daya audio
Satu hal yang Anda temukan di bidang teknik elektro yang luas adalah bahwa industri yang berbeda dan bahkan perusahaan dapat menggunakan bahasa yang berbeda untuk menggambarkan topik yang sama. Untuk desain yang sukses, insinyur daya dan audio harus saling memahami.
Dua istilah pertama yang perlu didefinisikan adalah daya puncak dan daya kontinu. Kekuatan puncak adalah kekuatan audio sesaat ZD. Ini akan menentukan berapa banyak daya yang dirancang untuk catu daya keluaran fisik. Daya berkelanjutan adalah daya audio rata-rata selama periode waktu tertentu. Dalam konteks desain catu daya, daya kontinu adalah daya keluaran tertentu yang dapat diberikan sistem tanpa melebihi suhu komponen atau nilai arus rata-rata. Gambar 1 memberikan contoh tingkat audio puncak dan kontinu. Mereka terkait dengan faktor puncak, yang merupakan ukuran rasio nilai puncak bentuk gelombang dengan nilai akar rata-rata kuadrat (RMS).
Gambar 1 Grafik ini menunjukkan tingkat audio daya kontinu dan puncak.
Itu juga dapat dinyatakan dalam desibel menggunakan persamaan berikut:
Rumus untuk menghitung level audio
RMS adalah nama yang salah untuk daya audio, karena nilai ini secara teknis bukan nilai RMS yang dihitung dari bentuk gelombang daya. Anda dapat menulis artikel lain tentang cara menentukan kompleksitas amplifier audio. Memahami standar industri untuk tingkat daya penguat terukur tidak serta merta menjelaskan apa persyaratan daya dalam hal daya puncak dan daya kontinu.
Misalnya, pertimbangkan desain konverter resonansi seri LLC (LLC-SRC) untuk penguat audio 400W. Tanpa pengetahuan sebelumnya tentang sistem audio, Anda dapat merancang catu daya 400 W yang luar biasa. Tetapi ketika amplifier perlu dihidupkan, catu daya gagal, atau kualitas audionya buruk. Kurva penguatan konverter LLC biasanya dirancang sesuai dengan beban ZD dan bekerja di dekat frekuensi resonansi seri di bawah kondisi garis ZX. Metode ini biasanya menghasilkan 400-W LLC-SRC yang sempurna, tetapi dalam sistem audio yang sebenarnya, daya puncak sebenarnya akan lebih besar dari peringkat 400-W amplifier. Sebelum memulai desain catu daya, setidaknya daya kontinu dan daya puncak harus ditentukan.
Untuk contoh amplifier 400 W, tingkat daya yang sesuai untuk produk konsumen untuk memutar musik terkompresi dapat berupa daya kontinu 200 W dan daya puncak 800 W selama 15 milidetik. Ini mewakili faktor puncak 12 dB, yang merupakan nilai khas untuk memproses musik. Audio yang belum diproses sekitar 18-20 dB, dan audio film mungkin lebih besar dari 20 dB. Pada akhirnya, rasio daya puncak terhadap daya kontinu bergantung pada aplikasi spesifik, jadi sangat penting untuk mendefinisikannya dengan jelas di awal proses desain. Persyaratan durasi untuk tingkat beban yang berbeda juga membantu mengoptimalkan desain. Perlu diingat bahwa efisiensi dari penguat audio perlu diperhatikan, karena akan terjadi rugi-rugi pada penguat yang mengakibatkan beban yang lebih besar pada catu daya.
Desain LLC-SRC
Setelah spesifikasi ditentukan, Anda dapat melanjutkan dengan desain catu daya. Tergantung pada standar kualitas daya wilayah dan aplikasi, Anda mungkin memerlukan catu daya koreksi faktor daya (PFC) untuk desain tingkat daya ini. Ujung depan PFC akan menyediakan bus 400VDC yang stabil untuk digunakan sebagai input LLC-SRC.
Seperti kebanyakan konverter resonansi, langkah DY dari desain LLC-SRC adalah memilih komponen tangki resonansi. Ini akan mengatur frekuensi resonansi dan membentuk kurva gain. Pada langkah ini, pastikan bahwa output tegangan dapat mencapai tingkat daya puncak. Jika tangki resonansi tidak dapat mencapai penguatan yang diperlukan, tegangan output akan turun pada puncak audio, sehingga mengurangi kualitas audio atau mematikan amplifier. Untuk keluaran Kapasitor, persyaratan durasi daya puncak biasanya terlalu lama untuk mempertahankan tegangan keluaran, sehingga catu daya harus benar-benar dapat menyediakan seluruh beban puncak.
Tambahkan beberapa ruang ekstra ke gain puncak. Keterbatasan fisik struktur transformator tidak selalu mencapai jumlah lilitan atau induktansi yang tepat. Untuk desain audio yang membutuhkan daya puncak yang tinggi, sebaiknya menggunakan induktor resonansi diskrit untuk memastikan resonansi JQ dan induktansi magnetisasi yang lebih banyak.
Pada daya puncak, penting untuk memilih komponen yang dinilai untuk menangani arus puncak. Saat merancang komponen magnetik, pastikan tidak jenuh. Di bawah daya berkelanjutan, penting untuk memilih komponen dan paket berdasarkan kinerja termal berkelanjutan. Desainer dapat mengurangi ukuran beberapa paket dan menggunakan PCB untuk manajemen termal alih-alih heat sink.
Seperti LLC-SRC lainnya, pembentukan kurva keuntungan merupakan proses yang berulang. Mencoba mencapai frekuensi operasi tertentu, arus dan tegangan resonansi, dan menyeimbangkan desain antara tingkat daya puncak dan kontinu merupakan sebuah tantangan. Dalam perhitungannya, Anda perlu menyesuaikan induktansi magnetisasi, induktansi resonansi, rasio putaran dan kapasitansi resonansi. 100 kHz adalah target frekuensi resonansi umum untuk desain berbasis silikon. Untuk aplikasi audio, masuk akal jika frekuensi target titik pengoperasian daya kontinu adalah 100 kHz. Gambar 2 menunjukkan kurva keuntungan untuk contoh di atas.