功放使用开关式电源时的电流和功率的需求

WRONGWAY_CN1 · 发表于 2013-12-20 13:03

DZXD123 发表于 2013-12-19 22:36
大电流是瞬间，开关电源加大电容是不是有改善。

所谓瞬间，对普通电源可以这么说，但对开关电源可不是这么说，因为开关电源的频率在音频以上（譬如50KHz），如果信号是一个100Hz的频率，它的一个周期就是10ms，而对开关电源来说，假如它的频率是50KHz，它的每个周期就是20us，在10ms的时间里，开关电源要完成500次放电-检测-充电的过程，怎么能说瞬间呢？再说加大电容，电容的作用就像一个蓄水池，蓄水池要外面比里面低了才能放水，如果一样平是放不出的，电容也是同理，要电压下跌才能把储藏的电放出，电容的放电公式可以这样表示：I=C*U/T，你自己去算一算需要多大电容，跌多少电压才能满足功放电流需要。

DZXD123 · 发表于 2013-12-20 23:38

太复杂，试过加太大电容开机就保护了。

jingship · 发表于 2013-12-21 09:18

LZ分析基本上是正确的, 其实没有这么多讲究, 电源就是电源, 即没有质的区别,理论上, 都可以输出足够大的电流, 只不过由于内阻的存在, 在大流流输出下, 会发热, 到一定程度下会烧, 故引入了保护的概念, 工频变压器, 开关电源都一样, 不过工频变压器用温控保险为多, 开关电源用电子零件实现. 最终限制输出都是热量问题,所以, 开关电源用于功放亦同变压器没有什么不同.
对于开关电源由于有过流保护, 故不能瞬时提供足够大的电量, 实际上所有开关电源所过流保护都有延时, 瞬间亦可以提供足够大的电量, 下面电路图中的C5,R6就起这个作用.
功放输出的电流是变动的, 理论上功放后需求电流亦变动, 但所有功放都有储能电容, 会将功放的电流平均化, 电流亦会相对稳定. 不会出现瞬间很大电流的情况

刀尖踢踏舞 · 发表于 2013-12-21 09:26

听什么音乐，开到了160W+160W的功率？？？？

jingship · 发表于 2013-12-21 09:29

DZXD123 发表于 2013-12-20 23:38
太复杂，试过加太大电容开机就保护了。

开关电源过流保护有以下几种:
1)达到保护点,限制输出电流,电源不停止
2)达到保护点,电源停止,电流降低后恢复
3)达到保护点,电源停止,电流降低不会恢复,必须断电才可恢复
对于1),2),可以直接加大电容,对于3)就要改电路才行,即要启动延时,可以改功放,亦可改电源

tsyg99 · 发表于 2013-12-21 10:05

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WRONGWAY_CN1 · 发表于 2013-12-21 12:43

本帖最后由 WRONGWAY_CN1 于 2013-12-21 12:46 编辑

jingship 发表于 2013-12-21 09:18
LZ分析基本上是正确的, 其实没有这么多讲究, 电源就是电源, 即没有质的区别,理论上, 都可以输出足够大的电 ...

这个电源我也买过，也仔细的分析了电路，保护电路的检测元件是电阻R5，通过R6，C5积分后反馈到IC的保护输入脚，R6=1K，C5=2200pf，积分常数是2.2uS，最多也就几个周期而已，和音频一个周期相去甚远。
这个电路的稳压检测元件是Q3，通过R10和（R11,R12,RP1）一堆电阻分压将输出电压反馈到Q3的基极，它的检测电压是正压+负压得到的，所以它的稳压只保证正压+负压加起来稳定，单单正压和单单负压是不稳定的，要求正压和负压的电流差不多相等才能使两者相等。
所以问题就来了，当信号是正半周的时候，正半周电流增加，这时候正压下降，电路给正压供电，但由于正负电源是一个回路的，同时也会给负极电容充电，直到两个电容的电压加起来和原来设定的一样，就是说随着信号的变化，正压和负压一直在变化（虽然总值不变），变化的大小和电容大小有关，如果电容太小，有可能上升到危险的程度！
解决的方法是尽量加大C9和C11的容量，后面我会给出我用这个电源DIY的一个数字功放，看看里面的电容有多大。

WRONGWAY_CN1 · 发表于 2013-12-21 12:56

刀尖踢踏舞发表于 2013-12-21 09:26
听什么音乐，开到了160W+160W的功率？？？？

可能你对音乐和功率的关系不甚了解，音乐的峰值可以达到平均音量的十倍甚至几十倍，所以功放的功率储备应该是平时聆听功率的十倍甚至几十倍，这个倍数和保真度有关，你可以去看看此类文章，譬如李宝善写的“高保真放大器”。

jingship · 发表于 2013-12-21 13:21

WRONGWAY_CN1 发表于 2013-12-21 12:43
这个电源我也买过，也仔细的分析了电路，保护电路的检测元件是电阻R5，通过R6，C5积分后反馈到IC的保护 ...

由于音频是交流电,有正半周就有负半周,电源输出有储能电容,故总体来讲是能保持+-电压基本相等,至于少许波动,由于现时功放是有很高的电源抑制比的,故完全无问题,c9,c11有4700u就可以工作很好了

WRONGWAY_CN1 · 发表于 2013-12-21 13:29

我用这个150W的开关电源做的一个数字功放，功放部分是TA2022，90W+90W的功率，开关电源我改动过，电源输入装了一个电脑电源拆下来的过滤器，以达到电磁兼容性要求。市电整流以后的电容加大到150uf（400V），输出的整流管也改成拆机的BYQ28E（10A）。输出经过两个磁芯电感滤波，接到8个（二手）15000uf35V电容，总容量达到12万uf，功放板上接电容处接两个80uf的EC电容。以满足数字功放高频要求。

jingship · 发表于 2013-12-21 13:33

WRONGWAY_CN1 发表于 2013-12-21 12:56
可能你对音乐和功率的关系不甚了解，音乐的峰值可以达到平均音量的十倍甚至几十倍，所以功放的功率储备应 ...

问题是平时听音乐,对于89db的音箱,1w功率,在1m处听,已有89db声压,正常交谈的声音是40-60db,60分贝以上就属于吵闹范围了.

WRONGWAY_CN1 · 发表于 2013-12-21 14:01

jingship 发表于 2013-12-21 13:33
问题是平时听音乐,对于89db的音箱,1w功率,在1m处听,已有89db声压,正常交谈的声音是40-60db,60分贝以上就属 ...

声波从辐射点输出是一个球面波，到3M就是1m的3倍距离，这时候声压只有1/3的三次方，1/27了，况且听音乐和谈话要求的响度不一样，一般室内乐就在80dB左右，交响乐的高峰甚至超过100dB，虽然一般场合不需要160W+160W，但也不能说完全不对，在大的厅堂，推动一对低灵敏的喇叭，聆听交响乐，160W+160W可能还不够了，不然为什么有些功放功率这么大呢？

jingship · 发表于 2013-12-21 14:16

本帖最后由 jingship 于 2013-12-21 14:19 编辑

WRONGWAY_CN1 发表于 2013-12-21 13:29
我用这个150W的开关电源做的一个数字功放，功放部分是TA2022，90W+90W的功率，开关电源我改动过，电源输入 ...

我的没有这样夸张,tda7293,用了2个3300u的电容,亦工作得很好了,在8欧负载下,轻松输出电压18伏交流有效值,折合每声道输出40w

WRONGWAY_CN1 · 发表于 2013-12-21 22:35

jingship 发表于 2013-12-21 14:16
我的没有这样夸张,tda7293,用了2个3300u的电容,亦工作得很好了,在8欧负载下,轻松输出电压18伏交流有效值 ...

如果在1KHz的频率下测试，可能电压起伏不大，但是我是考虑在20Hz的情况下，这时候一个周期的长度是1KHz时的50倍，而且能量往往集中在低频部分，我要百分之百可靠，所以就选了这么大的电容。

不锈钢胆 · 发表于 2013-12-22 01:26

本帖最后由不锈钢胆于 2013-12-22 01:29 编辑

WRONGWAY_CN1 发表于 2013-12-21 22:35
如果在1KHz的频率下测试，可能电压起伏不大，但是我是考虑在20Hz的情况下，这时候一个周期的长度是1KHz时 ...

我用了4只开关电源单输出的，每只输出后另加11只EC80u30V的人电容排，又加只诗碧8200uF的，晚上用耳贴在喇叭上才有一点集音，目前想再各加只8200uF水塘和L线圈

4只开关电脑源组成两组电源

jingship · 发表于 2013-12-23 09:08

WRONGWAY_CN1 发表于 2013-12-21 22:35
如果在1KHz的频率下测试，可能电压起伏不大，但是我是考虑在20Hz的情况下，这时候一个周期的长度是1KHz时 ...

20Hz正弦波时间常数7950us,半周是3975us,在没有充电的情况下,电容1000u,对应4欧,半周内(25000us)电压才跌落3db.但开关电源频率是50kHz,对应每20us充一次电,相当不到千分之一,故跌落可以忽略了,所以,我加上3300,已有足够余量,测量亦是这样

WRONGWAY_CN1 · 发表于 2013-12-23 14:39

jingship 发表于 2013-12-23 09:08
20Hz正弦波时间常数7950us,半周是3975us,在没有充电的情况下,电容1000u,对应4欧,半周内(25000us)电压才跌 ...

大哥，时间常数就是时间常数，没有半周的说法，电容1000u和4Ω的时间常数是4000us，和7950us差得远了，你至少要达到2000u才能和20Hz相当，再说3dB在频率响应上是半功率点，电压上就是0.707倍，你电压如果是32V，0.707就是降到22.4V了，我前面说得很清楚了，由于正负电源是一个回路的，给正压供电的同时也会给负极电容充电，检测回路只是检测正负电相加的是不是正确，所以按照相应的负极应该是V-=32+（32-22.4）=41.6V了。即使按照你说每20us充一次电，跌落可以忽略不计，那就是我前文说的，电容不跌落是没电流输出的，基本全靠开关电源供电。

jingship · 发表于 2013-12-23 15:32

WRONGWAY_CN1 发表于 2013-12-23 14:39
大哥，时间常数就是时间常数，没有半周的说法，电容1000u和4Ω的时间常数是4000us，和7950us差得远了，你 ...

由于开关电源充电,故正负极相差没有这样多的,这基本上可以测出,我测过变化不到1伏(用模拟示波器测,少于分辨值),quad 606用工频变压器,+/-55v,用电容亦是6800,地亦是浮地,另外,电流的概念是单位时间流过的电量,电源规格书所讲的输出电流是连续电流,某一时刻电量多并不表示电流大,因为这样不会导致不可靠.

WRONGWAY_CN1 · 发表于 2013-12-24 13:39

jingship 发表于 2013-12-23 15:32
由于开关电源充电,故正负极相差没有这样多的,这基本上可以测出,我测过变化不到1伏(用模拟示波器测,少于分 ...

如果是传统的A类、AB类功放，输出时功放管充当一个可变电阻的角色，负载上的电压和电源电压离开一大截，所以电源起伏对输出影响较小，而我是数字功放，功放管是起到一个开关的作用（输出的大小只是由开关时间的长短决定），电源电压直接影响到输出的大小，所以我要用这么大的电容保证电压的稳定，使输出尽可能稳定。

tsyg99 · 发表于 2013-12-24 13:43

提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽

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