Hi-Fi zesilovač a jeho výkonové dimenzování

Pozor, otevřeno v novém okně.

Napsal uživatel Federmann Sobota, 03 září 2011 16:57

Úvod

V minulém článku Hi-Fi zesilovač a opravdu potřebný výkon jsme se bavili o potřebném výkonu pro opravdový Hi-Fi zesilovač. Nyní se podíváme, jak je to s výkonovým dimenzováním jednotlivých komponentů. Samozřejmě jsem grafy sestavil pro Topologie Federmann, Moduly Hi-Fi zesilovačů HQQF-55-506W při provedení na napájecí napětí do ±60V. pro jiné zesilovače by grafy vyšly obdobně.

Zapojení

Pro výpočet potřebného dimenzování jednotlivých komponent bylo použito náhradní schéma dle obrázku. Zdroj V2 byl pilovitého průběhu s amplitudou rovnou 0,7 velikosti napájecího napětí.

Zesilovač 150W/8Ω napájení cca ±54V

Na obrázku je patrné, že pro 150W trvalého výkonu potřebujeme zdroj dimenzovat na cca 260W a chlazení na cca 110W, ale pro běžný hudební signál, při hodnotě středního výkonu 1/10 výkonu maximálního, potřebujeme pro trvalý střední výkon 15W zdroj o výkonu cca 95W, při množství odvedeného tepla chladičem cca 80W.

Zesilovač 300W/4Ω napájení cca ±54V

Na obrázku je patrné, že pro 300W trvalého výkonu potřebujeme zdroj dimenzovat na cca 500W a chlazení na cca 200W, ale pro běžný hudební signál, při hodnotě středního výkonu 1/10 výkonu maximálního, potřebujeme pro trvalý střední výkon 30W zdroj o výkonu cca 170W, při množství odvedeného tepla chladičem cca 140W.

Zesilovač 600W/2Ω napájení cca ±54V

Na obrázku je patrné, že pro 600W trvalého výkonu potřebujeme zdroj dimenzovat na cca 1000W a chlazení na cca 400W, ale pro běžný hudební signál, při hodnotě středního výkonu 1/10 výkonu maximálního, potřebujeme pro trvalý střední výkon 60W zdroj o výkonu cca 320W, při množství odvedeného tepla chladičem cca 260W.

Zesilovač 500W/8Ω napájení cca ± 48V

Na obrázku je patrné, že dva moduly zapojené do můstku s výstupním výkonem 500W trvalého výkonu potřebují zdroj dimenzovat na cca 800W, chlazení na cca 300W, ale pro běžný hudební signál, při hodnotě středního výkonu 1/10 výkonu maximálního, potřebujeme pro trvalý střední výkon 50W zdroj o výkonu cca 280W, při množství odvedeného tepla chladičem cca 230W.

Zesilovač 1000W/4Ω napájení cca ± 48V

Na obrázku je patrné, že dva moduly zapojené do můstku s výstupním výkonem 1000W trvalého výkonu potřebují zdroj dimenzovat na cca 1600W, chlazení na cca 600W, ale pro běžný hudební signál, při hodnotě středního výkonu 1/10 výkonu maximálního, potřebujeme pro trvalý střední výkon 100W zdroj o výkonu cca 500W, při množství odvedeného tepla chladičem cca 400W.

Transformátor

Jak je patrné z obou grafů, je honba za trvalým výkonem větším jak 1/10 P_max zcela zbytečná, klade nároky především na použitý transformátor, nejenom jeho cenu, ale hlavně jeho rozměr a váhu, v neposlední míře na případné stínění rozptylového pole.

Chlazení

Zcela jinak než s transformátorem je to s velikostí použitého chlazení, kde při 1/10 P_max již ztrácíme cca 70% maximálně možného tepelného výkonu, přičemž maximum vytvořeného tepla se pohybuje v okolí 75% maximálního výstupního výkonu, je závislé hlavně na podílu klidového proudu koncových a budících tranzistorů.

Závěr

Co říci závěrem, snad jen to že zbytečné navyšování výkonu transformátoru, nemá opodstatnění ani v případě opravdu náročných Hi-Fi posluchačů a fandů, kde by se měl střední výkon spíše od maximálního více vzdalovat, ale kdo chce dimenzovat na výkon větší je to jen a jen jeho svobodná volba.

Chlazení není nikdy dostatek, je vždy lépe do jeho činnosti zapojit celou skříň, než chladič zavřít do skříně a následně se snažit větrat nuceně za cenu rušivého hluku ventilátoru a nuceného proudění vzduchu.

Je nutno také podotknout, že dimenzování zdroje a chladiče na hodnotu středního výkonu pod 1/10 výkonu maximálního již nenese své ovoce, výkon nám klesá s mocninou, kdežto nároky na zdroj a chlazení lineárně, ne však k nule, ale ke klidovému odběru. Pod hodnotu středního výkonu 1/20 P_max je zcela zbytečné se snažit dostat, osobně považuji za optimální poměr 1/10.

Psáno pod čarou

Článek Hi-Fi zesilovač a jeho výkonové dimenzování bylo nutné napsat, neboť neznalost mnohých je naprosto tragická! Neustálé tápaní co a jak je do výkonu nutné započítat, neustálé dotazy na modul zesilovače HQQF-55-506W-5-1 topologie Federmann, hlavně na výkon hotového zesilovače, který zatím není v nabídce, mne vedly k napsání článku, který by alespoň některým mohl napovědět jak navrhnout zesilovač jako celek, jaká je potřeba proporcí jednotlivých komponent.

Diskuze