Как посчитать энергоемкость блока питания усилителя
Обновлено: 07.07.2024
на радиатор можно повесить вентилятор, тогда вполне для 1558 можно обойтись радиатором для старых первх пней..
маленький, плоский, и почти бесшумный (они делались на подшипниках)..
так же можно применить импульсник.. вааще ничего весить не будет..
я брал импульсники от галогеновых ламп.. они как раз на 12вольт.. (только схемку слегка менять надо)..
з.ы. советские инженеры не строили Г.. на микрухах типа голандских макаках, так же советские инженеры строили схемы из расчета 10 лет жизни уст-ва, а не дотягивания до гарантийных сроков..
размер? ну да, и тяжеловат был по весу..
однако я предложил ставить торр, а не Т-образник..что значительно меняет все параметры..
торр на 10 ампер, будет размером в 60-70мм
(Трансформатор 15вольт 10ампер)--(Мостик диодный)--(конденсатор 10,000мкФ)--(конденсатор керамический 0.1мкФ)
Это сколько десятков килограмм будет весить трансформатор ну спс всё ясно, а сколько кратковременно выдаёт эта TDA-шка?
Просто супер тяжёлый делать нехочю ,понимаете я засунул усилитель в корпус от БП ,и меть корпус не хо ,а то больно симпатичным получился)сзади сразу с кулером и плюс сразу сзади для вилки штейкер)короче дизайн соблюдён=)
торрик, это типа торрэодальный(уж не знаю как правельно пишется ) трансформатор, друг мой..
трансформаторов, бывает несколько типов..
и каждый тип включает в себя различные варианты получения энергии..
стандартные адаптеры (силовые трансформаторы) имеют несколько вариантов строения(конструкции) и назначения..
так вот, лучший из них пока торр
он имеет высокое кпд (почти 90%), очень маленький размер, и низкие тепловые данный, связанно это с тем, что обмотка мотается вокруг сердечника и при этом имеет минимальные токи Фуко..
но эти трансы и меют один недостаток (который в наше время сведён к нулю), торр в домашних условиях намотать настолько же сложно, насколько играть на пианино без рук..
нужны специальные присособления ..
но опять же повторю.. купить можно в любом ларьке..
TDA-шка даёт меньше 22Вт, а насколько кратковременно - зависит в основном не от микрухи, а от питания и охлаждения. Делай чтоб не грелось и всё. На ёмкости сглаживающего конденсатора тоже экономить вредно, но и тут есть разумная мера (10000. 20000мкФ).
неее тут я не соглашусь по полной..
во первых кондёр должен иметь как можно большую ёмкость.. (вообще могу предложить фарад или два.. (люблю изощрять питание)..
во вторых необязательно брать кондёр размером с бомбу..
достаточно взять 16-ти вольтовые кондёры по 1000 микро, но штук 6-10.. (они вполне маленькие и это можно заметить на любой материнке)..
в третьих.. проблеммы не рашаться если радиатор будет величиной с дом..
нужно правельно расчитывать проток воздуха, а не кусок железа на котором прикручена микруха..
так же важен материал.. простой алюминий может и не дать результата.. но если раздербанить кулер ноута, то можно получить результат превосходящий все нужные данные..
теплотрубка и медный радиатор, плюс кулер.. повышенное напряжение и хороших фарад , да эта 1558 может и не только 30, но и 40 ватт дать..
а если подключить Ш-образник и жидкий азот, то и все 100 ватт выжать можно
смешно.. но если расчитывать так , как вы теперь стали расчитывать в целях экономии места.. то лучше брать усилки с двуполярным центром..
класс гибридов.. такие усилки ставят в ноутах (до 4ватт), немного доработав, можно получить экономный усилок с мощностью до 10-30 ватт.. только не забывайте полосу частот на этих усилках..
а про то что вы говорите (20-20000) типа ХИ-ФИ.. это миф придуманный маркетингом продаж..
Снова о мифах в аудио. Откуда они вообще появились? Жили и жили люди спокойно, десятилетиями, и вдруг какие-то мифы? Дело в том, что в последние годы стала преобладать субъективная оценка качества звучания аппаратуры, и при более пристальном наблюдении за звуком были замечены такие эффекты, которые никак не укладываются в сложившиеся за десятилетия аудиопонятия. Иногда наблюдается то, что в соответствии с общепризнанными представлениями не может быть никогда и ни при каких обстоятельствах. Именно это позволяет устоявшиеся представления считать не более чем мифами.
Сегодня мы рассмотрим миф об энергоемкости блока питания, точнее сказать – миф о том, что динамика звучания большей частью определяется энергоемкостью блока питания.
Давно замечено, что динамика звучания у разных усилителей бывает разная. У неудачных усилителей наблюдается некоторая устойчивая вялость в звучании музыки. Так как этот эффект хорошо заметен и явно представляет собой последствия работы усилителя, были произведены поиски причин появления этого эффекта. В результате возник рассматриваемый нами термин – энергоемкость блока питания.
Что подразумевается под этим термином? Ведь буквально для усилителей, питаемых от сети переменного тока, он не имеет никакого смысла: это аккумуляторы имеют такую характеристику, как ампер-часы, а энергоемкость электрической сети равна бесконечности. В случае с усилителями имеется в виду не в чистом виде энергоемкость, а способность блока питания «держать» напряжение на выходе блока питания, не допуская его просадки при увеличенном потреблении тока. Отсюда видно, что причиной «вялости» звучания считается изменение сигнала, вызываемое указанными просадками напряжения питания.
Физической причиной, вызывающей просадки напряжения питания при увеличении тока, является работа в импульсном режиме выпрямителя, нагруженного на емкость сглаживающего фильтра. Не останавливаясь на подробном описании работы выпрямителя на емкостную нагрузку, можно назвать два способа борьбы с просадками. Это уменьшение сопротивления всех проводников и соединений в цепи переменного тока и увеличение емкости сглаживающего фильтра. Очевидно, что собственно величина просадки зависит от сопротивления цепей переменного тока, тогда как от емкости фильтра зависит время установления выходного напряжения.
Энергоемкость блока питания принято выражать в джоулях, а его способность препятствовать просадкам напряжения – в удельных единицах Дж/Вт выходной мощности усилителя.
Какая просадка напряжения считается допустимой? На этот вопрос однозначного ответа нет. Все известные мне рекомендации при ближайшем рассмотрении не имеют твердых оснований, т. е. взяты чуть ли не с потолка. Наиболее обоснованная норма получена исходя из установленного слухового порога по различимости уровня сигнала в области низких частот – 1 дБ. Исходя из этого критерия, допускается просадка напряжения не более 10 %. Как правило, в реальных усилителях это значение намного меньше, т.е. запас по энергоемкости обеспечен с запасом. Но до каких пределов энергоемкость можно увеличивать? Неясно. То, что чем больше, тем лучше - это каждый школьник знает. Но сколько надо? Есть усилители, на 95 % состоящие из блока питания. 7-ваттный усилитель может весить 150 кг. Однако, идя по такому пути, мы смело можем заявлять, что 300-килограммовый усилитель – это еще в 2 раза лучше. Есть ли предел?
- Если усилитель класса АВ звучит вяло, то в подавляющем числе случаев он звучит вяло на любом уровне громкости, даже при самом малом токе в нагрузку, когда просадку напряжения не фиксирует ни один измерительный прибор.
- В стандартном транзисторном усилителе с общей ООС даже при наличии просадок напряжения питания адекватных изменений амплитудной огибающей сигнала не наблюдается.
- Максимально возможная просадка напряжения питания возникает при выключении усилителя. Если усилитель ламповый, то некоторое время после выключения он еще может работать на запасенной в блоке питания энергии, и при этом какого-либо заметного уменьшения динамики звучания не происходит.
Не могу рекомендовать к повторению именно такого технического решения, так как фазостабилизирующий дроссель получился весьма приличных размеров, точная настройка требует генератора меандра с частотой 1-3 Гц и балансного подключения осциллографа к аналогичному блоку питания. Очевидно, что здесь нужна коррекция по сигналу в слаботочных цепях, но мне самому ее сделать не удалось. И самое главное: при таком питании резко возрастает критичность акустических систем к их расположению в комнате прослушивания (что само по себе удивительно). Собственно говоря, существование точек живого звука было обнаружено как раз после такой переделки блока питания. Как показали дальнейшие события, для большинства людей самостоятельное нахождение оптимальных мест расположения АС является неразрешимой задачей.
Однако мы уже вышли за рамки нашей темы. А по существу вопроса вышеназванные «опыты со звуком» доказывают, что прямое влияние энергоемкости блока питания на динамику звучания – не более чем миф.
Для начала стоит понять важность этого вопроса поскольку он напрямую связан с надежностью и долговечностью работы звука в вашей машине. Очень многие, купив усилитель, тут же принимаются его ставить и подключать не задумываясь о том, что собственно говоря усилитель это достаточно серьезный потребитель энергии, потребление которого даже в дешевых моделях сопоставимо с потреблением энергии всей борт сетью авто и система питания авто в общем-то не рассчитывалась на такие нагрузки.
Кроме того мало кто вникает в суть работы автоусилителя. В частности в работу блока питания большинства усилителей. Если говорить обобщенными простыми словами то блок питания усилителя повышает напряжение для получения высокой мощности на выходе. при этом грубо говоря он преобразует потребляемый ток в выходное напряжение.
Для примера возьмем упрощенный теоретический идеальный блок питания кпд у которого 100%. Для большинства усилителей считается комфортным напряжение порядка 13-14в. Допустим наш блок питания потребив 14в и 16 ампер отдаст 30в и 7.3 ампер при расчете на 4х омную нагрузку. При этом выходная мощность блока составит 225 ватт.
Теперь если входное напряжение упадет на 1 вольт и составит 13в то на выходе блока питания будет 27.86в, а выходная мощность составит уже 194вт. То есть с 1 вольта мы потеряли 30 ватт на выходе. То есть просто заглушив машину мы потеряем 60 ватт.
А с просадкой до 10в на ударах баса мы уже потеряем 120 ватт то есть больше чем ВДВОЕ упадет мощность! А теперь давайте учтем все потери и кпд компонентов усилителя и то, что усилки питаются двуполярным питанием да еще и прикинем не такой дохлый пример как взяли мы а мощности более серьезной то станет понятно что потери мощности будут просто катастрофическими!
А с потерей мощности полезут клип, перегруз и остальные неприятные явления. Теперь нам точно понятно что питание это наше все!
Рассмотрим 2 варианта.
1) У вас еще не установлена аппаратура и вы только собираетесь ставить систему. В первую очередь стоит узнать какой генератор стоит в авто, какой ток он способен дать и на каких оборотах он выходит на свою норму. После этого стоит пересчитать холостые и близкие к ним обороты движка с учетом передаточного числа шкивов (это можно посчитать померяв диаметры шкивов).
Для работы с повседневной музыкой нужен тот генератор который даст достаточный ток для музыки, зарядки аккума и работы бортсети на оборотах близких к холостым. Тут тоже стоит понять что на заведенной машине музыка основную мощность потребляет с генератора. Если нет просадок генератора то потребление с аккума минимум.
Если вы не собираетесь делать дискотеку, то будет достаточно хорошего обычного аккума. Если дискотека нужна, то выносливый аккум большей емкости просто необходим. После этого подлежат замене силовые провода от генератора до аккумулятора, от массы движка до массы кузова (желательно прям от болтов крепления генератора) и от минуса аккума до массы кузова сечением таким же как и пойдет сила на музыку.
После этого необходимо согласно таблицам подбора сечения проводов выбрать параметры силового провода и приобрести его.
Силовой провод нужно тащить прямо от плюсовой клеммы аккумулятора (в случае отдельного минуса собственно от минусовой).
При этом обойдя стороной силовики дешевых фирм. Тут стоит опять обратиться к обобщенному грубому примеру. Сопротивление провода и просадки в проводе возникающие на резко возрастающем потреблении тока зависят от 3х величин. от длины провода, от сечения провода и от проводимости металлов которые используются в проводе. То есть если допустим взять какой-нибудь провод мистери с обмедненным аллюминием и толковый медный провод такого же сечения проводимость которого будет к примеру вдвое выше, то чтоб добиться такой же проводимости как у толкового медного вам придется либо вдвое укоротить ваш мистери или увеличить его сечение вдвое.
Что сами понимаете как минимум не практично. В тоже время если удастся укоротить вдвое силовой провод, то вполне хватит и провода вдвое меньшего сечения. При этом его проводимость не изменится относительно длинного. Из-за этого часто ставят фронтовый усь под панелью. По этому если и применяете дешевые провода то их сечение должно значительно превышать оптимал для этой нагрузки и их длина должна быть минимальным.
Большое сечение нам нужно не из-за физически допустимых пределов а из-за минимизации падения напряжения в проводе при раскачке усилителя! С этим определились. Теперь подумаем нужен ли вам отдельный минус от аккумулятора или достаточно будет минуса с кузова. Тут строгих рекомендаций нет. Единственное что можно сказать: отдельный минус это всегда хорошо. Он уменьшает влияние аппаратуры на борт сеть и питание усилителей с ним более стабильно. Хотя при небольших мощностях отдельный минус не обязателен. Кузов вполне справится.Достаточно лишь обеспечить надежный контакт зачистив до блеска место присоединения массы на кузов.
Также еще стоит упомянуть что минусовой провод должен быть таким же сечением что и +. От дистрибьютора можно разводить до усилителей питание более тонкими короткими проводами, но сохранение сечения после дистрибьютора для сабового усилителя считается хорошим тоном и лишним точно не будет. После этого необходимо уделить внимание всякого рода клеммам, дистрибьюторам питания и контактам.
Все клеммы и соединения от выхода генератора до портов усилителя должны быть максимально надежны и чисты. НИКАКИХ скруток, стыков, сопливых спаек и накидок на болты. Все контактные поверхности должны быть зачищены до блеска, а все клеммы для болтовых соединений должны быть надежно обжаты. На плохих контактах можно потерять до усилка больше вольта! который пойдет на нагрев и окисление этих самых соединений. При организации силового провода стоит тщательнейшим образом убедиться что нет оголенных поверхностей, что провод нигде не зажат и нет опасности что его перетрет.
В идеале стоит плюсовую силу уложить в автомобильную гофру. Лишняя безопасность не помешает. Отдельно стоит уделить внимание защиты силового провода: предохранителю или автомату.
Эти устройства должны стоять как можно ближе к аккумулятору, провод от них до клеммы должен быть максимально защищен.Номинал предохранителя рекомендуется выбирать согласно сумме всех предохранителей нагрузки.
При этом рекомендуется выбирать силовой чуть меньше получившейся суммы. Само собой разумеется, что держатель предохранителя должен стоять так, чтобы вы его не задевали при обслуживании двигла и чтоб на него не попадала влага. Только после организации всего вышеизложенного можно приступать к установке усилка. И именно по этому толковая установка усилителя невозможна за 1 вечер как это делают многие.
2) Второй случай если у вас уже стоит музыка которую вы поставили за 1 вечер. Тут очень желательно проверить все что вы установили. Проверить все достаточно просто. Но проверять стоит после того как пробежитесь по пункту выше. Нужны только вольтметр на 20 вольт и песня злых негров. Заводим машину, включаем трек на повтор и делаем громкость на максимум как обычно слушаем. Ну и начинаем мереть напряжение и просадки его на ударах баса. Меряем поочередно. На клемме генератора относительно корпуса двигателя, на клемме генератора относительно кузова машины, на клемме генератора относительно минусовой клемм аккума. Напряжение на клеммах аккума, напряжение после каждого соединения относительно клеммы минуса аккума и в последнюю очередь на клеммах усилителя. Нормальным считается питание на клеммах генератора 13.5-14.2в. при этом падение на ударах баса должно быть не ниже 13в. напряжение не должно отличаться на клемме гены независимо относительно чего вы его меряете (кузов, двиг, минус аккума).
При окончательной промерке на клемме усилка на малой громкости напряжение должно быть практически равно напряжению на клемме генератора а на максимальной раскачке просадка на усилителе должна быть не больше 1 вольта относительно просадок на клемме генератора.
При этом в идеале напряжение на клеммах усилка не должно падать ниже 13-13.5в. Если просадки большие, то постепенным промериванием вы определите какой участник цепи дает эту просадку и затем уже станет понятно как этого избежать. Также станет ясно нужен ли отдельный минусовой провод.
Следует четко понимать что система с неграмотным питанием в лучшем случае будет работать не качественно, размазанно и крайне не эффективно в плане мощности, в худшем будет мешать бортсети и возникнет опасность спалить тот или иной компонент системы.
Являюсь новичком в Hi-Fi, сейчас занимаюсь выбором своей первой серьезной аккустической системы 5.0. Довольно много прочитал на этом форуме и часто сталкивался с выражением "этот усилитель/ресивер не раскачает эти колонки", "он слишком слабый для вашей комнаты" и т.д. Решил попробовать посчитать требуемую мощность усилителя, погнали)
Максимально допустимый уровень звукового давления для человека -100 дБ (сильно громче вагона метро), адекватный человек на такой громкости слушать музыку в квартире не будет, скорее всего максимум для квартиры - 80-85 дБ (да и то соседи будут жаловаться). 85 дБ - это громкость в кинотеатре. 97 Дб - это плюс/минус громкость вагона метро.
Берем колонки с чувствительностью 91 дБ, т.е. это уровень звукового давления на расстоянии 1 метра от колонок при подаваемой мощности 1 Вт. Слушать музыку будем подальше от колонок - в 3 м от них, через эти 3 метра уровень звукового давления упадет на 9 дБ. Т.е. для прослушивания "вагона метро" нам нужно, чтобы колонки выдавали 106 дБ.
Считаем ватты: "при увеличении громкости на 3 дБ, нужно удвоить подаваемую мощность". Т.е. для уровня 91 дБ - нужен 1 Вт, для 94 дБ - 2 Вт, 97 дБ - 4 Вт, 100 дБ - 8 Вт, 103 дБ - 16 Вт, 106 дБ - 32 Вт. Т.е. для прослушивания "вагона метро", сидя в трех метрах от колонки, нам нужно подать на колонку 32 Вт мощности.
Как я понял, почти все дешевые ресиверы - являются усилителями класса D; если верить гуглу, то КПД у таких усилителей - 90-95%, но в это мне верится с трудом, округлим КПД в меньшую сторону - до 80%. Т.е. для того чтобы подать на колонку 32 Вт, ресивер должен сожрать 40 Вт электрической мощности. Умножаем на 5 каналов (хотя на тыловые и центральный канал столько не нужно), получаем 200 Вт потребляемой мощности.
А теперь смотрим один из самых дешевых ресиверов на рынке - Yamaha RX-V483, его мощность 260 Вт. Получается, что при расчетных условиях он работает на 75%. Я понимаю, что это довольно много - нелинейные искажения и все дела, но извините - это предельный максимум по уровню звука, так никто никогда музыку не слушает. А если брать реальный уровень громкости (85-90 дБ), то рассчет для него покажет необходимую электрическую мощность для 5 каналов в 25-30 Вт, а это уже вывезет любой усилитель.
Вот и получается у меня вывод, что для квартиры достаточно ЛЮБОГО ресивера/усилителя. Да и по качеству довольно трудно отличить один усилитель класса D от другого усилителя класса D (это ж почти "цифровое" усиление). Если мы хотим реального улучшения по качеству, то имеет смысл брать усилитель класса А, к примеру. Но КПД у него уже будет значительно ниже (процентов 10), и следовательно мощность тут гораздо более важна, но и соответственно цена вырастает настолько, что среднестатистический обыватель на такие усилители даже не посмотрит).
Где я ошибся в вычислениях? Что я упустил в расчетах требуемой мощности усилителя?
Читайте также: