你知道JHL1969的静态电流到底应该取多少吗?

hy1635

      看到有好多朋友问,我的牛,输出电压是单XX伏,双XX伏,做1969小甲可以吗?还有人问,我的牛是整流输出后是+-40V,三管并联,每管0.5A,输出功率有多少?有人算出来是约30W,有人算出来是20W,还有人居然算出来72W.应该知道,这位朋友的牛,在功放中的功耗是80V*1.5A=120W,理想情况下也最多只能输出60W,甲类功放效率不超过50%,怎么可能是72W呢?下面我来说说,怎么利用手头的牛,调试好我们手中的小甲1969.说得不对,欢迎大家拍砖!
      1969的静态电流调到1.2A设计标准,能输出最大10W的甲类放大功率吗?
      假设音箱阻抗是8欧。按原1969电路的设计值：I0=1.2A,要保证工作在甲类放大,流过负载的峰值电流就是1.2A,峰值电压就是U0=I0*R=1.2*8=9.6(V),加上功率管的饱和压降,取1V,则电源电压至少应该要有+-11V,即单电源22V.原电路设计27V是有余量的.此时,输出的最大甲类功率是多少呢?P=U0^2/2R=9.6^2/16=5.76W.那么,27V电压最多能输出多大的甲类功率?算法一样,忽略管压降,13.5^2/2*8=11.39W,但要输出这么大甲类放大功率,就要保证静态电流不小于I0=13.5/8=1.7A.难怪有的朋友总是叫,电流要调到1.5A以上才有好声,原来此电路调试数据有误.呵呵....看来得我们自己来仔细算算,我的电路到底应该取多大的静态电流,静态电流过小,输出功率小了不说,还浪费空载电耗.过大,虽然保证了输出功率,但更是严重浪费电能哦.
       举例说明.我们的电源大多不是正好的27V.假如我用了交流24V输出的牛,整流滤波输出的电压约为1.2*24=29V,VCC=1/2U=14.5V除去管压降1V,正好是13.5V,与上例相同的结果:静态电流1.7A,输出甲类功率11.39W.保证有10W输出啦.如果我们增大电压,可以增加输出功率,(但有些器件参数要作适当调整了)有些朋友问,我的牛输出电压有36V交流,可以用在1969小甲上吗?分析:整流输出1.2*36V=43.2V,UCC=1/2U=21.6V,除去1V管压降,峰值电流(静态电流)I0=20.6V/8=2.6A,最大甲类输出功率就是=20.6^2/2*8=26.5W.这个可以不叫小甲了!此时静态的功耗是每声道P=43.2V*2.6A=113.4W,每个功率管的功耗是113.4W/2=56.7W!!!没有几KG的散热器是摆不平它的.双声道总能耗将有250W以上,质量优秀的牛,功率可以取300W,不必盲目加大,牛发热是正常现象,只要不烫手,一般无问题.因为甲类功放,静态机器的功耗就是最大功耗,不管你音量开多大,就是要消耗你二三百W的功率.如果你的牛是45V交流输出,静态电流调2.6A,甲类输出是多少呢?还是26.5W,不会增大,但空载功耗可是大大增加了,你的散热器可能要弄几十KG了,所以有专家指出,DIY甲类功放的极限是40W~50W,再大,电源消耗不说,散热我们也做不好.
因此,我们在做小甲之类的功放时,不要盲目用大牛,高压.你选了交流40V的牛,又因为发热太大,静态调成300MA,那此时的甲类输出比小甲还小得多,半瓦都不到啦,当然,300MA的功放肯定不是甲类,而是甲乙类功放了.
     结论:JHL1969最恰当的电压是交流24V,直流30V左右才能保证10W甲类输出,但同时要保证静态电流达到1.7A!如果是4欧音箱,电压要降低,电流还要调大,请朋友们自行计算.
     另外,当我们调试静态电流到2.6A时,一对大功率管行吗?如果我们能做好散热,热阻足够小,风冷甚至水冷,是完全可以的.多管并联是为了把热源分散,实质也是减小热阻来保证良好散热.
     看来小甲大甲不管什么甲,做好散热是首要任务!
     以上纯属一家之言.抛砖引玉之举而已,欢迎大家一起讨论,提高认识.

hy1635

看了帖咋没人回呢?说错了来拍呀

P800W

同意LZ的理解，与本人一致，只是最后的一段：“另外,当我们调试静态电流到2.6A时,一对大功率管行吗?如果我们能做好散热,热阻足够小,风冷甚至水冷,是完全可以的.多管并联是为了把热源分散,实质也是减小热阻来保证良好散热.”本人不尽同意。
本人理解为：考虑多少管并联，应根据计算出的静态电流，考虑末级功率管单管的放大线性区Q点，从而计算出适当的并联的数量，尽量的使每个功率管工作在最佳的工作区域，而不是随意的进行单管或任意多管的并联。

xlf0602

计算方法有误。
HOOD1969是推挽电路，当静态电流是1.2A时，其输出的峰值电流理论上的可能值是2.4A！
如果静态电流取2.6A，不考虑电源电压的因数，8欧负载时可输出百瓦以上的甲类功率了。

hy1635

请问:峰值电流是2.4A,在8欧负载上的峰值电压是多少?我以为是:2.4*8=19.6V.对吧?那么峰峰值电压又是多少?19.6V*2=39.2V,二十多V的电源,可能提供近40伏的峰峰值电压吗?假设是正弦波输入.可能大家都有一个误区,以为输出电容的作用会使加在负载上的电压变得比电源电压还高.静态电流1.2A,正半周电流最大值1.2A,负半周电流最大值也是1.2A,峰值电流就是1.2A,不是峰峰值.2.4A应该是峰峰值!欢迎大家讨论!有点年纪的烧友应该记得,二十年前的OTL电路,24V电压,8欧负载的输出功率,大多只标5W,而且还是甲乙类的,一般静态电流20MA,基本是乙类电路.甲类电路不会比乙类输出更大的功率,只会是更低的效率,更大的功耗!

xlf0602

你还没真正理解这个问题。一个放大器的理论最大输出功率与它是甲类还是乙类无关。
请你注意这一点：对于推挽放大器而言，其甲类的最大峰值输出电流理论上是静态电流的二倍！！！

hy1635

原帖由 xlf0602 于 2009-2-18 00:12 发表
你还没真正理解这个问题。一个放大器的理论最大输出功率与它是甲类还是乙类无关。
请你注意这一点：对于推挽放大器而言，其甲类的最大峰值输出电流理论上是静态电流的二倍！！！

首先,谢谢您参与这个正误讨论!!!
关键就是你这句"其甲类的最大峰值输出电流理论上是静态电流的二倍！！！ "不知是哪位高人推导出来的理论,以致人云亦云者不计其数,二倍的静态电流是什么东西输出给负载的呢?从何而来?二个输出管同时给负载注入最大电流?画个波形图分析一下就知道到底应该如何了.我说的是正弦波输出功率,如何是所谓的音乐功率或者方波功率,另当别论.您所说的,2.6A静态电流,可以输出上百瓦的甲类功率.都知道10瓦的甲类听感,可以顶50W的甲乙听感了,如果是100瓦的甲类,多吸引人啊?要2.6A静态电流,五并功率管应该可以做到了,也不是难事啊.为什么没人DIY个100W甲类功放呢?可见不是容易的事.
看到青铜剑侠朋友发了一个帖子,非常不错,大家可以去看看.http://bbs.hifidiy.net/viewthread.php?tid=198558&extra=page%3D2

LAOQIANG

我做的甲类，调试中都串电流表，在输出大的时候，电流反到下降。（曾看过一文章，说过甲类在超过额定甲类功率时，电流是会下降的）不知对否？请上面的高人解释下。

millwood

原帖由 hy1635 于 2009-2-18 00:21 发表


首先,谢谢您参与这个正误讨论!!!
关键就是你这句"其甲类的最大峰值输出电流理论上是静态电流的二倍！！！ "不知是哪位高人推导出来的理论,以致人云亦云者不计其数,二倍的静态电流是什么东西输出给负载的呢 ...

xlf0602 is right about this.  and the theory behind it is fairly elementary: in a push-pull Class A design, the current output from the positive half or the negative half swings from 0 to 2x of its idle current.

when the positive half swings to its maximum of 2x idle current output, the negative half is at its minimum of 0 amp. so the total output current on the load is 2x of the idle current.

in reality, due to non-linearity, the swing is considerably less. For example, 1.2x - 1.3x of idle current is fairly common for JLH1969.

now, the above discussion is on the output capability. how much current an output stage CAN output depends on a lot other factors and typically differs from how much current that output stage WILL output - which is your confusion.

millwood

supply rail voltage is usually determined by your transformer and is fixed.

what you can change is the idle current. so the right question should have been, given my transformer, what is the right idle current?

here is a rough calculation.

let's say that you have a 27vac transformer. the DC output is about 27vac*1.3=35v. assume that you use bjt output devices and the saturation voltage is 1v, the maximum voltage swing on the load is then 35/2-1=16.5v.

further, we are designing for a 6ohm load (fairly typical for an 8ohm nominal impedance speaker), the peak output current is 16.5v/6ohm=2.5amp.

that means the idle current is 2.5amp/1.3x=2amp, assuming a push-pull output stage with a 1.3x multiplier.

each device will dissipate about 2amp*17.5v=35w. That's about the limit for a to247/to3p device rated at 100w dissipation (at 25c).

the whole amp dissipates about 35wx2=70w, and you for all likelihood will need a 100w transformer (27vac*2.5amp).

the output power is 2.5amp*2.5amp*6/2=20w rms. or total efficiency of 25w rms / 70w rms = 30%.

millwood

a big assumption in the above calculation is that we are using bjt transistors, and as a result run the amp in Class A.

if you use mosfets output devices, you have the option to run the output in Class B, and idle the output devices at much lower current levels (typically 100ma).

however, mosfets have much higher saturation voltages (4-5volt typically), so you will likely need to run the amp at higher supply voltage.

here is a quick calculation, assuming that we generate the same output voltage on the same load, but with mosfets.

to output 16.5v on a 6ohm load, the mosfets should sustain 16.5v+5v saturation voltage = 21.5v, or 43vdc supply rail. That means 43vdc/1.3=33vac from yourpower transformer.

assume that we idle the mosfets at 100ma, each device will dissipate about 21.5v*100ma=2.2w, or 5w per amp. far less than a typically to220 device can take. So an IRF540 class mosfet will work perfectly here.

as you can see, with mosfets you dissipate less than 20% of the heat generated by bjts.

鳄鱼

LZ的功率计算方法是错误的！静态功耗和输出功率有关系吗？乙类的静态功耗很小，那么输出功率也很小？

hy1635

对,超过甲类,电流可能会下降,原因是推动级静态电流不足测试中点会发现电流变化的同时,中点电压明显改变了.

hy1635

甲类输出功率完全取决于静态电流,如果静态电流为0,甲类输出功率也为0.工作在乙类了.乙类输出功率与工作电压和负载阻抗有关.基本估算公式是P=UC^2/2RL.式中UC为+ - N伏的电源电压.实际比算出的还要小些.甲类乙类可能输出的最大功率都可以用此式估算.

hy1635

请画一个等效电路来说明输出级如何向负载提供静态电流二倍的峰值电流的

幻木木

lz你这个计算公式错了吧！静态电流调大和你输出功率不是同一回事吧！在调大电流一起提高电压的情况！输出功率大起来是可能！

posxia

我也一直用楼主的方法计算，但是现在越来越怀疑这个方法是否有错误，原因：
1、比如PASS A3，静态电流2A，PASS标出的功率是30W 8欧姆。难道PASS为了推销他的机器也搞虚标功率？

2、最近看到一个改HOOD的作者关于甲类功率的计算公式，虽然看不懂，但是明显看到与电源电压有关系。


另外。HOOD是推挽吗？怀疑，原因：
1、如果是推挽，静态电流1.2A，输出功率只有10W，按道理怎么算都少。
2、请看HOOD文章中的一个简图,从这里看不出来有任何推挽的痕迹。
3、另外还有一篇文章The JLH Class-A Output Stage Single-ended or push-pull 中作者虽然没有明确回答到底是单端还是推挽，但是把HOOD的工作原理已经写的很清楚，可惜菜鸟，E文太差。看的不是很明白，也许它既不是推挽也不是单端，而是象PASS一样采用了动态恒流源。

虽然看E文看的人抓狂，但是还是有收获，那就是HOOD的功率管需要配对。

幻木木

LS说对了！

xlf0602

首先，我要把我在四楼回复里的“对于推挽放大器而言，其甲类的最大峰值输出电流理论上是静态电流的二倍！！！”这句话改成“对于推挽放大器而言，在其最大输出功率范围内，其甲类的最大峰值输出电流理论上是静态电流的二倍！！！”才精确。
至于你说为什么甲类放大器的最大峰值输出电流是静态电流的二倍（注意前提：1--是推挽机；2 --在最大输出功率范围内），不想画图，叙述一下吧：
假设一纯甲类推挽放大器输出级的静态电流是I（为方便讨论，以理想放大器为例），那么在动态时，当一只输出管的电流减少到趋近于0时，这只管的电流减少量约为I。与此同时，根据推挽放大器的工作原理，另一只输出管的电流就会等量上升，于是另一只输出管的电流就变成了I+I=2I。这时，前面说的那只管已趋近截止，这2I的电流楼主你认为能流向哪里去呢？
至于有人怀疑HOOD1969放大器是不是推挽放大器确实让我感到意外，JHL放大器就是C-E倒相的推挽放大器，数十年前就有定论，毋庸置疑。

millwood

原帖由 hy1635 于 2009-2-18 09:14 发表
请画一个等效电路来说明输出级如何向负载提供静态电流二倍的峰值电流的

if you really need someone to show that to you with a chart, you shouldn't be talking about jlh1969's idle current, .

here is essentially the jlh1969's output stage: the driver is loaded with a constant current source (the bootstrap network in the origial jlh1969 does that), and the output transistors are current-coupled to the driver.

we are going to make some simple assumptions:

1) Q2 and Q3 are beta matched. so beta2=beta3=beta.
2) for each transistor, its emitter current and collector current are the same. essentially, we are assuming that beta2 and beta3 are sufficiently large.

take a look at point A. it must be true that at any point, I0=Ib2+Ib3.

for point B, it must be true that I2=I3+Il (with Il the output current).

at idle: Il=0 so I2=I3, or beta2*Ib2 = beta3*Ib3, since beta2=beta3, ib2=ib3 = 1/2*I0. or I2(idle)=I3(idle)=beta*1/2*I0.

at maximum positive half: I3=0 and Il=I2=beta2*Ib2=beta*Ib2. That means Ib3=I3/beta3=0, and Ib2=I0, or Il=beta*I0=2*(beta*1/2*I0)=2*I2(idle).

thus, the maximum output current from a jlh1969 (push-pull) topology is 2x of its idle current.

hopefully that's not too complicated for you.