3, усилвател на мощност
Усилвател на мощност, известен също като усилвател на сигнала, основната му функция е да усилва аудио сигнали, за да кара високоговорителите да възпроизвеждат звук. Като цяло хостът има вграден усилвател на мощност, но обхватът му на усилване на мощността е относително малък, така че не може да отговори на високото ниво на изисквания за слушане, да не говорим за сравнение с външен усилвател на мощност. Освен това бас модулът трябва да се задвижва от усилвател на мощност, а хостът няма възможност да управлява толкова голяма мощност на бас модула. Усилвателят на сигнала е важна част от цялата аудио система на автомобила.
Напрежението на усилвателя на мощността на автомобила е 12V DC, което съответства на захранващото напрежение в автомобила. За да се разшири динамичният обхват на сигнала и да се увеличи изходната мощност, технологията за инверторно усилване обикновено се използва в усилвателите на мощност, което означава, че напрежението се повишава от 12V на 35-40V. Друго предимство на инверторното усилване е, че когато има колебания в захранващото напрежение, захранващата верига на усилвателя на мощност автоматично ще регулира напрежението, за да осигури стабилност на изходната мощност. Понастоящем тази технология се използва широко в усилватели на мощност на превозни средства.
(1) Разсейване на топлината на усилватели на мощност
Има два вида разсейване на топлината за монтирани в автомобил усилватели на мощност: естествено разсейване на топлината и разсейване на топлината от вентилатора. Разсейването на топлината от вентилатора обикновено се използва в усилватели на мощност от висок клас. Доброто разсейване на топлината оказва значително влияние върху изходната мощност.
(2) Класификация на усилвателите на мощност
① Автомобилните усилватели на мощност се класифицират според различни проводими методи: клас A, клас B, клас AB и цифров.
Клас A: Чист усилвател на мощност от клас A, известен също като усилвател на мощност от клас A, е напълно линейна форма на усилване на усилвател. Когато работите в чист усилвател на мощност от клас А, положителните и отрицателните канали на транзистора са в нормално отворено състояние със или без сигнали, което означава, че повече мощност се консумира като топлина, но степента на изкривяване е изключително ниска. Чистите усилватели на мощност от клас А са сравнително редки в автомобилните аудио приложения, тъй като тяхната ефективност е много ниска, обикновено само 20-30%. Аудио ентусиастите обаче са запалени по тяхното звуково представяне.
Клас B: усилвател на мощност от клас B, известен също като усилвател на мощност от клас B, известен също като линеен усилвател, но неговият принцип на работа е напълно различен от чистия усилвател на мощност от клас A. Когато работят усилватели на мощност от клас B, положителните и отрицателните канали на транзистора обикновено са в затворено състояние, освен ако няма входен сигнал. Тоест, когато дойде сигналът за положителна фаза, работи само каналът за положителна фаза, докато каналът за отрицателна фаза е затворен и двата канала никога няма да работят едновременно. Следователно, при липса на сигнал, няма никаква загуба на мощност. Въпреки това, когато положителните и отрицателните канали се включват и изключват, често се появява кръстосано изкривяване, особено при ниски нива, така че усилвателите на мощност от клас B не са наистина усилватели на мощност с висока прецизност. В практическите приложения много ранни аудио усилватели за автомобили са усилватели от клас B поради тяхната висока ефективност.
Клас AB: Усилвателите на мощност от клас A и B, известни също като усилватели на мощност от клас AB, са дизайн, който е съвместим с предимствата на усилвателите на мощност от клас A и клас B. Когато няма сигнал или сигналът е много малък, както положителните, така и отрицателните канали на транзистора са нормално отворени, което води до загуба на мощност, но не толкова тежка, колкото при усилвателите от клас А. Когато сигналът е положителен, отрицателният канал остава отворен, докато сигналът стане по-силен, но когато сигналът стане по-силен, отрицателният канал се затваря. Когато сигналът е в отрицателна фаза, работата на положителните и отрицателните канали е точно обратното. Недостатъкът на усилвателите на мощност от клас AB е, че те произвеждат леко кросоувър изкривяване, но в сравнение с тяхната ефективност и вярност, те са по-добри от усилвателите от клас A и клас B. Усилвателите от клас AB в момента са най-широко използваният дизайн в автомобилното аудио.
Клас D: За разлика от споменатите по-горе усилватели от клас A, B или AB, усилвателите от клас D работят на базата на превключващи транзистори и могат напълно да провеждат или прекъсват за изключително кратко време. Два транзистора не провеждат едновременно, така че генерират много малко топлина. Този тип усилвател има изключително висока ефективност (около 90%), достигаща 100% при идеални условия, докато усилвателите от клас AB могат да постигнат само 78,5% за сравнение. От друга страна, режимът на работа на превключвателя също увеличава изкривяването на изходния сигнал. Веригата на усилвател от клас D е разделена на три етапа: етап на превключване на входа, етап на усилване на мощността и етап на изходно филтриране. Усилвателите от клас D могат да работят в режим на модулация на ширината на импулса (PWM), когато са в режим на включване/изключване. Чрез използване на ШИМ входният аудио сигнал може да се преобразува във високочестотен превключващ сигнал. Звуковият сигнал се сравнява с високочестотна триъгълна вълна чрез компаратор. Когато напрежението на инвертиращия край е по-високо от напрежението на синфазния край, изходът е на ниско ниво; Когато обратното клемно напрежение е по-ниско от същото фазово клемно напрежение, изходът е на високо ниво.
В усилвателите от клас D изходът на компаратора е свързан към веригата на усилвателя на мощността, която използва полеви транзистори с метален оксид (MOSFET) вместо биполярни транзистори (BJT). Това е така, защото първият има по-бързо време за реакция и е подходящ за високочестотни режими на работа. Усилвателите от клас D изискват два MOSFET транзистори, които могат да работят напълно включени или изключени за много кратко време. Когато MOSFET е напълно проводим, неговият спад на напрежението е много нисък; Когато MOSFET е напълно изключен, токът, преминаващ през тръбата, е нула. Скоростта на превключване на два MOSFET, работещи последователно във включено и изключено състояние, е много бърза, което води до изключително висока ефективност и ниско генериране на топлина. Следователно усилвателите от клас D не изискват голям радиатор.
② Според вида на усилвателната тръба в усилвателя, тя може да бъде разделена на жлъчни и каменни машини:
③ Каменна машина (транзистор): динамична и бърза, проявяваща силна аналитична сила, йерархия и яркост в голяма динамична музика
④ Жлъчен мехур (електронна тръба): Звукът е мек, високите честоти са плавни и има достатъчно място (чиста музика, вокали).
