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關於板上分享的LM4766雙40W+40W功率放大器的電流問題

為了能更清楚的區分,特別開闢這個專區,希望發燒同好能在這個討論區分享你們的心得。也希望有專長於這個領域的”大大”們,能多多幫忙參與解答大家在音響方面的問題。

關於板上分享的LM4766雙40W+40W功率放大器的電流問題

文章rf9992003 發表於 週三 11月 09, 2011 11:56 am

如題
關於板上分享的LM4766雙40W+40W功率放大器的電路
此電路需要多少電流來推動放大器
rf9992003
 
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求助!!關於板上分享的LM4766雙40W+40W功率放大器的電流問題

文章rf9992003 發表於 週三 11月 09, 2011 11:42 pm

如題
關於板上分享的LM4766雙40W+40W功率放大器的電路
此電路需要多少電流來推動放大器
.jpg
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Re: 求助!!關於板上分享的LM4766雙40W+40W功率放大器的電流問題

文章kib72377 發表於 週四 11月 10, 2011 9:25 am

(40W+40W)/8Ω= 10A<----10A是錯的,要開根號才對...sorry
所以最少就是10A囉.

而你的電源才±18V,18/8也才 2.25A而已,
所以3A就差不多了.
最後由 kib72377 於 週四 11月 10, 2011 4:54 pm 編輯, 總共編輯了 1 次
kib72377
 
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Re: 求助!!關於板上分享的LM4766雙40W+40W功率放大器的電流問題

文章rf9992003 發表於 週四 11月 10, 2011 3:34 pm

謝謝
rf9992003
 
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Re: 關於板上分享的LM4766雙40W+40W功率放大器的電流問題

文章xaudio 發表於 週二 3月 27, 2012 10:17 pm

兩聲道同時輸出 40W,正負電源的單邊平均電流:

8Ω - 2.06A,6Ω - 2.37A,4Ω - 2.90A,電源變壓器規格乘 2。
xaudio
 
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Re: 關於板上分享的LM4766雙40W+40W功率放大器的電流問題

文章CPSEVEN 發表於 週日 4月 01, 2012 11:01 pm

W=V*I
電壓也要考慮到
8X2.06=16.48Vac 但是擴大器也是要吃一些電壓 還有整流二極體 還有變壓器的內阻
所以可能要預留5Vac左右吧
所以電源電壓要在21~22Vac x 2 2.06A以上
所以變壓器需求規格 21V-0-21V 4~6A之間的 (電流也算上點預留的話)

若是4歐姆的喇叭
4X2.9=11.6Vac +5V =16~17Vac 變壓器以18V為常見規格
所以變壓器需求 18-0-18V 6A以上~9A
CPSEVEN
 
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Re: 關於板上分享的LM4766雙40W+40W功率放大器的電流問題

文章xaudio 發表於 週一 4月 02, 2012 3:14 pm

感謝 CPSEVEN 的細心說明!
8Ω - 2.06A,6Ω - 2.37A,4Ω - 2.90A,電源變壓器規格乘 2。

所指是包含靜態電流的真實平均值而非 RMS 均方根,似乎不太適合作為計算電壓的依據。
選擇電源變壓器需要多一些考量,LM4766 的 Datasheet:http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm4766.pdf

(1) 首先計算 40W 輸出的峰值電壓:
8Ω - ±25.3V,6Ω - ±21.9V,4Ω - ±17.9V。

(2) 從 Datasheet 得知 NS 保證的輸出擺動為 ±(Vcc-4),最低供應電壓變成:
8Ω - ±29.3V,6Ω - ±25.9V,4Ω - ±21.9V。

(3) 預留無法利用的 10% 漣波,供應電壓再提高為:
8Ω - ±32.2V,6Ω - ±28.5V,4Ω - ±24.1V。

(4) 假設 Diode drop 為 0.7V,需要的變壓器二次側電壓:
8Ω - 22.3Vac,6Ω - 19.7Vac,4Ω - 16.5Vac。

(5) 有經驗的設計者當然該懂得避免訂製零件,比較可能買到的規格品:
8Ω - 24V × 2,4A,6Ω - 21V × 2,5A,4Ω - 18V × 2,6A。

需要多少電壓、電流餘地是見仁見智的問題:

(1) 畢竟在多數場合訊源不是信號產生器的正弦波,持續 40W 輸出幾乎不可能發生。
(2) 過度提高電壓也意味著低效率、更重的變壓器、更大的散熱片和更高的成本。
(3) 能持續甚至只是瞬間輸出 40W 也許就足夠了,廠製擴大機好像很少有超規格的吧!
xaudio
 
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Re: 關於板上分享的LM4766雙40W+40W功率放大器的電流問題

文章CPSEVEN 發表於 週二 4月 03, 2012 3:11 am

>>>>>(1) 畢竟在多數場合訊源不是信號產生器的正弦波,持續 40W 輸出幾乎不可能發生。

我也同意這點
但是根據以往經驗 電壓足夠的話 似乎聲音會好一點
這意思是說 例如假設用+/-40V供電跟用+/- 60V供電給同一擴大器
假設變壓器都是2A 雖然2A*2A*8歐姆=實際上只有32W-rms的輸出
電壓雖夠高 但是受到電流的限制 所以實際輸出功率只能到32W
但是在10W~20W輸出的情況下 同一個擴大器 用60V供電會比40V 聲音好一點
猜想市電壓足夠的情況下 電路比較不會逼近極限
意思是電晶體雖然Vce 1V就可以動作 可是用給他5V工作時 似乎特性會好一點
當然太高了也不好 所以才有串疊的結構出來不是嗎^^"

電流夠不夠大 的確是其次 很多情況下都沒吃到那麼多電流
除非喜歡"飆"喇叭(大音量)跟喜歡重低音 才需要特別重視電流

以上純屬人感覺 歡迎一起探討^^~
CPSEVEN
 
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Re: 關於板上分享的LM4766雙40W+40W功率放大器的電流問題

文章xaudio 發表於 週二 4月 03, 2012 7:06 pm

我承認忽略了一些因素,那就是 FET 的 Output Stage!

記得早年從 V-FET 到 VMOS-FET 推出的初期,設計都是採用兩組正負電源的。
也就是 VAS 供應電壓一定要高於 Output Stage,這是很合理的規劃。
不知曾幾何時本來良好的架構都被簡化成一組電源,甚至連緩衝的射極隨耦也免了。
對於這類比較簡單的電路而言,供應電壓不提高確實會有非線性問題,您的看法正確。

至於 BJT 的 Output Stage,只要 HFE 和 hfe 別掉的太兇應該沒問題才對!
BJT 和 FET 的 I-V curve 在低壓區有截然不同的表現,無論 CB 或 CE,BJT 始終維持很高的輸出阻抗。
換言之,BJT 可以在非常低的電壓下保有良好線性,最常見的例子就是 Current Mirror。
無論是基本型或 Wilson,至少有一個晶體處在 0.65V 左右吧!
在 IC 內部 Current Mirror 是沒有 Re 的,如果電壓變化會造成重大影響 Current Mirror 就玩完了。

...... 有點僥倖 ...... LM4766 是 BJT output!! :lol: :lol:

此外關於電流計算方式,我們的認知也許有些差異。依個人了解,平均值和 RMS 值是不同的東西:

(1) 平均電流 = sqrt(2 * Pout / RL) / π * 2
(2) RMS 電流 = sqrt(Pout / RL)

您的觀點似乎是根據 (2),兩者相去不遠但 RMS 無法代表變壓器真正供應的電流。
自己導的算式,數學能力有限,萬一推論錯誤請不吝指教。
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Re: 關於板上分享的LM4766雙40W+40W功率放大器的電流問題

文章CPSEVEN 發表於 週二 4月 03, 2012 11:51 pm

是的 BJT的理論上很低的電壓就可以工作正常
可以從下圖看到一個大概
20120403-4.jpg

這是SA684 PANASONIC出的DATASHEET取出的
我想這可以解釋一部分
SA684 VCE在小電流大概要0.65~0.7V以後 大電流大概要1.4~1.6以後 HFE才成線性變化
大功率的電晶體手邊沒DATASHEET 沒辦法拿出來看^^"
但我們總要考慮製造後的誤差值 確保他完全在工作區工作
所以VCE以1V以上 大電流以2V來算 應該不為過吧

就基本演算 基本擴大器結構-- 兩級電流放大+一級電壓放大 那起碼要3V吧
再加上橋式整流同時間會有2個二極體工作 1.4V
再加上變壓器全載電流時 因為內阻關係 電壓也大概會下降1~3V不等
(看電壓比例 20Vac可能下降1Vac多一點 40Vac就可能要2~3Vac了)
所以綜合來看大概5Vac是差不多吧
我是這樣計算得來的

RMS的確不那麼容易計算
我記得是以"波形的面積"來計算(離開學校很久了ˇˇ")
而60HZ跟音樂的1KHZ 10KHZ同電壓下波型面積會一樣嗎
我不知道耶 都忘了公式了 :lol:
更何況喇叭的阻抗實際上在不同的頻率上 阻抗時會不同
雖然實際測量 平均看來(電表測量只能得到平均值)似乎電流的需求都不如計算的需要那麼多
但我們總是要未雨綢繆做點預留 以防不足不是嗎? :D

PS 大概10多年以前普騰出的音響 還特別標榜它的音響動態功率
例如100W的後級 瞬間輸出可到1000W之類的
理由就在低頻時 喇叭的動態響應阻抗(喇叭是電感性阻抗)有時候會低於標示阻抗 也就需要更多的電流來應付
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Re: 關於板上分享的LM4766雙40W+40W功率放大器的電流問題

文章xaudio 發表於 週三 4月 04, 2012 6:46 pm

所以VCE以1V以上 大電流以2V來算 應該不為過吧

其實多數情況 Vce 可以不用考慮,請看兩個典型的 BJT 電路:

BJT.jpg

左半邊是 Emitter-Follower (EF),右半邊是 Complementary Feedback Pair (CFP)。
Q3.Vce = Q3.Vbe + Q1.Vce
Q4.Vce = Q4.Vbe + Q2.Vce
Q7.Vce = Q7.Vbe + Q5.Vce
Q8.Vce = Q8.Vbe + Q6.Vce

除非 VAS 用更高的第二組電源驅動,所有晶體都會獲得 Vce 基本保障。
真正需要計算的是 Vbe、VAS 擺動範圍、RE、電源漣波率。

再加上橋式整流同時間會有2個二極體工作 1.4V

只要不特別偏愛雙橋整流,應該是 0.7V 左右。

RMS的確不那麼容易計算

是平均值吧!含我在內,很多人對 π、ω、θ ... 這些東西過敏。 :lol:

我個人的結論:
(1) 電流增加一些動態範圍當然是更好囉!
(2) 針對 BJT,電壓只要留點誤差空間就可以了,或多或少響應一下節能減碳吧! :lol:
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Re: 關於板上分享的LM4766雙40W+40W功率放大器的電流問題

文章CPSEVEN 發表於 週三 4月 04, 2012 8:33 pm

>>>>>左半邊是 Emitter-Follower (EF),右半邊是 Complementary Feedback Pair (CFP)。
Q3.Vce = Q3.Vbe + Q1.Vce
Q4.Vce = Q4.Vbe + Q2.Vce
Q7.Vce = Q7.Vbe + Q5.Vce
Q8.Vce = Q8.Vbe + Q6.Vce

除非 VAS 用更高的第二組電源驅動,所有晶體都會獲得 Vce 基本保障。
真正需要計算的是 Vbe、VAS 擺動範圍、RE、電源漣波率。

Q3.Vce = Q3.Vbe + Q1.Vce
Q3.Vce =0.7 + 1
=1.7V +Re + vas +漣波 是這樣的意思對吧
不過 我發現一件事 感覺有點奇怪
為了怕舉例錯誤我特別去查BJT的電晶體資料的VCE
查過了幾個電晶體資料後 發現測試電晶體工作特性的條件
包括電功率晶體 很多都設定用VCE在4~6V之間去做測試條件
不知道為什麼?
VCE不是1V以上就夠了嗎 那麼用2V去測試也夠了呀
怎麼小功率大多用5~6V 大功率反而用4~6V去測試:?


>>>>只要不特別偏愛雙橋整流,應該是 0.7V 左右。
嗯恩 是的 不一定要都用橋式整流


>>>>是平均值吧!含我在內,很多人對 π、ω、θ ... 這些東西過敏。 :lol:
哈哈 我也是
所以都跟著音響雜誌的簡單算法來做
以變壓器的AC交流電壓對上輸出的交流訊號
略過AC--> DC -->AC的過程 以減少運算需求^^"


>>>>(2) 針對 BJT,電壓只要留點誤差空間就可以了,或多或少響應一下節能減碳吧! :lol:[/quote]
若是針對減碳 我覺得可以考慮T類放大!!!!
網路上查過一些資料 看來T類放大也不會差
若不是PRO級的 不會聽出差異
大家也可以由網路查 T類放大 多了解 一起探討
也許可以搞搞DIY^^~
CPSEVEN
 
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Re: 關於板上分享的LM4766雙40W+40W功率放大器的電流問題

文章xaudio 發表於 週三 4月 04, 2012 10:26 pm

=1.7V +Re + vas +漣波 是這樣的意思對吧

可以再低一點:
左半邊:Q1.Vbe + Q3.Vbe + RE + VAS + 漣波
右半邊:Q5.Vbe + RE + VAS + 漣波

兩者特性相差不少,如有興趣研究請參考 (舊版可以找到載點):
Audio Power Amplifier Design Handbook ... (Douglas Self)
我認為這本書算是中級教材但確實很有參考價值。(少部份內容要自已過濾)
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Re: 關於板上分享的LM4766雙40W+40W功率放大器的電流問題

文章xaudio 發表於 週四 4月 05, 2012 1:09 am

VCE不是1V以上就夠了嗎 那麼用2V去測試也夠了呀

在我的印象中電壓低的時候高頻特性會變差,因此之前有提到 HFE 和 hfe。
查了一下資料,Cob 確實會隨 Vce 變化。
因為功率晶體的 Cob 通常不是產生主極點的原因,我猜影響應該會在可接受的範圍內。
是否真的如此沒有十足把握,以前做過模擬並未發現問題,也許參數不對,或者多一點過補償就 OK 了。
事實上 BJT 的電容和 FET 動輒超過 1000pF 比較,那真的是小巫見大巫了!
xaudio
 
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Re: 關於板上分享的LM4766雙40W+40W功率放大器的電流問題

文章CPSEVEN 發表於 週四 4月 05, 2012 2:04 am

感謝提供的資訊
可惜沒看到載點 (好像是要買書是吧)ˇˇ
CPSEVEN
 
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