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我个人对功放输出功率的见解
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Liuzhou
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电梯直达
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发表于 2016-2-3 00:17
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我是学应用电子技术的，我也玩音响，看了论坛很多人都发表自己对功放功率计算的意见，怎么说呢，我也发表我的意见吧，希望能不要拍砖。
首先，假设音箱的阻抗是固定的，不会随着音乐信号频率的变化而变化。
以下讨论的所有电压参数均为直流电压。
设定功放电路的工作电压为双25V，输出音频信号为正弦波形式，最大输出信号电压为双18Vpp。
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
那么，对于8欧音箱，加载在音箱上的 瞬时 最大电压为18V（波峰或波谷时刻），
此时音箱获得电流为 I=U/R=18/8=2.25A
此时音箱获得功率为 P=IIR=40.5W
如果功放末级只有1对管，静态电流0.1A，那么此时功放末级功耗 P=25X2.25+25X0.1=58.75W
如果功放末级有2对管，静态电流0.1A，那么此时功放末级功耗 P=25X2.25+25X0.1X2=61.25W
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
那么，对于4欧音箱，加载在音箱上的 瞬时 最大电压为18V（波峰或波谷时刻），
此时音箱获得电流为 I=U/R=18/4=4.5A
此时音箱获得功率为 P=IIR=81W
如果功放末级只有1对管，静态电流0.1A，那么此时功放末级功耗 P=25X4.5+25X0.1=115W
如果功放末级有2对管，静态电流0.1A，那么此时功放末级功耗 P=25X4.5+25X0.1X2=117.5W
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
那么，对于2欧音箱，加载在音箱上的 瞬时 最大电压为18V（波峰或波谷时刻），
此时音箱获得电流为 I=U/R=18/2=9A
此时音箱获得功率为 P=IIR=162W
如果功放末级只有1对管，静态电流0.1A，那么此时功放末级功耗 P=25X9+25X0.1=227.5W
如果功放末级有2对管，静态电流0.1A，那么此时功放末级功耗 P=25X2.25+25X0.1X2=230W
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
上面的讨论只关联了一些简单的参数，还有很多参数没有代入计算，具体的大家可以自己想。
比如在2欧负载下，最大输出电流达9A，在25V电压下，耗散功率达225W，如果功放末级只有1对大管，能不烧吗？
又如大管的射极电阻，在9A电流下，假如阻抗为0.22欧，那么这个电阻的功耗将达到17.82W，常规5W的电阻能顶得住？
如果末级为2并管，那么各流入4.5A电流，各自功耗为112.5W，射极电阻功耗为4.45W，同样不行。
还有，需要考虑元件引脚单位截面积内流过的电流大小。
还有电源变压器的功耗没有谈论，功放电路各级之间需要的电流及功耗等都需要推算确定。
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
以上是我个人的理解，功放是一个系统工程，
不能简单算几个大管的功耗，随便来个50V电压就说有几百瓦功率了
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发表于 2016-2-3 00:27
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正解，这也是并管的理由。
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发表于 2016-2-3 01:38
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不明白何解只有18伏输出，还有功率是不是算错了，你那是最大瞬时功率吧
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发表于 2016-2-3 02:29
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发表于 2016-2-3 02:29
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本帖最后由 netdemon 于 2016-2-3 02:31 编辑
如果这是一个甲类
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
那么，对于8欧音箱，加载在音箱上的 瞬时 最大电压为18V（波峰或波谷时刻），
此时音箱获得电流为 I=U/R=18/8=2.25A
此时音箱获得功率为 P=IIR=40.5W
如果功放末级只有1对管，静态电流2.25A，那么此时功放末级功耗 P=25X2.25+25X2.25=112.5W
如果功放末级有2对管，静态电流2.25A，那么此时功放末级功耗 P=25X2.25+25X2.25X2=168.75W
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
......
............
如果功放末级有4对管，静态电流2.25A，那么此时功放末级功耗 P=25X2.25+25X2.25X4=281.25W
如果功放末级有8对管，静态电流2.25A，那么此时功放末级功耗 P=25X2.25+25X2.25X8=506.25W
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
于是你有没有发现你错在哪里了？
不过你的结论倒是对的，但是又不考虑实际把电源当0内阻理想电源来说了，一般说多少W，都是指8欧负载的情况下，但一个40W/8欧的功放，除了Krell这种几万的巨无霸功放，谁会配个250W的电源呢？9A输出的时候，还能是25V的电压么？合理设计的功放，明知道自己最脆弱的那一项顶不到多少欧的负载，就必然要把保护电路的临界点设置在这个位置，大牌厂机都有这样的保护电路，DIY当然不会有也没必要有，家庭环境下，功放9A的电流出来，音箱如果万幸没烧的话，你的耳膜就破了。
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本帖最后由 舜之潇湘 于 2016-2-3 03:23 编辑
音乐信号的峰值功率只是瞬间出现，再说也没有人会把音量开到最大去听音乐。除非强烈的自激比如麦克风与音箱产生回馈，在功放的额定输出功率范围内，安全是有保障的。
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发表于 2016-2-3 05:45
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本帖最后由 minisoft 于 2016-2-3 05:50 编辑
楼主假设的功放应该是常见的OCL形式，
电源为正负25伏，负载为恒阻8欧，最大输出电压按理想值达到电源电压（非BTL形式只为半边电压，即25伏），
那么，负载上可获得的最大功率P=U平方/R=25*25/8=78.125W
按楼主给出的最大输出信号电压为双18Vpp，则P=18*18/8=40.5W
楼主，你认为如何？
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发表于 2016-2-3 06:36
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发表于 2016-2-3 12:01
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这个问题我也没搞清楚。究竟是超过设计的平均功率损坏功率管，还是最大功率才会损坏？+—25V 供电1875BTL 开到最大功率，按道理要损坏芯片，实际并没有。
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发表于 2016-2-3 12:34
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貌似计算方式有问题
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发表于 2016-2-3 13:19
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阿斯匹林 发表于 2016-2-3 12:01
这个问题我也没搞清楚。究竟是超过设计的平均功率损坏功率管，还是最大功率才会损坏？+—25V 供电1875BTL ...
不要拿1875之类的集成电路来说超额输出来证明什么过载无问题。因为这些集成电路都有非常完善的保护电路，一旦过热、过载、输出短路等，其内部的保护电路会有所动作，限制或截止工作进行保护。
你都把1875玩出花样来了，这点常识你应该懂的。
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发表于 2016-2-3 13:39
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阿斯匹林 发表于 2016-2-3 12:01
这个问题我也没搞清楚。究竟是超过设计的平均功率损坏功率管，还是最大功率才会损坏？+—25V 供电1875BTL ...
凡零件不可逆烧坏,是温度和电压
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发表于 2016-2-3 14:29
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楼主是科班玩家，就给出这么些乱七八糟数据？
0.1A的静态电流在输出2.25A的电流时负电源臂的管子还没截止，这就是超甲类了，这种动态偏置，小鬼子研究的很多，普通的推挽电路显然做不到。拿峰值功率说事请注明PP 。
“比如在2欧负载下，最大输出电流达9A，在25V电压下，耗散功率达225W，如果功放末级只有1对大管，能不烧吗？” 225W是电源的峰值消耗，不是管耗！
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发表于 2016-2-3 15:05
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发表于 2016-2-3 16:20
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本帖最后由 柳暗花明 于 2016-2-3 16:48 编辑
楼主是“学应用电子技术的"，在本坛应该属于专家了。既然是专家，就应该”专业“一点，让我等业余DIY爱好者都看出毛病百出，那就太不应该了。首先从你的计算来看，输出功率应该有一个确切的定义是什么性质的功率，专业工厂设计是规定以额定输出功率为计算依据，具体的计算是按正弦波有效值功率计算，再加适当余量，然后试做样机，以测试规定的失真条件下是否达到预计的额定功率，如果达不到还要修改参数。你的计算是按峰值计算的，应该注明是”峰值功率“。专业厂家不是以峰值功率计算的，要转换成”正弦有效值“功率。
专业厂家通常是先确定功放额定输出功率和配接负载，求出峰值电压，再加晶体管的饱和压降做为供电电压。而你的计算则是先规定电源电压，规定输出电压”双18Vpp"这里就有两个问题：1、取“双18Vpp"的依据是什么？2、就算正弦波峰值电压是18V，那18V就是18V，怎么是”双18Vpp"？那就是“峰-峰”值，标注不是“双18V"，而是36Vp-p。
再另外，专业工程计算是分两个步骤进行，首先是按一切条件都是理想条件计算出功放的基本参数，基本参数出来了，再按基本参数选择原件，对于功率晶体管来说，选择原件的严则是BVceo Pcm Icm 等等。你说”比如在2欧负载下，最大输出电流达9A，在25V电压下，耗散功率达225W，如果功放末级只有1对大管，能不烧吗？"这话就不专业，专业的设计就会选Icm远大于9A的晶体管，一对管不行，就多对管并联，直到多管并联的等效Icm满足要求。
你说“功放是一个系统工程"，这话不假，可是你那点计算也才是九牛一毛，还有大量的后续计算。对于我们DIY爱好者讨论局部电路来说，我们只针对局部问题做理论分析，主题以外的条件还是假设一切条件都是理想的对待，没有必要把所有其他条件都算一遍。
补充一点：你把输出去的功率和晶体管功耗混为一谈也是非常的 不”专业“
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本帖最后由 阿斯匹林 于 2016-2-3 16:56 编辑
舜之潇湘 发表于 2016-2-3 13:19
不要拿1875之类的集成电路来说超额输出来证明什么过载无问题。因为这些集成电路都有非常完善的保护 ...
我估计也是这么回事，因为有次最大功率试机出现了打嗝现象，应该是过流保护的表现。所以反面证明了1875BTL 可以工作在需要的功率范围内，而对于超限使用则不必担心。
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楼主|
发表于 2016-2-3 16:56
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首先是最大功率的问题，不管是什么形式的波形，已经假定功放最大输出为+18V或-18V
超过18V的信号均截止，
不管是最大瞬时功率，还是最大连续功率，上限都是这个值，
设定电源25V，最大输出18V，是因为我手上一款功放就是这个参数，这个是实际值，并非你们的理论值
补充内容 (2016-2-3 17:11):
对于正弦波信号，任意时刻，只能在正半周或负半周
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关于功率管的消耗功率，
加载在管子上的电压25V，流过管子的电流9A，
那么这个在这个管子上产生的功率就一定是 P=UI=9X25=225W
静态电流是指无输入信号是管子的功耗，静态电流为0.1A时，
在无输入信号时，NPN管消耗功率 P=UI=25X0.1=2.5W
PNP管消耗功率 P=UI=25X0.1=2.5W
此时单声道静态功耗5W
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请解释一下，为什么我0.1A的静态电流，在输出2.25安电流时管子要截止？
我手上的功放，实际输出2.5A不截止
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楼主|
发表于 2016-2-3 17:15
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特别回复 柳暗花明
225W不是给喇叭，除非你家功放效率=100，明白？
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