Ток потребления усилителя - запутался.

[zoog]

Возникли сомнения в простом расчёте сечения провода обмоток трансформатора.
Исходные данные: нерегулируемый инвертор с макс, заполнением рабочего цикла, на входе +310В постоянка, на выходе ±Uпит (мостовая схема со средней точкой), усилитель класса Д с КПД 100%, нагрузка 8Ом, сигнал - музыка с ПФ 12дБ. В общем, всё, что можно - идеализировано.

Сигнал меандр синус жёсткая_музпрограмма лёгкая_музпрограмма
ПФ, дБ/раз 0/1 3/1,41 8/2,5 12/4

По обычной методике считается мощность в нагрузке - (U/ПФ)^2/8 = U^2/128, она же - мощность, потребляемая от БП. Ток, потребляемый от БП - соответственно Pн/(2U) = (U^2/128)/2U = U/256. На него и рассчитываем сечение обмоточного провода. Заметим, что нагрев каждой из полуобмоток будет (U/256)^2*Ri.

Вроде всё просто. Но потом посчитаем по-другому. Ток, потребляемый от одного плеча ИП усилителем класса Д, при известном ПФ и неизвестном сигнале я вычислить не могу, потому взял сферическую программу в вакууме - 1 период синуса макс. амплитуды + 7 периодов тишины, СКЗ мощность будет 1/8, т.е. ПФ = 4. На синусе потребляемый ток (СКЗ) будет (U/8)/ПФ^2 = U/8ПФ^2; квадрат ПФ за счёт того, что ток по питанию уменьшается быстрее при уменьшении мгновенного значения сигнала. С учётом 2го полупериода и ещё 7 пустых периодов СКЗ значение уменьшится в sqrt(2*7) раз и составит U/8*ПФ^2*sqrt(2*7) = U/8*1,41^2*sqrt(14) = U/59,9. Это ток потребления 1го плеча, по второму потребляется столько же. Можно отдать ток одного плеча одной полуобмотке, а второго - другой, вроде корректно. Получаем нагрев: (U/59,9)^2*Ri.
Разница - почти 20 раз, то есть реальный нагрев потребует выбора сечения в 20 раз большего, чем обычно считается.
В каком месте произвёл некорректный переход?)

[Кирк]

у меня был товарищ, тот при 2*2 насчитывал 5))) в итоге спился....

[Сухоруков Сергей]

В каком месте произвёл некорректный переход?)

Ну, так взяли:

сферическую программу в вакууме

Вот и получили непонятный результат.

И потом, усилитель класса D; там синусов нет, там прямоугольные импульсы. А формулы связи между U и Pн используете, как для синуса.

Проще просто измерить средний ток потребления на номинальной мощности для номинальной нагрузки.

[zoog]

Проще просто измерить средний ток потребления на номинальной мощности для номинальной нагрузки.

Вы не видите разницу между средним и среднеквадратичным током, это печально.

И потом, усилитель класса D; там синусов нет, там прямоугольные импульсы. А формулы связи между U и Pн используете, как для синуса.

Вы не видите разницу между током питания и током ключей, который не выходит за пределы восст. фильтра.

Вот и получили непонятный результат.

Это частный, но корректный случай.

[Сухоруков Сергей]

Вы не видите разницу между средним и среднеквадратичным током, это печально.

С чего взяли? Что такое "средний" и "среднеквадратический" ведомо не только Вам. Вы поясните, в чём печаль-то, если речь идёт о токе БП. Запутались в трёх соснах, а теперь кто-то виноват. Кто-то отвечает за "частный, но корректный случай".

[zoog]

С чего взяли?

C того, что Вы явно советуете измерить средний ток, а нагрев током сложной формы определяется среднеквадратичным значением. Я повторяю очевидные вещи.
-----------------------
Посчитал ещё раз.
Для усилителя с питанием ±80В на 8Ом нагрев дросселя (Rdc=1Ом) будет
6,25Вт на постоянном токе мощностью 400Вт;
25Вт на синусе 400Вт;
6,25Вт на программе с ПФ 9дБ
3,12Вт - ПФ 12дБ.
То же самое и с обмотками трансформатора - вместо сопротивления дросселя - сопротивление каждой из вторичек.
-----------------------
Если же по совету предыдущего оратора брать средний ток, то на программе с ПФ 12дБ нагрев "постоянным током" будет 0,1Вт - и если ориентироваться на него, то на реальных 3,12Вт всё сгорит почти сразу.
Вывод: при расчёте дросселей/обмоток для жёсткой программы (ПФ 9дБ) можно использовать значение усреднённого токопотребления - не сгорит. Но при подаче синуса будет огонь.

[Сухоруков Сергей]

Вы явно советуете измерить средний ток

Про закон Джоуля-Ленца знаете не только Вы.

[zoog]

Но использую только я один, кажется)

[Olegyurich]

По обычной методике считается мощность в нагрузке - (U/ПФ)^2/8 = U^2/128, она же - мощность, потребляемая от БП. Ток, потребляемый от БП - соответственно Pн/(2U) = (U^2/128)/2U = U/256. На него и рассчитываем сечение обмоточного провода. Заметим, что нагрев каждой из полуобмоток будет (U/256)^2*Ri.

Не знаю насчет класса Д, но думаю, что действуют те же соотношения, что и для класса Б/АБ. Если пик фактор составляет например 10 дБ - это 10 раз по выходной мощности, но не 10 по потребляемой, т.к. напряжение питания у Вас не меняется, меняется только ток. Поэтому соотношение по потребляемой мощности то же, что и по потребляемому току - корень из 10 раз - 3.16. В классе Д возможно есть еще какие-то нюансы, но принципиальной разницы быть не должно.

[zoog]

действуют те же соотношения, что и для класса Б/АБ.

Только ПФ потребляемого тока больше, даже при синусе.

это 10 раз по выходной мощности, но не 10 по потребляемой,

Для Д класса при КПД около 100% - в 10, для АВ разница соответственно КПД на данном уровне мощности.

Поэтому соотношение по потребляемой мощности то же, что и по потребляемому току - корень из 10 раз - 3.16

Если бы при мощности в нагрузке 0,1 от пиковой потребление было бы 0,3 от пиковой, то это означала бы ухудшение КПД дополнительно в 3 раза. В принципе при малых мгновенных мощностях в классе АВ оно к тому и идёт, но почему именно корень? Там более сложная зависимость АФАИК.

В классе Д возможно есть еще какие-то нюансы, но принципиальной разницы быть не должно.

Вот в этом и принципиальная разница - при мощности, в 90% времени не превышающей 0,2 от пиковой, КПД (и потребление) отличаются в разы.

[Olegyurich]

Если бы при мощности в нагрузке 0,1 от пиковой потребление было бы 0,3 от пиковой, то это означала бы ухудшение КПД дополнительно в 3 раза.

Так оно и есть. В классе Д - если бы КПД был реально 100 %, тогда не о чем было бы и говорить. Но он меньше за счет расходования энергии в момент переключения. В эти моменты работа ключа близка к работе транзистора в классе Б, поэтому действуют вышеприведенные закономерности, возможно +- километр, но все же.

[zoog]

1) Я так и сказал - КПД в АВ падает) не уверен был в Вашем выводе об именно обратноквадратичной зависимости. То есть умозрительно квадрат есть - потребляемый классом Д ток пропорционален квадрату мощности, т.к. всё потребление идёт в нагрузку.
2) Я взял Д для большей иллюстративности, для линейных потребляемая мощность будет иметь совсем другой ПФ.
3) В принципе я прав?
4) Мощность переключения в классе Д почти пропорциональна сигналу, т.к. при отсутствии тока коммутационные потери малы (только на перезаряд паразитных емкостей).

[Olegyurich]

1. Квадратичная зависимость это если рассматривать только выходную цепь с нулевым током покоя. Если ток покоя больше нуля и учитывать потребление остальных каскадов, то КПД падает еще сильнее.
3. Думается мне, что все же нет((. В уме перепроверить расчет сложновато, но скорее всего стандартный расчет близок к истине, но лучше эту цифру умножить на 2.
4. Наверное да, но на емкости не так мало надо.

Еще хотел бы сказать по поводу ПФ, сейчас полно записей с ПФ= 4-5, так что я бы рассчитывал все на синус и не заморачивался с ПФ.

[zoog]

сейчас полно записей с ПФ= 4-5

Мне доводилось слышать только о 7дБ, примера не вспомните?

[Olegyurich]

Да практически все рок поп записи за последние 10 лет, и ремастеры вышедшие тогда же. Ну может слегка перегибаю)) Раммштайн, AC/DC например. Даже блюзовые записи жмут нещадно.

[zoog]

Скачал-посмотрел последние диски сурового еврея©, 38 треков, в основном -10..-12дБ, пара с -8,5дБ ЛК, -9,5дБ ПК (вот это меня удивило).

---------- Сообщение добавлено 10:41 ---------- Предыдущее сообщение было 10:06 ----------

Глянул то, что мне кажется "жёсткой" музыкой - там в основном -8..-10дБ, где-то 20% -12дБ, 10% -7дБ, а попадается и вот такое:
Сама музыка приятная))

[Olegyurich]

Странно, я в основном ориентировался на плагин в Фубаре "Dynamic Range Meter". Возможно он выдает неверные данные.
Посмотрите данную композицию:

В среднем по всему альбому ситуация чуть лучше, но ненамного - 5 дБ ((

[zoog]

Возможно он выдает неверные данные.

Скорее всего.

[Olegyurich]

Тут есть еще такой момент - в композиции могут паузы и тихие места, которые могут влиять на значение ПФ, если оценивать композицию в целом, возможно плагин исключает их из анализа.

[zoog]

Плагин - трэш. ДД вообще-то - это отношение самого громкого мест фонограммы к самому тихому, а он показывает погоду на Марсе.
Я смотрю ПФ так, как он есть - пик минус СКЗ. И все остальные считают так же.