قوة الصوت
شيء واحد تجده في المجال الواسع للهندسة الكهربائية هو أن الصناعات المختلفة وحتى الشركات قد تستخدم لغات مختلفة لوصف نفس الموضوع. لتصميم ناجح ، يجب أن يفهم مهندسو الطاقة والصوت بعضهم البعض.
المصطلحان الأوليان اللذان يجب تحديدهما هما قدرة الذروة والقدرة المستمرة. قوة الذروة هي قوة الصوت اللحظية ZD. سيحدد مقدار الطاقة المصممة لإمداد طاقة الإخراج المادي. القدرة المستمرة هي القدرة الصوتية التي يتم قياسها على مدى فترة زمنية. في سياق تصميم مزود الطاقة ، فإن الطاقة المستمرة هي طاقة الإخراج المحددة التي يمكن للنظام توفيرها دون تجاوز درجة حرارة المكون أو متوسط التصنيف الحالي. يقدم الشكل 1 أمثلة على مستويات الصوت القصوى والمستمرة. وهي مرتبطة بعامل القمة ، وهو مقياس لنسبة قيمة الذروة لشكل موجة إلى قيمة جذر متوسط التربيع (RMS).
الشكل 1 يوضح هذا الرسم البياني مستويات الصوت المستمرة وذروة القدرة.
يمكن أيضًا التعبير عنها بالديسيبل باستخدام المعادلة التالية:
صيغة لحساب مستوى الصوت
RMS تسمية خاطئة لقدرة الصوت ، لأن هذه القيمة ليست من الناحية الفنية قيمة RMS محسوبة لشكل موجة القدرة. يمكنك كتابة مقال آخر حول كيفية تحديد مدى تعقيد مكبرات الصوت. إن فهم معايير الصناعة لمستويات قدرة المضخم المقدرة لا يوضح بالضرورة متطلبات الطاقة من حيث القدرة الذروة والقدرة المستمرة.
على سبيل المثال ، ضع في اعتبارك تصميم محول الرنين من سلسلة LLC (LLC-SRC) لمكبر صوت بقوة 400 واط. بدون معرفة مسبقة بأنظمة الصوت ، يمكنك تصميم مصدر طاقة ممتاز بقوة 400 واط. ولكن عندما يحتاج مكبر الصوت إلى التشغيل أو يفشل مزود الطاقة أو تكون جودة الصوت رديئة. عادةً ما يتم تصميم منحنى كسب المحول LLC وفقًا لحمل ZD ويعمل بالقرب من تردد الطنين المتسلسل تحت ظروف خط ZX. تنتج هذه الطريقة عادةً 400-W LLC-SRC مثالية ، ولكن في نظام الصوت الفعلي ، ستكون طاقة الذروة في الواقع أكبر من 400-W لمكبر الصوت. قبل البدء في تصميم مزود الطاقة ، يجب تحديد الطاقة المستمرة وقوة الذروة على الأقل.
بالنسبة لمثال مكبر الصوت 400 واط ، يمكن أن يكون مستوى الطاقة المناسب للمنتجات الاستهلاكية لتشغيل الموسيقى المضغوطة هو 200 واط من الطاقة المستمرة و 800 واط في الذروة لمدة 15 مللي ثانية. يمثل هذا عامل ذروة قدره 12 ديسيبل ، وهي قيمة نموذجية لمعالجة الموسيقى. يبلغ حجم الصوت غير المعالج حوالي 18-20 ديسيبل ، وقد يكون صوت الفيلم أكبر من 20 ديسيبل. في النهاية ، تعتمد نسبة قدرة الذروة إلى القدرة المستمرة على التطبيق المحدد ، لذلك من المهم جدًا تحديدها بوضوح في وقت مبكر من عملية التصميم. تساعد متطلبات المدة لمستويات التحميل المختلفة أيضًا على تحسين التصميم. ضع في اعتبارك أن كفاءة مضخم الصوت يجب أن تؤخذ في الاعتبار ، لأنه سيكون هناك خسائر في مكبر الصوت ، مما يؤدي إلى زيادة الحمل على مصدر الطاقة.
تصميم LLC-SRC
بعد تحديد المواصفات ، يمكنك متابعة تصميم مزود الطاقة. اعتمادًا على معايير جودة الطاقة في المنطقة والتطبيق ، قد تحتاج إلى مصدر طاقة تصحيح عامل الطاقة (PFC) لتصميم مستوى الطاقة هذا. ستوفر الواجهة الأمامية لـ PFC ناقلًا ثابتًا 400VDC لاستخدامه كمدخل لـ LLC-SRC.
مثل معظم محولات الرنين ، فإن خطوة DY لتصميم LLC-SRC هي تحديد مكونات خزان الرنين. سيحدد هذا تردد الطنين ويشكل منحنى الكسب. في هذه الخطوة ، تأكد من أن الإخراج الجهد االكهربى يمكن أن تصل إلى مستوى الطاقة الذروة. إذا لم يتمكن خزان الطنين من تحقيق الكسب المطلوب ، فسوف ينخفض جهد الخرج عند ذروة الصوت ، وبالتالي تقليل جودة الصوت أو إيقاف تشغيل مكبر الصوت. للإخراج المكثفات، عادةً ما تكون متطلبات مدة الطاقة القصوى طويلة جدًا للحفاظ على جهد الخرج ، لذلك يجب أن يكون مصدر الطاقة قادرًا على توفير حمولة الذروة بالكامل.
أضف بعض المساحة الإضافية لزيادة الذروة. لا تصل القيود المادية لهيكل المحولات دائمًا إلى العدد الدقيق للملفات أو المحاثة. بالنسبة لتصميمات الصوت التي تتطلب طاقة ذروة عالية ، من المفيد استخدام محاثات طنين منفصلة لضمان مزيد من رنين JQ ومحاثة مغنطة.
في ذروة الطاقة ، من المهم اختيار المكونات المصنفة للتعامل مع التيارات الذروة. عند تصميم المكونات المغناطيسية ، تأكد من أنها غير مشبعة. في ظل الطاقة المستمرة ، من المهم تحديد المكونات والحزم بناءً على الأداء الحراري المستمر. يمكن للمصممين تقليل حجم بعض العبوات واستخدام ثنائي الفينيل متعدد الكلور للإدارة الحرارية بدلاً من المشتتات الحرارية.
مثل أي شركة ذات مسؤولية محدودة-SRC، فإن تشكيل منحنى الكسب هو عملية تكرارية. إن محاولة الوصول إلى تردد تشغيل محدد، وتيار الرنين والجهد، وموازنة التصميم بين مستويات الطاقة القصوى والمستمرة يمثل تحديًا. في الحساب، تحتاج إلى ضبط محاثة المغنطة، ومحاثة الرنين، ونسبة الدوران، وسعة الرنين. يعد 100 كيلو هرتز هدف تردد الرنين الشائع للتصميمات القائمة على السيليكون. بالنسبة للتطبيقات الصوتية، فمن المنطقي أن يكون التردد المستهدف لنقطة تشغيل الطاقة المستمرة هو 100 كيلو هرتز. ويبين الشكل 2 منحنى الكسب للمثال أعلاه.