Ισχύς ενισχυτών, τι, που, πως και γιατί!

Η αναγραφόμενη ηλεκτρική κατανάλωση του ενισχυτή μπορεί να εμφανίζεται μερικές φορές μικρότερη από το μέγιστο rms άθροισμα ισχύος εξόδου όλων των καναλιών μαζί. Αυτό δεν είναι αναγκαστικά απάτη (υπάρχουν και εξαιρέσεις).

Μην ξεχνάτε τους πυκνωτές τροφοδοσίας που είναι συνεχώς φορτισμένοι (ακόμη και με κλειστό τον ενισχυτή άμα τους ακουμπήσεις σε τινάζουν) και ως αποθήκες ενέργειας συμβάλλουν και αυτοί ένα σημαντικότατο μέρος στην παρεχόμενη ισχύ εξόδου.
Γι´αυτό και οι ακριβοί ενισχυτές πάνε με το βάρος. Πόσα κιλά ζυγίζουν. Πόσο μεγάλο μετασχηματιστή τροφοδοσίας έχουν και πόσο μεγάλους πυκνωτές τροφοδοσίας. Όλα είναι θέμα δυνατότητας παροχής μεγάλης ποσότητας ενέργειας σε σύντομο χρόνο (= μεγάλη ισχύς στο φορτίο). Και αυτό επιτυγχάνεται συνδυασμένα. Όχι απευθείας από την πρίζα μόνο.
 
Acoustics, μιλάμε για συνεχή ισχύ όχι γιά κορυφώσεις!
Πουθενά στον κόσμο δεν υπάρχει συσκευή που να αποδίδει 100%
αυτό που καταναλώνει, πόσο μάλλον παραπάνω από ότι καταναλώνει!
Όταν μιλάμε γιά ενισχυτές, έχουμε να κάνουμε με τις απώλειες των
τροφοδοτικών και με τις απώλειες των ίδιων των ενισχυτικών βαθμίδων!
Γιά συμβατικά γραμμικά τροφοδοτικά, στην καλύτερη περίπτωση έχουμε
απόδοση 80% περίπου, γιά παλμοτροφοδοτικά το ποσοστό αυξάνει στο
90 - 95% περίπου! Για συμβατικά τελικά στάδια, αν είναι ΑΒ1, η μέγιστη
πιθανή απόδοση δεν ξεπερνάει το 70%, Για τάξη Α1, μιλάμε γιά το πολύ
30%. Τα ψηφιακά τελικά στάδια από την άλλη αποδίδουν το πολύ όσο
και τα παλμοτροφοδοτικά. Προσοχή, μιλάμε για συνεχή Rms ισχύ!!!
Άρα αν πάρουμε σαν παράδειγμα έναν δικάναλο ΑΒ1, με γραμμικό
τροφοδοτικό και μέγιστη κατανάλωση 500W, αμέσως - αμέσως πέφτουμε
στα 400W αποδιδώμενα μόνο από τις απώλειες του τροφοδοτικού του,
διά 2, που είναι τα κανάλια του, δηλαδή 200 παρεχώμενα W ισχύος σε
κάθε τελικό στάδιο, επί 70% = 140 μέγιστα διαθέσιμα W! Αναλόγως της
σχεδιάσης θα αποδίδονται στα 8, στα 4, στα 2 ή στο ακραίο 1 Ohm! Προσοχή,
επαναλαμβάνω μιλάμε γιά συνεχή ισχύ και γιά ημιτονικά σήματα, είτε κάποιας
Χ συχνότητας, είτε αν μετράμε κατά FTC, με ροζ ή λευκό θόρυβο πλήρους
ακουστικού φάσματος! Συνήθως λοιπόν οι εταιρίες κάνουν τις μετρήσεις τους
με σήμα 1 KHz και με αναγραφόμενο το ποσοστό THD, κάποιοι γιά
εντυπωσιασμό μετράνε την ισχύ κατά DIN και κάποιοι ελάχιστοι κατά FTC!
 
Για μέγιστη συνεχή rms ισχύ μιλάω και εγώ. Μετρημένη κατά FTC που είναι και η αυστηρότερη προδιαγραφή.

Ανά πάσα χρονική στιγμή, το φορτίο (ηχεία) τραβάει ρεύμα από το τροφοδοτικό, το οποίο έχει δύο πηγές άντλησης ισχύος: το απευθείας ρεύμα της ΔΕΗ και το αποθηκευμένο ηλεκτρικό φορτίο στους πυκνωτές τροφοδοσίας.

 Ο περιορισμός της μέγιστης ισχύος εξόδου ενός ενισχυτή προέρχεται από τις δυνατότητες παροχής του τροφοδοτικού του (μέγεθος μετασχηματιστή τροφοδοσίας + συνολική χωρητικότητα πυκνωτών εξομάλυνσης).
 
Νομίζω κατάλαβα τι σε προβληματίζει.
Από που τραβάνε ηλεκτρικό φορτίο και φορτίζονται οι πυκνωτές.
Και αυτοί τραβάνε από το δίκτυο της ΔΕΗ, αλλά ανά πάσα χρονική στιγμή διαθέτουν αρκετό φορτίο από μόνοι τους που το έχουν ήδη τραβήξει σε προηγούμενους κύκλους φόρτισης.

Γι´αυτό όσο μεγαλύτερη είναι η συνολική τους χωρητικότητα τόσο περισσότερο ηλεκτρικό φορτίο έχουν αποθηκευμένο και διαθέσιμο να δώσουν στο φορτίο (ηχείο).
 
Συμφωνώ με το παράδειγμα που αναφέρεις.
Νομίζω το κρίσιμο σημείο είναι εκεί που λες "μέγιστη κατανάλωση 500W". Τι ακριβώς εννοεί ο κατασκευαστής.
 
Ερώτηση κρίσεως. Με δεδομένη την τάση τροφοδοσίας του ενισχυτή, Π.Χ +- 50Vdc,
πόση θά έπρεπε να είναι η χωρητικότητα του φίλτρου εξομάλυνσης,
ούτως ώστε ο ενισχυτής να μπορεί συνεχώς να αποδίδει 100Wrms? Μόλις
δώσεις απάντηση, θα δείς πόσο ανεπαρκή είναι τα τροφοδοτικά του 90%
των υπάρχοντων τελικών της αγοράς!!!!
 
Macmod said:
Ερώτηση κρίσεως. Με δεδομένη την τάση τροφοδοσίας του ενισχυτή, Π.Χ +- 50Vdc,
πόση θά έπρεπε να είναι η χωρητικότητα του φίλτρου εξομάλυνσης,
ούτως ώστε ο ενισχυτής να μπορεί συνεχώς να αποδίδει 100Wrms? Μόλις
δώσεις απάντηση, θα δείς πόσο ανεπαρκή είναι τα τροφοδοτικά του 90%
των υπάρχοντων τελικών της αγοράς!!!!
Click to expand...


Ωραία.
Θα πρέπει να λύσω την εξίσωση 100 = 1/2 (C 50^2)

80 000 μF ανά κανάλι

Εάν όμως δίνει 75 V dc (όπως κάποιοι τελικοί που έχω υπόψη) τότε αρκούν 36 000 μF ανά κανάλι.
 
Η κυμάτωση όταν αρχίσει να γίνεται ενοχλητική ελαττώνεται με την περαιτέρω αύξηση της χωρητικότητας των πυκνωτών εξομάλυνσης, καθώς και με τη χρήση διπλής ανορθωτικής γέφυρας διόδων.

Στα χαμηλότερης τιμής φορτία (ηχεία), η κυμάτωση της παρεχόμενης τάσης τροφοδοσίας είναι μεγαλύτερη.

Επίσης, η συμμετρική διάταξη push-pull αντιμετωπίζει καλύτερα την κυμάτωση από τη μη-συμμετρική.
 
Last edited:
Οι μεγαλύτερης χωρητικότητας πυκνωτές τροφοδοσίας είναι σε θέση να παρέχουν περισσότερη ισχύ, μέχρι να επαναληφθεί ο κύκλος φόρτισης από την ανορθωτική γέφυρα. Για σύντομα χρονικά διαστήματα, είναι δυνατό εφόσον απαιτηθεί να δώσουν και υψηλότερο ρεύμα από την ονομαστική δυνατότητα παροχής του μετασχηματιστή τροφοδοσίας, προερχόμενο αποκλειστικά και μόνον από την αποθηκευμένη ηλεκτρική ενέργεια.
 
Σωστά ως προς την χωρητικότητα. Οι πυκνωτές παρέχουν συνεχώς τάση στο
κύκλωμα και επαναφορτίζονται συνεχώς, όταν όμως ο ενισχυτής εργάζεται
σε μεγάλα ποσά ισχύος ούτε ο χρόνος αλλά ούτε και τα αποθέματά τους
επαρκούν, μπορείς βέβαια να αυξήσεις την χωρητικότητα, αλλά τότε πρέπει
να αυξήσεις και την ισχύ της γέφυρας ανόρθωσης αλλά και την ισχύ του Μ/Σ
τροφοδοσίας! Βέβαια έχε υπόψιν σου ότι μεγάλες χωρητικότητες στα
τροφοδοτικά, μειώνουν την ταχυτητά τους, εκτός αν υπάρχουν πολλοί
και μικροί πυκνωτές παράλληλα, όμως σε αυτήν την περίπτωση ότι
φορτίζει γρήγορα, ξεφορτίζει και εξίσου γρήγορα! Εκ πείρας και εκ
δοκιμών, σου λέω ότι με εξαίρεση κάτι τέρατα AV, όλοι οι υπόλοιποι
σε καμία περίπτωση δεν είναι σε θέση να αποδώσουν την ισχύ που
αναφέρουν οι κατασκευαστές, ειδικά σε δύσκολα φορτία. Δυστυχώς
η υπάρχουσα φυσική δεν παρακάμπτεται και η ισχύς, ειδικά αν
συνοδεύεται και από μεγάλα αποθέματα και ηχητική ποιότητα, δεν
είναι και τόσο απλή υπόθεση.
 
Ας τα πάρουμε από την αρχή.
Το ζητούμενο είναι 100W συνεχούς ισχύος στα 8Ω (ας υποθέσουμε ωμικό φορτίο).
Το δεδομένο είναι το τελικό στάδιο τάξης ΑΒ (απόδοση 70% και πολύ λέω)

Για 100W @ 8Ω θέλουμε τάση περίπου 28Vrms οπότε θέλουμε τροφοδοσία τουλάχιστον +/- 40Vdc (+ συνολική Vf των διόδων της ανόρθωσης + πτώση τάσης στους ημιαγωγούς) άρα καταλήγουμε πάνω κάτω στο τροφοδοτικό των +/- 50Vdc που είπε και ο Macmod.

Τώρα το ρεύμα που θα τραβάνε τα 8Ω σε 28Vrms είναι 3.5Arms (σχεδόν 5Α ρεύματα κορυφής).

Το τροφοδοτικό θέλουμε να μας παρέχει +/- 50Vdc. Αν υποθέσουμε δύο γέφυρες ανόρθωσης έχουμε συνολική πτώση τάσης από 3V (4x0.7V) και πάνω, έστω 4V, οπότε
50=Vac*sqrt(2) - 4 <=> Vac= 38V

Επομένως θέλουμε κατ'ελάχιστον 270 VA Μ/Σ χωρίς να υπολογίζουμε τη ζήτηση ρεύματος όταν θα έχουμε φορτίο μικρότερο των 8Ω. Εν τω μεταξύ άλλα επιπλέον δεδομένα είναι η μη ύπαρξη DC-DC converter στην τροφοδοσία και η μη ύπαρξη μετασχηματιστή στην έξοδο.

Μέχρι στιγμής δεν έχουμε αναφέρει τίποτα σχετικά με χωρητικότητα του φίλτρου εξομάλυνσης. Εδώ ανάλογα με την επιθυμητή κυμάτωση θα αποφασίσουμε και το μέγεθος της χωρητικότητας. Ουσιαστικά αυτή είναι η κύρια δουλειά των πυκνωτών - η εξομάλυνση - και δευτερευόντως η παροχή στιγμιαίων ρευμάτων.

Έστω Vr η τάση κυμάτωσης, Vp η τάση του τροφοδοτικού, f η συχνότητα της κυματομορφής της ανορθωμένης τάσης (100Ηz δηλαδή) και R ένα φορτίο που προσομοιώνει τη ζήτηση ρεύματος (3.5Α= 50V/R οπότε R=14Ω) από τον ενισχυτή.

Στον 1ο τόμο της μικροηλεκτρονικής των Sedra-Smith στο 3ο κεφάλαιο (3η έκδοση , ελληνική μετάφραση, σελίδα 210) έχει την ανάλυση ενός ανορθωτή κορυφής και από εκεί χρησιμοποιώ τον τύπο:

Vr=Vp/(f*C*R) <=> C=Vp/(Vr*f*R) => C=50/(Vr*100*14)

Για τα παραπάνω μεγέθη καταλήγω σε μία τιμή περίπου 36000μF για κυμάτωση 1Vp-p (με τα μεγέθη αυτά να είναι αντιστρόφως ανάλογα).
Για φορτίο 4Ω και απαίτηση για ίδια κυμάτωση θέλουμε όχι μόνο διπλάσια χωρητικότητα αλλά και διπλάσιο Μ/Σ αν απαιτούμε διπλασιασμό της ισχύος.
 
Last edited:
Μπράβο. όπως βλέπετε λοιπόν δεν είναι και τόσο απλά τα πράγματα!
Άσε που και το 1Vp-p κυμάτωση, μπορεί να προκαλέσει ακουστή
διαφορά καθώς αλλάζούν οι τάσεις στις βάσεις των τρανζίστορ, με
αποτέλεσμα να αλλάζει ελαφρώς και η πολωσή τους!
... και όλα αυτά συμβαίνουν με 8 Ohm και Ωμικά φορτία, φανταστείτε
τι γίνεται όταν έχουμε να κάνουμε με ηχεία με σύνθετη εμπέδηση και
κάτω από 8 Ohm!
 
Last edited:
Και η κατάσταση γίνεται ακόμα πιο πολύπλοκη όταν ανοίξει το πλάνο και ψάξουμε να δούμε τι γίνεται με την ανόρθωση και τα στιγμιαία ρεύματα που απαιτούνται όταν θα φορτίζουν οι πυκνωτές γιατί οι δίοδοι δεν άγουν καθ'όλη τη διάρκεια ενός κύκλου...
Αν η χωρητικότητα εξομάλυνσης είναι υπερβολικά μεγάλη μικραίνει ο χρόνος που άγουν οι δίοδοι και παράλληλα απαιτείται περισσότερο ρεύμα, πολύ περισσότερο από αυτό που υποθέσαμε πως τραβάει το τελικό στάδιο του ενισχυτή.
 
tonal said:
Και η κατάσταση γίνεται ακόμα πιο πολύπλοκη όταν ανοίξει το πλάνο και ψάξουμε να δούμε τι γίνεται με την ανόρθωση και τα στιγμιαία ρεύματα που απαιτούνται όταν θα φορτίζουν οι πυκνωτές γιατί οι δίοδοι δεν άγουν καθ'όλη τη διάρκεια ενός κύκλου...
Αν η χωρητικότητα εξομάλυνσης είναι υπερβολικά μεγάλη μικραίνει ο χρόνος που άγουν οι δίοδοι και παράλληλα απαιτείται περισσότερο ρεύμα, πολύ περισσότερο από αυτό που υποθέσαμε πως τραβάει το τελικό στάδιο του ενισχυτή.
Click to expand...

Ακριβώς. :grinning-smiley-043
 
Μάλιστα. Με έβαλες και άνοιξα το Microelectronic Circuits των Sedra & Smith. Στη δεύτερη αμερικάνικη έκδοση αναλύει τον peak rectifier with load (ημι-ανορθωτή με φορτίο) στις σελίδες 219 έως 223.
 
Top Bottom