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本帖最后由 patch 于 2016-2-5 11:08 编辑

   u=Um · sinωt         i=Im · sinωt
u、i:电压、电流的瞬时值。
Um、Im:电压、电流的峰值(极大值)、或振幅。
ωt:角频率。
      
       U(Urms)=Um/√2 ≈0.707107 Um
   I(Irms)=Im/√2 ≈0.707107 Im
     Um=√2U(Urms)≈1.41421 U(Urms)
           Im=√2I(Irms)1.41421 I(Irms)
U(Urms)、I(Irms) 电压、电流的有效值。
  
  Uave=Um · 2/π≈0.636620 Um
       Iave=Im · 2/π0.636620 Im
         Uave=U · 4/(π√2)0.900316 U
     Iave=I · 4/(π√2)≈0.900316 I
Uave、Iave 电压、电流的平均值。
           乙类推挽放大器的(理论)效率:π/4≈78.5398%;
    甲类推挽放大器的(理论)效率:50%。


例1:100W  8Ω
乙类推挽功率放大器
计算:有效值电压U=√(100W×8Ω)=20√2;
        峰值电压 Um =√2U=√2×20√2=40V;
   所需电源电压±40V;
   有效值电流I=√(100W)=2.5√2A;
   平均值电流Iave=I · 4/(π√2)≈0.900316×2.5√2A≈3.18310A
  电源消耗=40V×Iave≈127.324W
       管耗=电源消耗-输出功率127.324W-100W=27.324W
       效率=输出功率电源消耗=100W÷127.324W≈78.5398%


例2:100W  8Ω甲类推挽功率放大器
计算:有效值电压U=√(100W×8Ω)=20√2;
        峰值电压 Um =√2U=√2×20√2=40V;
   所需电源电压±40V;
   有效值电流I=√(100W)=2.5√2A;
  平均值Iave=I · 4/(π√2)0.900316×2.5√2A≈3.18310A          峰值电流Im=Um =5A
      静态电流I=Im/2=2.5A
      静态电源消耗(管耗)=I×40V ×2 =200W;
  输出100W时电源消耗=静态电源消耗=200W;
  输出100W时管耗=输出100W时电源消耗-100W=100W;
      






补充内容 (2018-2-26 09:56):
既然是常数,当然都是理论值,不考虑饱和压降,驱动电流。

补充内容 (2019-1-29 22:53):
回答坛友的问题:为什么搞那么大字,因为不会用下标,权宜之计。

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发表于 2016-2-4 17:18 | 显示全部楼层
Uave和Iave是什么?如果是指平均电压和平均电流的话,交流电压和电流的平均值都是0

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发表于 2016-2-4 18:39 | 显示全部楼层
楼主继续科普
顺便再给一个乙类的最大管耗

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 楼主| 发表于 2016-2-4 20:12 | 显示全部楼层
ss0009671 发表于 2016-2-4 18:39
楼主继续科普
顺便再给一个乙类的最大管耗

例3:电源电压±40V,乙类推挽放大器的最大管耗是40.5284W,此时输出功率也是40.5284W。
  最大瞬时管耗是发生在输出电压瞬时值为20V时,此时最大瞬时管耗是(20V×20V)=50W。


补充内容 (2016-3-12 20:26):
  40.5284W的功率是末级的总管耗,单独上臂或下臂的管耗是:40.5284W/2=20.2642W;如果功放是两并管,每个管的最大平均管耗是:10.1321W,每个管的最大瞬时管耗是:50W/2=25W。

补充内容 (2021-11-6 11:06):
最大瞬时管耗发生在输出电压是电源电压的1/2时。

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发表于 2016-2-4 21:11 | 显示全部楼层
patch 发表于 2016-2-4 20:12
例3:电源电压±40V,8Ω乙类推挽放大器的最大管耗是40.5284W,此时输出功率也 ...

你说得对。
另一个更有意议的事情是乙类功放工作在不同输出功率時管耗不同。
输岀額定功率時管耗並不是最大。
Class B dis.JPG

相关计算如下
class B-2.JPG

class B-1.JPG

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 楼主| 发表于 2016-2-4 22:04 | 显示全部楼层
sepher 发表于 2016-2-4 17:18
Uave和Iave是什么?如果是指平均电压和平均电流的话,交流电压和电流的平均值都是0

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 楼主| 发表于 2016-2-5 09:52 | 显示全部楼层
patch 发表于 2016-2-4 20:12
例3:电源电压±40V,8Ω乙类推挽放大器的最大管耗是40.5284W,此时输出功率也 ...

补充:乙类推挽放大器在输出正弦波峰值电压为电源电压的63.66%时产生最大管耗,这时的输出功率等于最大管耗

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发表于 2016-2-5 12:50 | 显示全部楼层
好了,图标数据都齐活了
可以名正言顺的说明为什么建议集成功放2030A 1875什么合适是么不合适了.
以壳温60度为限.
芯片功耗15W一下是安全的,不超极限参数也不会保护
2030A从双12V到双18V,不论4欧还是8欧,都可以妥妥的不超过输出极限参数,也不会冒烟. 1875也一样.
但是,一般使用1875就是看中它能比2030A高得多的工作电压,双25或双28,在壳温60度时,强烈建议只推8欧,不要想什么6欧4欧,芯片功耗22-25W对to220封装的1875,早就保护了.

象2009 3886 7293这些封装.60度壳温功耗可以达到35W以上.要超越40W,那就得再降壳温加强散热了.

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发表于 2016-2-5 16:29 | 显示全部楼层
辛苦了,给力。理论功底深,道出了好多常识,好多人会不自在的。能否就功放的实际设计做以解释,如额定100W而实际电源电压为直流55伏左右,还有多管并联时,电压、功率等参数,让大家明白

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发表于 2016-2-5 17:04 | 显示全部楼层
本帖最后由 ss0009671 于 2016-2-5 17:06 编辑
wqs99999 发表于 2016-2-5 16:29
辛苦了,给力。理论功底深,道出了好多常识,好多人会不自在的。能否就功放的实际设计做以解释,如额定100W ...


额定100W有不同理解.
1 持续正弦波输出且失真在特定范围里的最大输出
2 短时间正弦波输出且失真在特定范围里的最大输出
3 短时间正弦波输出且失真在特定范围里(比如10^)的最大输出
虽然第一种才是正规的,但特定场合下有歧义的 2 3 都算数
以家用(非专业功放)来说,楼主已经给出的理想化的理论数值. 如果电压级 电流级高低压供电.电流级2级达灵顿.额定功率输出需要电压双42V.倒置达灵顿需要双41V. 再加上发射极电阻上的损耗(假如是0.22 峰值5A)1.1V.分别是43.1V和42.1V.
这个数字是持续最大输出是需要的电压.一般整流滤波电路的输出电压.电源好些跌落的少些,差些的跌落的多些.加上去反推就是轻载的电压了.再加上整流损耗.除以根号2就是变压器需要的的额定输出电压.实际空载电压好点的变压器再加个5%,差些的再加个10%.

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 楼主| 发表于 2016-2-5 22:38 | 显示全部楼层
   2/π=0.636,619,772,3… …  这是一个有趣的数字:
   1、正弦波的平均值是峰值的2/π倍;
   2、在乙类推挽放大器中,当输出正弦波的峰值电压等于电源电压的2/π倍时管耗最大,此时:输出功率=管耗
   3、在RC回路中在经过τ时间电容C上的电压充到最终电压的2/π倍。
… …

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谢谢!

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这只是理论计算,可以肯定的是40V电源绝对不能再8欧负载上输出100W功率。

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