扬声器使用的安全打开方式--来自丹拿公众号

fhc7867

原创 丹拿 丹拿Dynaudio 2021-12-16 18:29

作为丹拿的技术人员，已经数不清多少次被热情的客户问到这个问题了。似乎每个大音量爱好者都希望得到厂家的保证，无论他们在任何级别的音量播放任何音乐，他们的功放都不会关机，他们永远不会烧毁单元。但是，这样的保证无法给到。因为在使用不当的情况下，扬声器很容易受到损害。
例如，扬声器的制造商可能将扬声器评为“150 瓦”，但是使用 100 瓦的功放、50 瓦的功放，或者每声道 350 瓦的独立功放仍然都有造成损坏的可能。如果您下定决心，烧毁任何扬声器都也并非不可能的任务。如果您的扬声器的额定功率为 100 瓦，而您的功放的每声道额定功率为 100 瓦，依然无法完全保证扬声器的安全。
大多数人都知道扬声器如何工作的基础知识：常见的动圈单元（低音单元、中音单元、高音单元；音盆和球顶）具有磁铁结构、音圈、振膜、框体和悬挂组件。音圈由用铜（较少使用铝）线包裹的管状“音圈骨架“组成。当电流（来自功放的信号）施加到音圈时，会产生磁场，从而成为可变电磁铁。音圈在音圈间隙中上下移动，移动由悬挂件（定心支片和悬边）连接的振膜，传播声波。低音频率需要更多的音盆面积和运动距离（偏移）。高音扬声器需要更小的磁铁和音圈，以及更小的振膜来再现更高的运动频率。
当我们期望功放或扬声器的性能超出其能力时，问题就开始了。要播放更大声的音乐，单元的悬架、音圈和振膜部分需要更多的运动。扬声器演奏得越卖力，音圈内产生的热量就越多，在某些时候，将超过音圈运动和/或散热的能力。单元的故障可能来自音圈的物理变形（因受热而变形），这将导致驱动器故障，或者在某些情况下甚至是音圈线像保险丝一样因受热而烧断。扬声器就此沉默无声。
扬声器系统的功率承受能力取决于许多因素。首先，特定声音的持续时间是多长？音乐由一系列“峰值”组成，虽然大部分时间您可能平均使用 1 到 10 瓦的功率来聆听，但表现峰值声音可能需要10到20倍的功率。
一个可以在某个频率承受 300 瓦峰值功率（很短的持续时间内）的扬声器，可能无法在同一频率下承受超过 50 瓦的持续时间为 10 秒的功率。
处理位于单元频率极限附近的音符，可能无法像处理频率范围中心的音符那样优雅。一个 12 英寸的低音单元可以很好地处理 200 赫兹的音符，但它处理 25 Hz的音符就十分费劲。如果绘制扬声器在 20 赫兹 至 20,000赫兹范围内的功率承受图表，承受能力会因频率而异，并且差异巨大。
高音单元可以承受的功率要少得多，因为相比低音单元，在其可用范围内需要的能量要少得多。查看高音单元的规格，可能会发现即使是制造商标称的额定功率也不能说明全部情况。
例如，一款售价 3,250 美元的某品牌高音单元标称瞬时功率150 瓦，长期可承受 55 瓦功率。再来看一下长期被认为是高音之王的丹拿 Esotar T-330 D高音的参数：瞬时承受功率（持续10毫秒时间）为惊人的 1000瓦，长期IEC承受功率大于等于130瓦。
而市场上售卖的普通万元级别的扬声器，使用的典型高音扬声器额定功率可能为仅仅为25 瓦。这应该引起大家的注意，因为厂家一般不会单独标注高音单元的功率承受能力。相比扬声器的整体功率，高音单元的承受功率要小得多，也就更容易由于不当使用造成损坏。
常见的扬声器功率承受数字参数，在现实世界中并不会有太多帮助，因为可能造成损坏的变数太多了。丹拿的技术人员经常面临如何评估扬声器功率处理的问题，这是一个非常严肃而且有既定标准的工作。一些低端扬声器制造商倾向于脱口而出一个任意的“1,000 瓦”来夸大功率承受能力，而实际上此类扬声器很难承受 50 瓦的连续功率。
想像一下自行车骑行，我们可以将其类比成为功放推动扬声器发声。三届环法自行车赛冠军格雷格·莱蒙 (Greg LeMond) 表示，职业自行车手只能持续 45 秒的全力以赴，并可能产生高达 1,500 瓦的功率。通常，这会发生在冲刺阶段中。环法自行车赛的一个阶段可能需要六个多小时，自行车车手平均输出功率在 200-300 瓦之间。
这如同扬声器和功率放大器，随着持续时间的缩短，功率输出可以更高。对于骑自行车的人来说，无氧阈值是对氧气的需求超过运动员可以吸入和处理的，并且乳酸在肌肉中积累的速度比其消散的速度要快。对于扬声器来说，极限阈值意味着音圈位移超过其极限 (x-max)， 和/或音圈中的热量无法足够快地消散。（X-max 通常是指音圈从静止位置沿一个方向可以线性移动的最大距离，以毫米表示。）
当单元被过度驱动时也会发生功率压缩。随着音圈变热，其导线的电阻增加，单元的灵敏度降低，从而加剧了问题。驱动已经发生功率压缩的扬声器越用力，它的响应反而越小。较轻的功率压缩会使音乐的动态变小，但严重的压缩会使音乐变得刺耳、失去动态，此时的失真度非常高。
您可能听说过功率太小会更快更容易的烧毁高音单元，这并不完全确切。通常，当扬声器损坏时，原因是大功率播放持续时间过长，或者使用超大音量播放即使很短的时间。
关于“功率太小会烧毁单元”的说法，通常发生于当功放被驱动到超过极限，发生"硬削波"时，产生的失真具有更令人讨厌的高频谐波，此类谐波具有很大的高频能量，因此更容易损坏高音扬声器。术语“削波”来自信号在示波器上的可视化：波形的顶部看起来变平、压缩或“被剪掉”。
虽然丹拿会推荐使用具有低阻抗功能的大功率放大器，但过度驱动扬声器仍然是损坏它的最快方法。当超出功率输出能力时，放大电路会产生大量奇次谐波，可能导致高音单元音圈过热而烧毁。
当今大多数功放的额定输出功率为 8 欧姆，并且由于电流输出限制，它们难以在降低阻抗的情况下大幅提高功率输出。问题是很少有扬声器是恒定的 8 欧姆负载。大多数 8 欧姆扬声器在某些频率时，阻抗会下降到 4-6 欧姆；而系统共振频率时可以测量高达 20 欧姆或更高。您不仅不知道您的扬声器实时可以承受多少功率，您也不知道您的功放在该频率下可以提供多少功率！
来看一下更糟糕的一个使用情景：你的系统中使用均衡（EQ）吗？请记住，当您在某个频率增加 3 dB音量（轻微可察觉的音量变化）时，将增加一倍在该频率下使用的功率，更有可能使放大器或扬声器产生失真。均衡倾向于应用于频率响应范围的两端：正是最有可能造成损害的频率区间。
例如，如果您在 10 k赫兹频率提升 12 dB，则您现在使用的功率是原来的 16 倍。如果在添加均衡之前峰值为 25 瓦，增加 12 dB后现在需要 400 瓦。很难想象有什么高音单元和功放，能承受400瓦的功率而不失真甚至烧毁。
那么，如何避免均衡功能损坏扬声器呢？答案很简单：尽量不使用均衡功能提升音量，而是用于剪切波峰（降低音量）。
除此之外，也请不要在高于异常的音量水平上聆听，尽可能避免大声播放重低音音乐。如果可以，请坐得离扬声器更近一些。每次与扬声器的距离“减半”，您就会获得大约 6 dB 的动态余量。请使用更高功率和更好低阻抗能力的独立功率放大器。如果输出音量对您来说最重要，请考虑较高灵敏度的扬声器。
如果您在高音量下聆听并且将其音量调高，但是声音不会变大，那么这时已经超出了系统的极限：放大器或扬声器或两者都在压缩和失真。

fhc7867

讲的很透~

jiachangchun

用1875推15寸的150瓦的喇叭，相信怎么推都不会烧，因为相差的太多

csdmq

jiachangchun 发表于 2021-12-18 20:35
用1875推15寸的150瓦的喇叭，相信怎么推都不会烧，因为相差的太多

会烧的，不信你试试

tjtz886

jiachangchun 发表于 2021-12-18 20:35
用1875推15寸的150瓦的喇叭，相信怎么推都不会烧，因为相差的太多

这个真的容易烧，因为大音量情况下，很容易削波，削波其实就是你有一部分是方波脉冲，等于是给扬声器加的直流信号，这样音圈发热更快。

csdmq

tjtz886 发表于 2021-12-19 02:12
这个真的容易烧，因为大音量情况下，很容易削波，削波其实就是你有一部分是方波脉冲，等于是给扬声器加 ...

没错，文章里特意强调了这个问题

但文中说的是功率不足容易烧高音单元

150W的低音喇叭，除非功放烧了，功放直接输出电源的直流

jiachangchun

csdmq 发表于 2021-12-18 21:29
会烧的，不信你试试

把功放弄烧了吧

jiachangchun

tjtz886 发表于 2021-12-19 02:12
这个真的容易烧，因为大音量情况下，很容易削波，削波其实就是你有一部分是方波脉冲，等于是给扬声器加 ...

那我直接给功放输入方波是不是会烧毁喇叭啊

hzh

RE:大多数 8 欧姆扬声器在某些频率时，阻抗会下降到 4-6 欧姆

比如？