatékonyság a teljes tervezési korlát. Egy AB osztályú modulnak lényegesen nagyobb akkumulátorra lenne szüksége ugyanannyi lejátszási időhöz.
• Aktív vonaltömb rendszerek. Az LLC rezonáns tápegységekkel ellátott többcsatornás modulok illeszkednek az ezekben a rendszerekben használt 2.1 és 2.2 csatornás konfigurációkhoz, és az alacsony hőteljesítmény lehetővé teszi a tervezők számára, hogy több csatornát csomagoljanak egy kisebb szekrénybe.
• Erősített mélynyomók. A BTL D osztályú kimeneti fokozatok nagy teljesítményt biztosítanak az alacsony impedanciájú terheléseknél anélkül, hogy a hűtőborda tömege a lineáris kialakításhoz szükséges lenne. Az LP 1500 W-os, 8 ohmos teljesítményű, dedikált mélynyomó modul szemlélteti, hogyan néz ki ez a gyártási hardverben.
• Oszlop hangszórók és telepített hang. Az alacsony hő azt jelenti, hogy az erősítő lezárható a ház belsejében további szellőzés nélkül.

EON521 1500:LP 1500W/8ohm Pro Audio BTL mélynyomó teljesítményerősítő modul ●LLC rezonáns nagy hatékonyságú és nagy megbízhatóságú kapcsolótápegység: 1800W ●BTL teljesítményerősítő: D OSZTÁLY 1500W-8 Ohm ●U alakú alumínium radiátor, stabil teljesítmény... Termék megtekintése →

Gyakorlati értékelési ellenőrzőlista egy gyártási projekthez

Mielőtt egy D osztályú modult befagyasztana egy gyártási anyagjegyzékbe, futtassa végig ugyanazt a sorrendet minden alkalommal:

1. A névleges teljesítményt a hangszóró tényleges terhelési impedanciáján erősítse meg, ne a főcím specifikációjában használt impedancián.
2. Mérje meg a frekvenciaválaszt a hangsugárzó csatlakozóinál a valós terhelés csatlakoztatásával.
3. Futtasson egyórás teljes teljesítményű beégést és naplózza a hűtőborda hőmérsékletét bármilyen védelmi tevékenység mellett.
4. Játssz le erős, alacsony frekvenciájú tartalommal rendelkező műsorokat magas szinten, és hallgasd kifejezetten a tömörítést és a limiter pumpálást.
5. Ellenőrizze az üresjárati zajt rövidre zárt bemenet mellett; itt vannak kitéve az olcsó modulok.
6. Ellenőrizze a viselkedést a hálózati feszültségtartomány alsó határán, ha a terméket instabil ellátású piacokra szállítják.
7. Győződjön meg arról, hogy az előre beállított EQ módok és védelmi küszöbértékek testreszabhatók a szekrényhez. A testreszabás a modulüzlet szokásos része , ez nem kivétel, és az a szállító, aki nem módosít egy előre beállított értéket, valószínűleg nem támogatja a terméket a bevezetés után.

Gyakran Ismételt Kérdések