Analiza teoretyczna
Wyznaczmy maksymalną średnią moc wyjściową wzmacniacza uwzględniając podskok napięcia zasilacza.
Powyżej częstotliwości sygnału i jego obwiedni rzędu kilkudziesięciu Hz, napięcie zasilacza stabilizuje się na poziomie odpowiadającym średniemu poborowi prądu. Analiza będzie dotyczyła właśnie tego zakresu częstotliwości. Nie należy mylić tego z większą mocą muzyczną, która wynika m.in. z wahań napięcia zasilacza w takt rytmów muzyki.
Sygnał testowy charakteryzuje się pewnym kształtem, z którego wynikają wartości mocy średniej obwiedni Pśr oraz mocy szczytowej obwiedni Pszczyt, przy czym
(1)
Dla sinusoidy będzie n = 1.
Na pierwszy rzut oka mogłoby się wydawać, że dla danego sygnału o n < 1 maksymalna moc wyjściowa wzmacniacza wyniesie nPmax, gdzie Pmax jest maksymalną mocą podaną przez producenta wzmacniacza. Będzie ona jednak większa, gdyż większe będzie też napięcie zasilacza. Wyrazi się ona zależnością
(2)
gdzie:
Robc - rezystancja obciążenia wzmacniacza,
E - SEM generatora zastępczego, której wartość jest powiązana z SEM zasilacza,
Rg - rezystancja wewnętrzna generatora zastępczego - powiązana z rezystancją wewnętrzną zasilacza.
Wielkości E oraz Rg można oszacować. Mianowicie często producent podaje różne maksymalne moce wzmacniacza w zależności od Robc. To, że dla większej rezystancji moc ta jest większa niż wynikałoby to z prawa Ohma, jest skutkiem właśnie podskoku napięcia zasilacza. Wystarczy dla dwóch tak podanych mocy i rezystancji wyznaczyć napięcie
(3)
następnie podstawić do wzorów:
(4)
(5)
Przykład
Dla wzmacniacza producent podaje maksymalne moce:
100 W / 4 Ω
70 W / 8 Ω
Gdyby zasilacz był stabilizowany, przy 8 Ω mielibyśmy 50 W.
Wg. (3): U1 = 20 V, U2 = 23,66 V
Wg. (4): E = 28,96 V
Wg. (5): Rg = 1,792 Ω
Ostatecznie wyliczając z (2) Pśrmax przy Robc = 4 Ω oraz n = 0,1 otrzymujemy
Pśrmax = 16,1 W
a więc dużo więcej niż spodziewane 10 W.
Poniżej przedstawiam odpowiednie wykresy dla tego wzmacniacza.
Pśrmax(n) dla przykładowego wzmacniacza z Robc = 4 Ω. Dla zasilacza stabilizowanego byłoby: Pśrmax(n) = 100n.
Pśrmax(Robc) dla przykładowego wzmacniacza (n = 0,1). Druga krzywa dotyczy sytuacji z zasilaczem stabilizowanym.
Pśrmax(n, Robc) dla przykładowego wzmacniacza.
© Copyright Krzysztof Kolisz 2002