Ток выходных транзисторов относительно выходной мощности?

[Timoxasss]

Здравствуйте. Господа помогите понять как рассчитать максимальную мощность унч по параметрам выходных транзисторов! Например имеем комплементарку 1943 и 5200 (230 вольт 15 ампер). Допустим питание у нас в идеале +-50вольт. Нагрузка пусть будет 8 ом. Итак 50*50/16=156 Вт, ну хорошо у нас не класс д , тоесть по нашему КПД(65%) будет 101 Вт, что в принципе советует производитель. При этом ток транзистора одного плеча будет 50/8= 6.25А.
Вопрос в следующем почему нельзя подключать 4-х омную нагрузку, при этом же питании, если ток будет 12,5А, а наши транзисторы могут держать 15А?????

---------- Сообщение добавлено 10:50 ---------- Предыдущее сообщение было 10:45 ----------

Ну ладно 12,5 пусть будет 10А! Или это все что написано в паспорте нужно делить на 2? Понятно что такой ток транзистор будет держать при 25 градуса. Но 10А он то должен или как?

[BesPav]

У вас не так?

Игорь, там все complicated, не торопись.

[ВаСыЛь]

там все complicated,

Ну почему сложнейший. Я кажется разобрался. Смотрел на общую картину, с некой другой стороны. Видимо на лекциях в свае время спал.
Спасибо за пинок в правильную сторону. Мозги полезно шевелить.

---------- Сообщение добавлено 21:03 ---------- Предыдущее сообщение было 21:01 ----------

14 А так через них в одном плече все они и потекут.

Вопрос: Почему потекут? Вы, мы посчитали, что за ОБР не выходит???

[BesPav]

Ну почему сложнейший.

Complicated - в смысле запутанный...
;)

У вас тут целый детектив получился!
Вычли не то и не так, токи поделили, амплитудное перепутали с действующим, вот только корня из двух не хватало!
Причем на выходе даже порядки величин сошлись, это мастерство, однако!

Спасибо за пинок в правильную сторону. Мозги полезно шевелить.

Эт не вопрос, завсегда пожалуйста!

Вопрос: Почему потекут? Вы, мы посчитали, что за ОБР не выходит???

А куда они денутся?
Усилитель получает на вход сколько-то вольт и выдает на выходе в Коэф-т усиления больше и всеми своими силами пытается поддерживать это напряжение на выходе, независимо от кривизны импеданса нагрузки.
Все эти выходные Вольты как раз и прикладываются к нагрузке, у вас это 4 Ома.
Задача усилителя - уметь отдавать в нагрузку столько тока, чтобы напряжение на ней строго соответствовало Uвх*КУ.

Если нагрузке надо будет больше тока, чем может усилитель - то это перегрузка по выходному току.

Если Uвх*КУ больше, чем усилитель может выдать Вольт на выходе - то это перегрузка по входу.

Если у вас на выходе 4 пары, то 14 Ампер нагрузки в усилителе поделятся по 3,5 А на каждый транзистор выходного каскада.

Напряжение источника питания, ваши 80 Вольт (с учетом просадки для простоты) банально поделится между нагрузкой и транзисторами.
56 Вольт на нагрузке, 24 - на транзисторах.

Мгновенная мощность в нагрузке будет 784 Ватта и 336 Ватт на транзисторах, по 84 Ватта каждому.

Теперь смотрите на даташит, там где график ОБР, могут ваши транзисторы 3,5 Ампера при 24 Вольтах? Думаю, что могут и еще могут раза в два-три больше.

[ВаСыЛь]

И еще вопрос: До каких минимальных значений может опускаться общее сопротивление двух 8-ми Омных динамика включенных в параллель в процессе работы в широкой полосе? И насколько эти быстрые всплески токов, опасны для данной схемотехники усилителя?

[BesPav]

До каких минимальных значений может опускаться общее сопротивление двух 8-ми Омных динамика включенных в параллель в процессе работы в широкой полосе?

А это в первую очередь зависит не от 8-омности динамиков, а от их акустического оформления и электро-механических параметров типа добротности и резонансной частоты.
Может опускаться, причем для нашего случая до весьма проблемных величин.

И насколько эти быстрые всплески токов, опасны для данной схемотехники усилителя?

Кхм, "данной" - это какой именно?
Четыре пары на выходе в виде эмиттерного повторителя для мощности под киловатт?
Опасны, еще как.

Пост ViktKors двумя страницами ранее вы, наверное прочитали, немного добавлю.

Возьмем для примера одни из лучших (с точки зрения рассеиваемой мощности) транзисторы MJL21193/21194.
График ОБР можете найти в даташите, я на нем немного порисую.

Вот ваш максимальный случай, 14 А на чисто активные 4 Ома. На транзисторах у нас, мы помним, осталось 24 Вольта и через каждый протекает 3,5 Ампера.
Много это или мало?
Мало.
Это для них легкий режим:


Но это была активная нагрузка и при нуле напряжения на ней будет нулевой же и ток.

Теперь случай более-менее реальной АС, с картинок Виктора:


Нагрузка имеет реактивный характер и ток с напряжением не совпадают, а смещены на некоторый интервал (он-то и называется сдвиг фазы).
Теперь, для того примера при нуле напряжения на выходе нам нужно отдавать в нагрузку ну, например, половину от вашего максимума, 7 Ампер.
Много это или мало?

А вот тут уже - реально много.
Напряжение-то на наших транзисторах уже не 24 Вольта, а все 80-85!
Картинка сильно меняется:


И от трехкратного запаса не осталось и следа, мы реально на грани. Это вроде на картинке там прямая линия, а ось-то горизонтальная логарифмическая!

Добавим сюда теплоотвод:


Ибо картинка эта не при абы каких условиях, а при условии максимальной температуры кристалла не более 150 град.
Чего там у нас под транзистором? Слюда? Керамика? Термопаста? Алюминий? А подошва радиатора толстая? Ради интереса посчитайте тепловое сопротивление от кристалла и до ребер радиатора. А потом потребный воздушный поток для отвода 400 Ватт тепла...


Теперь вспоминаем, что у здоровенного НЧ динамика есть сотня грамм движущейся массы, которую надо дрыгать туда-сюда с частотой подведенного сигнала, но самое грустное, что к этой движущейся массе прикручена катушка.
И вот эта самая катушка, помимо собственно индуктивности, становится источником вторичной электро-движущей силы, так как дрыгает усилитель ее не абы где, а в достаточно сильном магнитном поле.

Вот собственно все ваши киловатты и являются паразитным эффектом!
Куда же они делись-то?

Вы будете смеяться, но все они рассеялись в тепло на паразитном сопротивлении провода катушки динамика и выходных транзисторах.


Реального выхода мощности от динамика, его чистой выходной работы в виде продольной волны в упрогой среде (воздухе), едва ли набежит на единицы процентов.

Вот такая получается физика-математика...

[ВаСыЛь]

Ясно. Но ведь есть заводские усилители (например EVM 1202) где питание не сильно меньше моего +- 75 В. Тоже четыре пары тошиб, и работать он может якобы на два ома. А про мою конструкцию, нет места для еще одной пары, не говоря за удвоение количества выходников. Закреплены они без слюды на общей медной 1мм широкой пластине которая закреплена на радиаторе. Исполнение "труба" продувается 120мм двухскоростным вентилятором. Температура аварийного перегрева 70 гр. Не разу не срабатывала. Усилитель трудится три года, парой в тяжелых условиях кабакской дискотеки.

Вот собственно все ваши киловатты и являются паразитным эффектом!

И что делать? Есть два топа по "700 Вт" чем их качать?

И вот эта самая катушка, помимо собственно индуктивности, становится источником вторичной электро-движущей силы,

Параллельно транзисторам, стоят "отбойные диоды" Или это не туда? В смысле не для этого стоят?

---------- Сообщение добавлено 11:36 ---------- Предыдущее сообщение было 11:32 ----------

Напряжение-то на наших транзисторах уже не 24 Вольта, а все 80-85!

Ну это же очень коротко и быстро происходит? Или нет?
Кстати. Греется мой усь поменьше, чем его "правильно сделаны" заводские собратья похожих параметров.

---------- Сообщение добавлено 11:46 ---------- Предыдущее сообщение было 11:36 ----------


Не совсем он, но пахож.

[ИГВИН]

Offтопик:
Полезная ветка получается, из-за большого количества интересных вопросов, и соответственно им - вразумительных ответов.

[BesPav]

Ясно. Но ведь есть заводские усилители (например EVM 1202) где питание не сильно меньше моего +- 75 В. Тоже четыре пары тошиб, и работать он может якобы на два ома.

Ну мало ли какие они предприняли меры по охлаждению и какие конкретно там стоят транзисторы.
В маркетинговом запале вообще можно дойти и до цельномедных радиаторов. Контора вроде серьезная, вряд ли они оперируют китайскими ваттами.
На 2 ома нужно закладывать, чтобы можно было подключать на 4 Ома мостом.

Закреплены они без слюды на общей медной 1мм широкой пластине которая закреплена на радиаторе.

Очень правильное решение.

И что делать? Есть два топа по "700 Вт" чем их качать?

Качать, без вариантов.
Цифры, которые мы считали, они для максимумов. Пик-фактор реальной музыки, даже кабачной дискотеки, порядка 3, поэтому средней мощности в эти топы вы вдуваете ~70-100 Вт. И вот это уже более-менее реальные цифры.

[ВаСыЛь]

Транзисторы TOSHIBA 2SA1943-5200 EVM 1202

---------- Сообщение добавлено 21:31 ---------- Предыдущее сообщение было 21:30 ----------

Ничего хитрого там нет. Заявлено 600 Вт на 4 Ома и 750 На 2.

---------- Сообщение добавлено 21:38 ---------- Предыдущее сообщение было 21:31 ----------

И еще один пример. Усилитель DAP AUDIO paladium 900 Схема обычно-простая. Питание усилка + - 90 В. Стоит так-же четыре пары "тошиб" но послабей 1941-5198 они по 100 Вт. И пашет эта муть в кабаке уже лет 8. Греется как утюг и ничего. Как это можно пояснить???

---------- Сообщение добавлено 21:39 ---------- Предыдущее сообщение было 21:38 ----------

Пик-фактор реальной музыки, даже кабачной дискотеки, порядка 3, поэтому средней мощности в эти топы вы вдуваете ~70-100 Вт. И вот это уже более-менее реальные цифры.

И это я слегка не понял?

---------- Сообщение добавлено 17.02.2017 в 01:53 ---------- Предыдущее сообщение было 16.02.2017 в 21:39 ----------

Полезная ветка получается, из-за большого количества интересных вопросов, и соответственно им - вразумительных ответов.

Я тоже так считаю. Думаю эти вопросы еще не раз будут задавать. А так ссылку скинул, где все разжевано.

[BesPav]

Ничего хитрого там нет. Заявлено 600 Вт на 4 Ома и 750 На 2.

Цифра 750 смутила, проверил, наверное таки 350.

И еще один пример. Усилитель DAP AUDIO paladium 900 Схема обычно-простая. Питание усилка + - 90 В. Стоит так-же четыре пары "тошиб" но послабей 1941-5198 они по 100 Вт. И пашет эта муть в кабаке уже лет 8. Греется как утюг и ничего. Как это можно пояснить???

Тут возможен "финт ушами" с просадкой напряжения под нагрузкой - это достаточно эффективное решение, тем более и заявленные мощности у него пониже.
Для этой мощности требуется на выходе ~56 Вольт и питание +-90 очень сильно избыточное. Может это питание УНа и ВК питается меньшим?

И это я слегка не понял?

А вот посмотрите на осциллограмму музыки, неужели там один и тот же постоянный уровень?
Нет, во первых там какая-то сложно дрыгающаяся линия, а во-вторых куча пиков и провалов.
Вот соотношение пиков к усредненному уровню и называется пик-фактор.

Усилитель должен отрабатывать максимумы не срезая верхушки (без перегрузки), но таких пиков будет относительно немного.



Соответственно средний уровень на музыке - это в среднем ~1/3 от пиков, а по мощности - и вообще ~1/9.

Отсюда и хитрые цифры с мощностями.
Сабовый усилок обычно Д-класса и значительная часть спектра мощности (а он для музыки по мощности как раз и сосредоточен на НЧ) на топы вообще не попадает.

Далее начинаются хитрости с двухэтажниками.

На большом выходном напряжении подключение второго этажа (+-90 Вольт) позволяет не упереться по выходному напряжению в напряжение питания, а падение напряжения на транзисторах уже небольшое.
Со снижением уровня второй этаж отключается (остается типа +-40 Вольт) и сравнительно меньшее напряжение на выходниках позволяет им удержаться в пределах ОБР на реактивную нагрузку.

Короче, дело мутное, надо всегда углубляться в тему

[ВаСыЛь]

Так между делом. Может мы за разные усилки.
А так все понятно. Спасибо вам за исчерпывающие ответы! Все доступно и понятно.

[BesPav]

Так между делом. Может мы за разные усилки.

Да, действительно за разные.

Вот вам и ограничение по теплу!
Смотрите, усилитель при +-90 Вольтах может выдать на выход, например 60 Вольт сигнала.

На 4 Ома это будет 900 Ватт.

А теперь уменьшаем сопротивление нагрузки до 2 Ом!
Формально, ограничения по выходному напряжению здесь не должно быть, но что с током?
А это 30 Ампер...
Четыре штуки выходников без особых проблем должны отдать по 7,5 А каждый.
Но вот вступает в дело тепло и реактивность нагрузки.

Половина от пикового тока при нуле вольт на выходе - это сколько?

А это 15 Ампер при 90 Вольтах!
И уже по 330 Ватт тепла каждому из четырех - гарантирован вторичный тепловой пробой выходников, тут надо 6-7 пар или уменьшать напряжение питания.

А так все понятно. Спасибо вам за исчерпывающие ответы! Все доступно и понятно.

Не вопрос, обращайтесь!

[.Васильев]

Проще анализ ОБР в микрокапе показать для наглядности.Мощность ,рассеивающаяся на выходных транзисторах в режиме АВ с током покоя 150-200ма. Включаем вариацию сопротивления нагрузки от 2 до 8 ом и картинка маслом.И это при питании +/-15вольт.При +/-32вольт при двух парах выходников такая картина при изменении сопротивления нагрузки.Выходники аналоги КТ818/КТ819 в пластике

[ВаСыЛь]

Спасибо всем! Хорошо, когда есть грамотные и отзывчивые люди.

[Bedwere]

Тоже гложет вопрос, связанный с выходной мощностью.

Есть усилитель, работающий в классе G вот с таким выходным каскадом:


Питание +/-36 В / +/-76 В. Заявлено 200 Вт @ 8 Ом. Более низкоомная нагрузка не декларируется. Насколько правдоподобна заявленная мощность? В том плане, выдержат ли транзисторы и как долго выдержат?

[ВаСыЛь]

Из выше сказанного, на выходе транзисторы по даташиту, 150 Вт 15 А. их по два в параллель. При таком питании, на 8 Ом, мощность должна быть около 300 Вт. Но Т.К схема с Вольт добавкой, значит транзисторы разгружаются по напряжению, будет работать долго. Смотря какое охлаждение.

[.Васильев]

заведите схему в компьютор и анализ по постоянному току сделайте.

[Bedwere]

Смотря какое охлаждение.

Охлаждение хреновенькое. Это обычный бытовой усилитель. У меня есть подозрение, что разработчики больше ориентировались на отработку пиков без клипинга и искаженеий в музыке с высоким ДД, нежели чем на то, что владелец дискотеку устроит.

[ВаСыЛь]

У меня есть подозрение, что разработчики больше ориентировались на отработку пиков без клипинга и искаженеий в музыке

Правильно, на то он и класс G, Чтоб при половине или близкой к половине отдаваемой мощности, разгрузить ВК по напряжению и теплу. И отсюда не большие радиаторы. НО некоторые производители, сильно экономят. Если он у вас греется примерно до 50-60 градусов, это нормально для бытовых усилителей. Но все-же лучше постараться обеспечить ему достаточный доступ воздуха. ( с низу и с верху зазоры для естественной конвекции)

[Bedwere]

Если он у вас греется примерно до 50-60

В моих условиях эксплуатации усилитель не теплее парного молока даже при непрерывном воспроизведении в течении 5-6 часов.
Что интересно, при воспроизведении "шепотом" в фоновом режиме он чуть теплее, чем когда возникают опасения, что соседи вызовут милицию.