כוח אודיו
דבר אחד שאתה מוצא בתחום הרחב של הנדסת חשמל הוא שתעשיות שונות ואפילו חברות עשויות להשתמש בשפות שונות כדי לתאר את אותו נושא. לתכנון מוצלח, מהנדסי כוח ואודיו חייבים להבין זה את זה.
שני המונחים הראשונים שצריך להגדיר הם כוח שיא וכוח מתמשך. הספק השיא הוא הספק האודיו המיידי של ZD. זה יקבע כמה כוח מתוכנן עבור אספקת הכוח המוצא הפיזי. הספק מתמשך הוא הספק השמע בממוצע על פני תקופה של זמן. בהקשר של תכנון ספק כוח, הספק רציף הוא הספק המוצא שצוין שהמערכת יכולה לספק מבלי לחרוג מטמפרטורת הרכיב או דירוג הזרם הממוצע. איור 1 מספק דוגמאות לרמות שמע שיא ורציפות. הם קשורים ל-crest factor, שהוא מדד ליחס בין ערך השיא של צורת גל לערך ה-root mean square (RMS).
איור 1 גרף זה מציג רמות שמע מתמשכות ושיא הספק.
זה יכול להתבטא גם בדציבלים באמצעות המשוואה הבאה:
נוסחה לחישוב רמת השמע
RMS הוא כינוי שגוי לעוצמת שמע, מכיוון שערך זה אינו טכנית ערך RMS מחושב של צורת גל ההספק. אתה יכול לכתוב מאמר נוסף על איך לציין את המורכבות של מגברי אודיו. הבנת הסטנדרטים בתעשייה לרמות הספק מדורגים של מגבר לא בהכרח מבהירה מהן דרישות ההספק מבחינת הספק שיא ורציף.
לדוגמה, שקול את עיצוב ממיר התהודה מסדרת LLC (LLC-SRC) עבור מגבר שמע 400W. ללא ידע מוקדם במערכות שמע, ניתן לתכנן ספק כוח מעולה של 400W. אבל כאשר צריך להפעיל את המגבר, אספקת החשמל נכשלת, או שאיכות השמע ירודה. עקומת ההגברה של ממיר LLC מתוכננת בדרך כלל בהתאם לעומס ZD ועובדת בסמוך לתדר התהודה הסדרתי בתנאי קו ZX. שיטה זו מפיקה בדרך כלל 400-W LLC-SRC מושלם, אך במערכת שמע בפועל, שיא ההספק יהיה למעשה גדול מהדירוג של 400-W של המגבר. לפני שמתחילים בתכנון אספקת החשמל, יש לציין לפחות את ההספק הרציף ואת שיא ההספק.
עבור דוגמה של מגבר 400 W, רמת ההספק המתאימה למוצרי צריכה לנגן מוזיקה דחוסה יכולה להיות הספק רציף של 200 W והספק שיא של 800 W למשך 15 מילישניות. זה מייצג גורם פסגה של 12 dB, שהוא ערך טיפוסי לעיבוד מוזיקה. אודיו לא מעובד הוא בערך 18-20 dB, ואודיו של סרט עשוי להיות גדול מ-20 dB. בסופו של דבר, היחס בין הספק שיא להספק מתמשך תלוי ביישום הספציפי, ולכן חשוב מאוד להגדיר אותם בבירור בשלב מוקדם בתהליך התכנון. גם דרישות משך הזמן עבור רמות עומס שונות עוזרות לייעל את העיצוב. קחו בחשבון שצריך להתחשב ביעילות של מגבר האודיו, מכיוון שיהיו הפסדים במגבר, מה שמביא לעומס גבוה יותר על ספק הכוח.
עיצוב LLC-SRC
לאחר קביעת המפרט, אתה יכול להמשיך עם עיצוב ספק הכוח. בהתאם לתקני איכות החשמל של האזור והאפליקציה, ייתכן שתזדקק לאספקת כוח לתיקון גורם הספק (PFC) עבור עיצוב רמת הספק זה. הקצה הקדמי של PFC יספק אפיק 400VDC יציב לשימוש כקלט של LLC-SRC.
כמו רוב ממירי התהודה, שלב ה-DY של תכנון LLC-SRC הוא בחירת רכיבי מיכל תהודה. זה יקבע את תדר התהודה ויעצב את עקומת הרווח. בשלב זה, ודא שהפלט מתח יכול להגיע לרמת הספק שיא. אם מיכל התהודה לא יכול להשיג את ההגבר הנדרש, מתח המוצא יירד בשיא השמע, ובכך יקטין את איכות השמע או כיבוי המגבר. עבור פלט קבלים, דרישות משך הספק שיא בדרך כלל ארוכות מכדי לשמור על מתח המוצא, כך שספק הכוח צריך להיות מסוגל לספק את כל עומס השיא.
הוסף שטח נוסף לשיא הרווח. המגבלות הפיזיות של מבנה השנאי לא תמיד מגיעות למספר המדויק של סיבובים או השראות. עבור עיצובי שמע הדורשים הספק שיא גבוה, כדאי להשתמש במשרני תהודה בדידים כדי להבטיח תהודה JQ יותר והשראות מגנטית.
בשיא הספק, חשוב לבחור רכיבים המדורגים להתמודד עם זרמי שיא. בעת תכנון רכיבים מגנטיים, יש לוודא שהם אינם רוויים. בהספק מתמשך, חשוב לבחור רכיבים וחבילות על סמך ביצועים תרמיים מתמשכים. מעצבים יכולים להקטין את הגודל של חלק מהחבילות ולהשתמש ב-PCB לניהול תרמי במקום גופי קירור.
כמו כל LLC-SRC, עיצוב עקומת הרווח הוא תהליך איטרטיבי. הניסיון להגיע לתדר הפעלה ספציפי, זרם תהודה ומתח, ואיזון התכנון בין רמות שיא ורמות הספק מתמשכות הוא אתגר. בחישוב, אתה צריך להתאים את השראות המגנטית, השראות תהודה, יחס סיבובים וקיבול תהודה. 100 קילו-הרץ הוא יעד תדר תהודה נפוץ עבור עיצובים מבוססי סיליקון. עבור יישומי שמע, הגיוני שתדר היעד של נקודת ההפעלה של הספק הרציף הוא 100 קילו-הרץ. איור 2 מציג את עקומת הרווח עבור הדוגמה לעיל.