推挽式甲類功放的輸出功率計算及損耗分析
發布時間:2012-01-16
jialeigongfangbucunzaijiaoyueshizhen,yinpinxinhaokeyiwanzhengdichuanshu。yibujialeigongfang,shuchugonglvshiduoshao?gonglvsunhaoshiduoshao?zhexiedoushijialeigongfangzhizuodeqianqililunjisuan。benwenxiangxijieshaotuiwanshijialeigongfangdeshuchugonglvjisunhaodefenxijijisuan。
甲類功放的組成
甲類功放多采用NPN與PNP配對的推挽式工作方式。推挽式甲類功放電路,可以看成是由2個單管式甲類射極器組成。
正電源的NPN管與負電源的PNP管分別工作於甲類狀態,對整個音頻信號進行放大。輸出到音箱。
甲類功放的工作原理
推(tui)挽(wan)式(shi)甲(jia)類(lei)功(gong)放(fang)在(zai)進(jin)行(xing)組(zu)裝(zhuang)調(tiao)試(shi)前(qian)一(yi)定(ding)要(yao)知(zhi)道(dao),做(zuo)多(duo)大(da)的(de)功(gong)率(lv)?需(xu)要(yao)多(duo)大(da)靜(jing)態(tai)電(dian)流(liu)?供(gong)應(ying)電(dian)流(liu)是(shi)多(duo)少(shao)?損(sun)耗(hao)是(shi)多(duo)少(shao)?這(zhe)方(fang)麵(mian)的(de)資(zi)料(liao)難(nan)尋(xun)。有(you)些(xie)生(sheng)產(chan)廠(chang)家(jia)在(zai)甲(jia)類(lei)功(gong)放(fang)上(shang)標(biao)示(shi)的(de)功(gong)率(lv)是(shi)不(bu)是(shi)真(zhen)有(you)這(zhe)麼(me)大(da)?購(gou)買(mai)者(zhe)都(dou)想(xiang)核(he)實(shi)。如(ru)何(he)達(da)到(dao)以(yi)上(shang)目(mu)標(biao)呢(ne)?
這就需要對推挽式甲類功放進行理論分析。圖1是甲類推挽式功放輸出電路,這個輸出電路可以分解成圖2。

圖1 甲類推挽式功放輸出電路 圖2 輸出電路分解圖
從圖2可知,喇叭所獲得的電流是由NPN和PNP三極管分別提供的。NPN功放管和PNP功放管輸入的音頻信號極性是相同的。
甲類功放的輸出功率計算
甲類工作狀態就是三極管在工作時任何時候都有電流。不論驅動近年來,許多人以低價銷售安裝中星6B的C波(bo)段(duan)接(jie)收(shou)裝(zhuang)置(zhi)。但(dan)一(yi)般(ban)未(wei)滿(man)兩(liang)年(nian)這(zhe)些(xie)鍋(guo)體(ti)便(bian)因(yin)嚴(yan)重(zhong)鏽(xiu)蝕(shi)而(er)紛(fen)紛(fen)解(jie)體(ti),以(yi)致(zhi)無(wu)信(xin)號(hao)是(shi)正(zheng)值(zhi)還(hai)是(shi)負(fu)值(zhi),末(mo)級(ji)管(guan)都(dou)有(you)電(dian)流(liu)流(liu)過(guo)。單(dan)管(guan)甲(jia)類(lei)工(gong)作(zuo)集(ji)電(dian)極(ji)電(dian)流(liu)波(bo)形(xing)見(jian)圖(tu)3。以正弦波為例,靜態電流為正弦波峰值即Io=lf,最大電流為2倍波峰值即Imax=21f=2I.這樣的靜態電流設置可保證整個信號周期內三極管都有電流流過。要求功放輸出功率,必須求出輸出電流有效值。電流有效值見圖3所示。
輸出電流波形陰影部分麵積之和等效值:

每個管子甲類輸出功率為P甲1=I02Z(Z為輸出阻抗)。NPN和PNP兩個末級管總輸出甲類功率為P甲2=2P甲1=2I02Z.一般音箱阻抗為Z=8Ω。公式簡化為P甲2=2I02Z8=16I02z.
通過上式可知計算出某台甲類功放的輸出功率。該功放靜態電流為1.6A,P甲2=16I02Z=16X1.62=40.96(W)。文章所說40W/8Ω甲類輸出功率是可信的。

圖3 單管甲類工作集電極電流波形
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8Ω負載甲類輸出功率與靜態電流見表1。

表1 8Ω負載甲類輸出功率與靜態電流
以Io為變化量。P甲2的曲線見圖4,是一條拋物線。

圖4 P甲2的曲線
甲類功放變壓器配備:最大電流Imax=2I0,電源供給功率為P供=2VImax=4VIo,變壓器容量S應大於P供,一般取S=1.2P供即可。還以上例計算,V=32V,10=1.6A,P供=4VI=4x32x1.6=204.8(W)。S1=1.2P供=1.2x204.8=245.76(W)。這是一個聲道變壓器容量。如果2個聲道合用1個變壓器,則變壓器容量S2=2S1=2x245.76=491.52W.文章配500w變壓器是合理的。
甲類功放供電電壓確定:供電電壓與負載所要求功率有關。P=U2/2,U=√PZ,音箱阻抗為8Ω,公式簡化為V1=√8P=2.83√P.40W甲類功放當阻抗為8Ω時,兩端電壓為V2=2.83√40=17.9(V)。最大電壓按最大電流為2倍靜態電流推算,應為17.9x2=36V.所以40W甲類輸出電壓最好是正負36V.用±32供電稍低,不同甲類功放輸出功率與電壓對應值見下表。這個電壓為最佳值,太大損耗大,太小動態受影響。
甲類功放效率分析:有效功率P1=IoIoZ。電源輸出功率為P2=2VIo,效率η=P1/P2=IoI.8/2VIo=IoIo.8/2VIo=4lo/V.從上麵公式可知電壓越高效率越低。甲類功放電壓不能太低也不能太高,太低影響動態效應,太高影響效率。以1.6A 32V,40W甲類輸出為例,計算效率11=4×1.6/32×100%=20%.所以甲類功放效率很低。各種甲類功放因輸出功率不同而效率不同,見表2。甲類效率最高的是40W功率功放。

表2 各種甲類功放因輸出功率不同而效率不同
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