功放使用开关式电源时的电流和功率的需求

WRONGWAY_CN1 · 发表于 2013-12-18 13:26

首先声明，我并非卖电源的，只是将平时悟出的关于功放使用开关式电源时的电流和功率的需求谈谈，给DIYER们一个参考。
我分析的重点，其实在于数字式功放，因为普通功放很少用开关电源，而数字式功放用开关电源比较多，当然我后面的结论也适合普通功放。
数字式功放，有环保节能的优点，在当今频频发生雾霾天的情况下应该大力提倡，但许多人都认为数字式功放声音不好，所以把它摒弃在Hi-Fi大门之外，其实它很大一部分原因是给开关式电源害的。
在这里可能许多人都认为我对开关式电源持否定态度，但是其实我对开关式电源持肯定态度，只是认为许多人没有选对开关式电源。

tsyg99 · 发表于 2013-12-18 13:31

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WRONGWAY_CN1 · 发表于 2013-12-18 13:35

开关式电源，有开环和闭环两种，开环的电压-电流特性，其实和变压器加整流管的特性差不多，在电流增大时电压会下降，所以也不能算是完美的电源。这种电源淘宝上有卖，但是数量较少，由于是小批量生产，成本也比较高。

WRONGWAY_CN1 · 发表于 2013-12-18 13:48

还有一类就是闭环式的，这种电源往往采用集成电路控制，电压稳定性好，同时又有超压和限流保护，可以说是一种比较完美的电源。较常看到的是笔记本电脑的适配器，LED的驱动器等开关电源，这类电源生产量大，成本低，许多数字功放就借用这种电源。照理说使用这么完美的电源，功放的音质应该很好，但是恰恰是限流保护影响了音质。

lck88lck · 发表于 2013-12-18 13:58

并非卖电源的，说这话有什么意思呢？
开关式电源一般人很难DIY的，好的开关式电源比变压器还要贵，坏了连渣都没有了，变压器可靠性好得多，烧坏了还有烂铜烂铁的。
数字式功放节能不等于用开关式电源节能，开关式电源比电源变压器省不了多少的，没看出有什么优势。

WRONGWAY_CN1 · 发表于 2013-12-18 14:00

为什么这么说呢？我们先来看一下功放具体波形图：
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我们平时说的功率，实际上是有效值，实际正弦波的峰值电压，是有效值的1.414倍，瞬时功率是有效功率的2倍，所以功放瞬时输出功率最高峰应该是有效值2倍。

WRONGWAY_CN1 · 发表于 2013-12-18 14:21

在功放瞬时提供有效值2倍的功率时，电源应该也提供如此的功率，譬如你的功放设计功率是50W+50W，那么瞬时应该提供200W（其实还应除以一个效率，数字功放效率比较高，一般功放效率低，还应提供更高的功率），一般变压器+整流管电路这时可以供出，但电压会降低，靠电容蓄能给出（当然音质肯定受点影响）。但是闭环电源如果设计时候没有能提供这么高的功率，直接就保护了，这时电压是断崖式的下降，肯定对音质有巨大的影响。

tsyg99 · 发表于 2013-12-18 14:35

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WRONGWAY_CN1 · 发表于 2013-12-18 15:04

其实开关式电源光说功率是不够的，因为一般开关式电源都是标注电流的。所以我再进一步说开关式电源的电流。一般变压器标注的是视在功率，单位是VA，它的意思应该是在这种功率情况下可以长时间工作而不超过温升指标，短时间内可以提供数倍的功率，但是闭环式开关电源的电流其实是极限值，超过5%就保护了。
再来看一下数字功放的波形：

数字功放就是一直处于开-关状态，所以它导通时的电流应该就是I=V/R，我们拿TA2024举例，它的一般电压取12V，喇叭阻抗取4Ω，I=12/4=3A。双声道应该是6A。
如果开关电源电流没有6A，我断言它的功率肯定达不到标称功率。我看淘宝上一个很有名的TA2024的成品功放，也就提供3A的一个开关电源，按照理论上说，只有标称功率的1/4。
刚才有人跟我说：开关式电源比电源变压器省不了多少的，没看出有什么优势。其实开关电源优势主要是在低压大电流，传统的变压器+整流管能提供12V6A的稳定低压？

WRONGWAY_CN1 · 发表于 2013-12-18 15:06

稳定电压？

WRONGWAY_CN1 · 发表于 2013-12-18 15:21

数字功放（包括晶体管功放）现在比较多的一般有两种方式，一种是BTL方式，单电源的，一种是OCL方式，双电源的。BTL方式如果采用闭环式开关电源，按照我前面的说法，应该是取最大输出功率的两倍。而OCL方式有一正一负两个电源，它是轮流工作的，我看有人说用两个电源串联，这没有什么不可以，但是单个功率电源功率不能降低，譬如你是100W+100W的功放，那就要400W+400W的开关电源。所以如果用闭环式的开关电源，功放形式还是BTL比较省。

WRONGWAY_CN1 · 发表于 2013-12-18 15:32

所以现在可以很简单的给出开关电源电流的计算方法：电流I=（电源电压/喇叭阻抗）X2X声道数。就像刚才说的，譬如你是TA2024，电源是12V的，喇叭阻抗是4Ω的，一定要买6A的开关电源，千万不能省，这种电源一般好像铁壳的，供LED驱动的比较多。坛子里现在做广告的比较多，所以我先声明不是卖电源的，以免误解。

WRONGWAY_CN1 · 发表于 2013-12-18 15:50

写这篇文章的原因是最近搞了一个数字功放，TDA7498E，号称在36V的电压，4Ω的负载下可以达到160W+160W的输出，我估摸了一下，如果真要达到这个功率，使用开关电源应该是640W，或者是36V18A。还好我的喇叭是8Ω的，所以按照计算，我的电源应该是36V9A的，或者是320W的（8Ω的情况下是80W+80W），我购买了一个36V10A（360W)的开关电源，目前功放板和电源都已到位，电源接上以后空载已试了几个小时。

WRONGWAY_CN1 · 发表于 2013-12-18 16:20

按照出售TDA7498E板子的老板说法：“不建议配备开关电源，表现为力度和密度欠缺，低音一放就收，很散。建议配套用变压器做电源或者我店的配套电源，效果完全不一样。”这个原因其实就是配的开关电源电流太小，当低音峰值过来开关电源开始保护，在峰值以后电压跌落，听起来就是一放就收。不过老板卖出来配套的也就是120W 6.8A 19(18,5V) 开关电源，远远达不到160W+160W水平，估算也就最多30W+30W的水平。