พลังเสียง
สิ่งหนึ่งที่คุณพบในวงกว้างของวิศวกรรมไฟฟ้าคืออุตสาหกรรมต่างๆ และแม้แต่บริษัทต่างๆ อาจใช้ภาษาต่างกันเพื่ออธิบายหัวข้อเดียวกัน เพื่อการออกแบบที่ประสบความสำเร็จ วิศวกรด้านกำลังและเสียงต้องเข้าใจซึ่งกันและกัน
คำศัพท์สองคำแรกที่จำเป็นต้องกำหนดคือกำลังสูงสุดและกำลังต่อเนื่อง กำลังสูงสุดคือพลังเสียงแบบทันทีของ ZD มันจะกำหนดจำนวนพลังงานที่ออกแบบมาสำหรับการจ่ายไฟจริง กำลังต่อเนื่องคือกำลังเสียงที่เฉลี่ยในช่วงระยะเวลาหนึ่ง ในบริบทของการออกแบบตัวจ่ายไฟ กำลังไฟฟ้าต่อเนื่องคือกำลังส่งออกที่ระบุซึ่งระบบสามารถให้ได้โดยไม่เกินอุณหภูมิส่วนประกอบหรือพิกัดกระแสไฟเฉลี่ย รูปที่ 1 แสดงตัวอย่างระดับเสียงสูงสุดและต่อเนื่อง สัมพันธ์กับปัจจัยยอด ซึ่งเป็นการวัดอัตราส่วนของค่าสูงสุดของรูปคลื่นต่อค่ากำลังสองรากเฉลี่ย (RMS)
รูปที่ 1 กราฟนี้แสดงระดับเสียงต่อเนื่องและกำลังสูงสุด
นอกจากนี้ยังสามารถแสดงเป็นเดซิเบลโดยใช้สมการต่อไปนี้:
สูตรคำนวนระดับเสียง
RMS เป็นการเรียกชื่อพลังงานเสียงที่ไม่ถูกต้อง เนื่องจากค่านี้ไม่ใช่ค่า RMS ที่คำนวณในทางเทคนิคของรูปคลื่นกำลัง คุณสามารถเขียนบทความอื่นเกี่ยวกับวิธีระบุความซับซ้อนของเครื่องขยายเสียงได้ การทำความเข้าใจมาตรฐานอุตสาหกรรมสำหรับระดับกำลังของเครื่องขยายเสียงที่ได้รับการจัดอันดับไม่จำเป็นต้องชี้แจงว่าข้อกำหนดด้านพลังงานเป็นอย่างไรในแง่ของกำลังไฟฟ้าสูงสุดและกำลังต่อเนื่อง
ตัวอย่างเช่น พิจารณาการออกแบบตัวแปลงเรโซแนนท์คอนเวอร์เตอร์ (LLC-SRC) ซีรีส์ LLC สำหรับแอมพลิฟายเออร์เสียง 400W หากไม่มีความรู้เกี่ยวกับระบบเสียงมาก่อน คุณสามารถออกแบบแหล่งจ่ายไฟ 400W ที่ยอดเยี่ยมได้ แต่เมื่อจำเป็นต้องเพิ่มพลังให้เครื่องขยายเสียง แหล่งจ่ายไฟทำงานล้มเหลว หรือคุณภาพเสียงไม่ดี กราฟอัตราขยายของตัวแปลง LLC มักจะได้รับการออกแบบตามโหลด ZD และทำงานใกล้กับความถี่เรโซแนนซ์แบบอนุกรมภายใต้เงื่อนไขของสาย ZX วิธีนี้มักจะสร้าง 400-W LLC-SRC ที่สมบูรณ์แบบ แต่ในระบบเสียงจริง กำลังสูงสุดจะมากกว่าระดับ 400-W ของแอมพลิฟายเออร์ ก่อนเริ่มการออกแบบแหล่งจ่ายไฟ ควรระบุกำลังไฟฟ้าต่อเนื่องและกำลังสูงสุดเป็นอย่างน้อย
สำหรับตัวอย่างแอมพลิฟายเออร์ 400 W ระดับพลังงานที่เหมาะสมสำหรับผลิตภัณฑ์เพื่อผู้บริโภคในการเล่นเพลงที่บีบอัดอาจเป็นพลังงานต่อเนื่อง 200 W และกำลังไฟสูงสุด 800 W เป็นเวลา 15 มิลลิวินาที ซึ่งแสดงถึงปัจจัยยอดที่ 12 dB ซึ่งเป็นค่าปกติสำหรับการประมวลผลเพลง เสียงที่ยังไม่ได้ประมวลผลอยู่ที่ประมาณ 18-20 dB และเสียงของภาพยนตร์อาจมากกว่า 20 dB ในท้ายที่สุด อัตราส่วนของกำลังสูงสุดต่อกำลังไฟฟ้าต่อเนื่องจะขึ้นอยู่กับการใช้งานเฉพาะ ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญมากที่จะต้องกำหนดสิ่งเหล่านี้ให้ชัดเจนตั้งแต่เนิ่นๆ ในกระบวนการออกแบบ ข้อกำหนดด้านระยะเวลาสำหรับระดับการโหลดที่แตกต่างกันยังช่วยปรับการออกแบบให้เหมาะสม พึงระลึกไว้เสมอว่าต้องคำนึงถึงประสิทธิภาพของเครื่องขยายเสียงด้วย เพราะจะเกิดการสูญเสียในเครื่องขยายเสียง ซึ่งส่งผลให้โหลดในแหล่งจ่ายไฟสูงขึ้น
การออกแบบ LLC-SRC
หลังจากกำหนดข้อกำหนดแล้ว คุณสามารถดำเนินการออกแบบแหล่งจ่ายไฟได้ ขึ้นอยู่กับมาตรฐานคุณภาพไฟฟ้าของภูมิภาคและการใช้งาน คุณอาจต้องใช้แหล่งจ่ายไฟแบบแก้ไขค่ากำลังไฟฟ้า (PFC) สำหรับการออกแบบระดับพลังงานนี้ ส่วนหน้า PFC จะให้บัส 400VDC ที่เสถียรสำหรับใช้เป็นอินพุตของ LLC-SRC
เช่นเดียวกับตัวแปลงเรโซแนนท์ส่วนใหญ่ ขั้นตอน DY ของการออกแบบ LLC-SRC คือการเลือกส่วนประกอบถังเรโซแนนซ์ ซึ่งจะกำหนดความถี่เรโซแนนซ์และกำหนดรูปร่างของเส้นเกน ในขั้นตอนนี้ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าผลลัพธ์ แรงดันไฟฟ้า สามารถเข้าถึงระดับพลังงานสูงสุด หากถังเรโซแนนท์ไม่สามารถบรรลุเกนที่ต้องการได้ แรงดันเอาต์พุตจะลดลงที่จุดสูงสุดของเสียง ซึ่งจะเป็นการลดคุณภาพเสียงหรือปิดแอมพลิฟายเออร์ สำหรับเอาท์พุท ตัวเก็บประจุข้อกำหนดด้านระยะเวลาสูงสุดของพลังงานมักจะยาวเกินไปที่จะรักษาแรงดันไฟขาออก ดังนั้นแหล่งจ่ายไฟจะต้องสามารถให้โหลดสูงสุดทั้งหมดได้จริง
เพิ่มพื้นที่พิเศษบางส่วนเพื่อให้ได้กำไรสูงสุด ข้อ จำกัด ทางกายภาพของโครงสร้างหม้อแปลงไฟฟ้าไม่ถึงจำนวนรอบหรือการเหนี่ยวนำที่แน่นอนเสมอไป สำหรับการออกแบบเสียงที่ต้องการกำลังสูงสุดสูง การใช้ตัวเหนี่ยวนำเรโซแนนซ์แบบแยกส่วนจะเป็นประโยชน์อย่างยิ่ง เพื่อให้แน่ใจว่าจะมีการสั่นพ้อง JQ และการเหนี่ยวนำแม่เหล็กมากขึ้น
ที่กำลังไฟสูงสุด จำเป็นต้องเลือกส่วนประกอบที่ได้รับการจัดอันดับให้รองรับกระแสไฟสูงสุด เมื่อออกแบบส่วนประกอบที่เป็นแม่เหล็ก ตรวจสอบให้แน่ใจว่าส่วนประกอบนั้นไม่อิ่มตัว ภายใต้พลังงานที่ต่อเนื่อง สิ่งสำคัญคือต้องเลือกส่วนประกอบและแพ็คเกจตามประสิทธิภาพการระบายความร้อนอย่างต่อเนื่อง นักออกแบบสามารถลดขนาดของแพ็คเกจบางส่วนและใช้ PCB สำหรับการจัดการระบายความร้อนแทนฮีตซิงก์
เช่นเดียวกับ LLC-SRC อื่นๆ การสร้างเส้นโค้งเกนเป็นกระบวนการวนซ้ำ การพยายามเข้าถึงความถี่ในการทำงานที่เฉพาะเจาะจง กระแสเรโซแนนซ์และแรงดันไฟฟ้า และการออกแบบสมดุลระหว่างระดับพลังงานสูงสุดและต่อเนื่องถือเป็นความท้าทาย ในการคำนวณ คุณต้องปรับค่าความเหนี่ยวนำแม่เหล็ก ความเหนี่ยวนำเรโซแนนซ์ อัตราส่วนการหมุน และความจุเรโซแนนซ์ 100 kHz เป็นเป้าหมายความถี่เรโซแนนซ์ทั่วไปสำหรับการออกแบบที่ใช้ซิลิคอน สำหรับการใช้งานด้านเสียง ความถี่เป้าหมายของจุดปฏิบัติการด้านพลังงานต่อเนื่องคือ 100 kHz รูปที่ 2 แสดงกราฟเกนสำหรับตัวอย่างข้างต้น