关于甲类功放的一些计算，看对不对

ltj-818 · 发表于 2012-10-20 00:41

本帖最后由 ltj-818 于 2012-10-20 00:44 编辑

前几天发布了”2x20w小甲电路和PCB”的一个贴子，又在另一位朋友的贴子里和一位朋友讨论了甲类的功率问题，但最终也没个所以然，因此单独开个贴专门讨论下这个问题。
针对推挽式甲类来说哈(单端效率实在太低了，推耳机还可接受)
先说说我对纯甲类的理解:
在信号放大的过程中，任何参与信号放大的晶体管都应该有电流通过，而不会出现截止的情况，而且，为保证更低的失真，还要避开非线性区。
在前两天的讨论中，有朋友提出:纯甲类的静态电流应该设置到该晶体管线性区的中点，那静态电流且不要数A啊？这点我不敢认同。
还是以我那个贴子的设计来说吧:
要求:20w/8R纯甲类，静态功耗尽量小点。
计算:
1、电流级电源电压
输出到嗽叭的电压有效值为
U=√(p*R)=√(20*8)=12.65V，峰值为
Up=12.65*1.414=17.89V，考虑管压降，取电源电压为Vcc/Vee=±20V。
2、静态电流
根据嗽叭的峰值电压，可得其峰值电流为
Ip=Up/R=17.89/8=2.24A
峰值电流是其中一臂全导通，另一臂接近截止时的电流，假设该晶体管是从50mA进入线性的，三并后就是150mA，那么全导通那组的总电流应为
2.24+0.15=2.39A，
我们知道，推挽甲类的特点是，根据信号的方向和大小，一臂增加电流，另一臂相应减少等值的电流，静态时，上下臂电流是相等的，我们就可取上述最大电流的一半做为静态电流，也就是I。=1.2A，每管则为0.4A。
3、静态功耗
每声道为40V*1.2A=48W，加上电压级等，可能55W-60W的样子。两声道就是120W。
4、电源
上述得出了最大电流是2.39A，考虑一定的余量，每声道最少需要3.5A以上，两声道就是7A，功率为
40*7=280W，加电压级，需300W以上！
电流级交流电压为
20/1.2=17V，就是双17V，电压级可用双24V交流，经整流、滤波稳压至±24V。
用手机写了这么多，好累啊！
迎接各位砖头盖楼！

wood2k · 发表于 2012-10-20 00:43

我一直是依葫芦画瓢，还真没算过这么详细！！！

ltj-818 · 发表于 2012-10-20 00:47

还有就是推动管管射极电阻的确定了

heliance · 发表于 2012-10-20 01:46

看似搞懂了其实不然

明确的告诉楼主静态电流理论值不得小于1.5811388301......(一个通道)

heliance · 发表于 2012-10-20 01:50

±20V做输出级工作电压要输出20W的甲类功率是不可能的

想学维修 · 发表于 2012-10-20 01:56

楼上的还没睡啊，进来学习，楼下继续补充...

heliance · 发表于 2012-10-20 02:03

都没睡...呵呵

yaoyili · 发表于 2012-10-20 02:06

估计楼下的也没睡呢。

xmy71xmy · 发表于 2012-10-20 06:37

睡醒了，做好早操上电脑。

zhyhua · 发表于 2012-10-20 07:50

本帖最后由 zhyhua 于 2012-10-20 07:53 编辑

回复 1# ltj-818
楼主，向你请教下，计算甲类时候为什么一定要多对一起，假定音箱已经固定使用8欧，那么一对管子的输出内阻完全能应付。比如使用A1943/C5200，这个管子额定120W，200MA到8A内都是曲线都是一条直线，应付20W 8欧一对管子应该没有任何问题，假定设置静态功耗2A，供电20V，那么大管静态功耗也只有20x2x2=80W,(先假设单声道）。但是并2 对就翻倍了
比如甲乙类，我知道一对管子应付8欧音箱没问题，如果要推4欧那么需要更低的输出内阻，一般双并，但是甲类是耗电大户，当阻抗固定再并对管有什么意义？
那么是不是可以理解为，如果固定8欧输出，并上去的管子其实是在空耗。但是如果降低偏置静态电流利用并联达到功耗，那是不是其实已经是高偏甲乙类的范涛。
还有个人一点理解：甲类推挽工作的时候降低静态功耗需要降低设定的偏置电压，但是当输出中点有反馈固定在中点的时候，那么当接近电源电压的信号来临的时候，另一半的管子偏置太小会出现截止还会反偏。当大管中点没有纳入反馈，那么因为中点是漂浮，理论上可以接近电源电压，对管由于工作在射随状态，BE电压就可以一直正偏。
当然利用另外的电路动态偏置那是超甲类，不在思考范围。

DIY超级高手 · 发表于 2012-10-20 07:52

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ltj-818 · 发表于 2012-10-20 08:06

本帖最后由 ltj-818 于 2012-10-20 08:10 编辑

看似搞懂了其实不然明确的告诉楼主静态电流理论值不得小于1.5811388301......(一个通道)
heliance 发表于 2012-10-20 01:46

请问:1.5811……是怎么计算的?
I=√(P/R)=1.5811……，但这个是最大甲类功率时嗽叭电流有效值啊！

ltj-818 · 发表于 2012-10-20 08:15

回复 ltj-818
楼主，向你请教下，计算甲类时候为什么一定要多对一起，假定音箱已经固定使用8欧，那么一对 ...
zhyhua 发表于 2012-10-20 07:50

多对并联是考虑可以让热量分散一点，而且可以提高电压做更大一点的功率。降低每管的静态电流，但也不让它出现截止状态，还是保证了甲类的。

ltj-818 · 发表于 2012-10-20 08:18

±20V做输出级工作电压要输出20W的甲类功率是不可能的
heliance 发表于 2012-10-20 01:50

那需要多大的电压？如何汁算出来的?

zhyhua · 发表于 2012-10-20 08:32

本帖最后由 zhyhua 于 2012-10-20 14:02 编辑

回复 13# ltj-818
还是理解不通啊，比如想设计20W甲类，那么设定8欧负载，根据功率=ixixR算出电流需要1.58A，就算一对管子完全能控制，就算留余地设定2A，20V的话单管在50W功耗完全在管子范围内，还有许多余地。至于散热完全可以强制散热比如局部铜加强制散热，比如上CPU的热管散热器。
我上面说过，假定单管如果设定电流少于计算的2.5A，中点加入反馈固定在中点的话，反向信号来临的时候还是会截止，跟多管没有关系吧。BE的电压才是决定截止不截止。
厂机是应对各种不同阻抗的音箱才使用多管并联，那是降低输出阻抗，单低静态又不截止应该是通过电路设计解决的。

dw15-630 · 发表于 2012-10-20 11:32

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ue10 · 发表于 2012-10-20 11:39

楼主分析的有道理，我想补充一下：甲类功放输出不能只按8Ω的负载计算静态电流，要考虑2-8Ω范围内。你们仔细分析下就发现问题所在了

zhyhua · 发表于 2012-10-20 13:57

如果就DIY自己用呢，是否还需要考虑2欧呢？是否可以取消并联，因为这个不像甲乙类，多并几对都没事，多并一对小甲都是上百瓦。

ltj-818 · 发表于 2012-10-20 15:06

感谢各位的关注，我也仔细想了下，确实没必要三并，但我想至少得两并吧！至于静态电流，参考了其他贴子，不能只按8R的负载计算，实际8R的嗽叭，低频时阻抗低至5-6R，则按5R计算，总静态电流达1.414A了，扣除非线性段，取1.6A是否合适？
不考虑4R阻抗嗽叭。

ltj-818 · 发表于 2012-10-20 15:13

感谢各位的关注，我也仔细想了下，确实没必要三并，但我想至少得两并吧！至于静态电流，参考了其他贴子，不能只按8R的负载计算，实际8R的嗽叭，低频时阻抗低至5-6R，则按5R计算，总静态电流达1.414A了，扣除非线性段，取1.6A是否合适？
不考虑4R阻抗嗽叭。

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