Оценка мощности усилителя, Статья про оценку мощности по предохранителю Опции

[spl_mo]

Расчёт мощности усилителя. Как не дать себя обмануть.

Не секрет, что уже давно производители используют нечестные методы борьбы за потребителя и сфера car audio не исключение. Многие люди, покупая аудио компоненты, смотрят прежде всего на мощность. Маркетологи всех автозвуковых компаний это прекрасно понимают и стараются продать покупателю именно то, что он хочет. Таким образом и появляются усилители, у которых на борту красуются цифры с большим количеством нулей с припиской watts. Как же можно оценить реальную мощность усилителя? На самом деле очень просто! Достаточно посмотреть на его предохранитель и вспомнить курс школьной физики. Для тех, кто забыл (а может и не знал), предназначена эта статья.

Для расчёта мощности усилителя по номиналу предохранителя нам надо узнать его КПД (коэффициент полезного действия), который зависит от класса работы усилителя. Ниже приведено описание основных классов усилителей, которые используются в автозвуковой индустрии:
Класс А. Усилители данного класса обладают низким КПД около 20-30%, но дают сигнал очень высокого качества. Усилители А-класса можно встретить лишь в очень дорогих аудиосистемах Hi-End уровня.

Класс АВ. Большинство автомобильных усилителей принадлежат именно к этому классу. Они способны выдавать достаточно качественный сигнал при относительно неплохой эффективности. КПД этих усилителей около 50%. Усилители AB-класса используются в головных устройствах (ГУ).

Класс D. Это самый современный класс усилителей, в котором применяется цифровая обработка сигнала. Усилители D класса очень мощные, компактные и выделяют меньше тепла, однако в данный момент применяются только для работы в НЧ-диапазоне, т.е. с сабвуферами. Большинство 1-канальных усилителей (моноблоков) относится к этому классу. КПД таких усилителей примерно 70-80%.

Зная класс усилителя и номинал его предохранителя можно расчитать примерную мощность, которую он способен выдать. Предохранитель ограничивает потребляемую мощность, т.е. усилитель не может долговременно потреблять ток, сила которого больше, чем номинал предохранителя. Из общего курса физики известно, что потребляемая мощность равняется произведению напряжения на силу тока:

P=U*I (потребляемая мощность)

В нашем случае значение U равняется напряжению бортовой сети автомобиля ~14В при заведённом двигателе, а значение I равняется номиналу предохранителя или их сумме, если предохранителей несколько.
По данной формуле мы можем рассчитать потребляемую усилителем мощность. Умножив это значение на КПД, мы получим мощность, которую усилитель способен отдать. Если обозначить КПД буквой E (effectiveness), то формула примет вид:

P=U*I*E (выдаваемая мощность)

Это значение равно суммарной мощности всех каналов усилителя, и если этих каналов больше, чем 1, то это число необходимо разделить на количество каналов N:

P=(U*I*E)/N (мощность на канал)

Это и есть общая формула для оценки мощности любого усилителя.

Пример 1:
Люди часто спрашивают о мощности усилителей, встроенных в головные устройства. Многие считают, что их магнитолы действительно выдают те самые 4х50W, которые написаны на панели или коробке. Давайте посчитаем, так ли это на самом деле.
В большинстве ГУ стоят предохранители на 10А и используются усилители класса AB с КПД ~50%. Подставляем данные в формулу:
P=(14В*10А*0,5)/4=17,5Вт на канал! Примерно такую мощность способен выдать усилитель ГУ. Самые мощные образцы с предохранителями на 15А выдают порядка 25Вт на канал. Результаты расчёта совпадают с реально замеренными значениями мощности.

При расчёте стоит учитывать, что полученное значение характеризует максимальную долговременную мощность усилителя на минимальную нагрузку (если усилитель способен работать на 2Ома, 1Ом или даже ниже). Это особенно важно при сравнении моноблоков, т.к. их мощность уменьшается при повышении сопротивления акустической системы.

Пример 2:
Расчёт мощности 1-канального усилителя (моноблока) D-класса. Допустим, что моноблок имеет два предохранителя по 30А. КПД возьмём равным 80%:
P=14В*60А*0,8=672Вт
Т.к. усилитель 1-канальный, то переменная N в формуле равна 1 и не изменит результат. Данную мощность усилитель развивает на минимальную нагрузку (эту информацию можно найти в инструкции к усилителю). Допустим это 1Ом. При увеличении нагрузки в 2 раза мощность уменьшится примерно в 1,5 раза. Т.е. для 2Ом это где-то 450Вт, для 4Ом примерно 300Вт. Это очень грубое приближение, но в большинстве случаев эти цифры подтверждаются на практике.

Приведённые расчёты имеют довольно большую погрешность, т.к. невозможно учитывать искажения, выдаваемые усилителем. Точные цифры может дать только замер усилителя при использовании специального оборудования. Основной целью этой статьи является развеяние мифа о киловаттных усилителях размером с видеокассету и предохранителем, скажем на 25А. Также данный способ подойдёт для сравнения нескольких аппаратов одного класса, т.к. в большинстве случаев будет мощнее тот, у которого номинал предохранителя больше. Всё таки законы физики никто обманывать пока не научился и усилитель не может отдать больше энергии, чем потребляет. Не забывайте об этом, когда в следующий раз пойдёте в магазин за новой покупкой

Гринцевич Александр aka spl_mo aka silentkiller
При использовании статьи не забудьте указать ссылку на www.soundpressure.ru
Если у Вас есть какие-либо дополнения или поправки к данному материалу, пишите на spl_mo@soundpressure.ru либо в личные сообщения на форуме.

[Шпунтик]

Супер! Теперь на Soundpressure.Ru ещё и свои статьи! Это здорово!
Автор, пиши есчо! Написано зачётно, просто, понятно и со вкусом
Кстати, и очень полезно!

[XSTAN]

Кстати производители меряют усилки всегда при 14,4В.

[kruff]

Кстати производители меряют усилки всегда при 14,4В.

Не правда. На МАД11 мощность указана при 13,8В.

[spl_mo]

Некоторые указывают при двух напряжениях. У моего helix hxa400 указано при 12В и 13.8В

[XSTAN]

Вот именно, что некоторые и они пишут это что при такойто напруге.

[spl_mo]

Ну считай при 14.4В если ты уверен, что у тебя действительно будет такая напруга. Хотя разница будет минимальной на самом деле. Для усей AB класса формулу можно даже так написать: (7*I)/N

[XSTAN]

Я все это прекрасно знаю, я про то что производитель меряет при 14,4, а если при меньших то он обязательно это укажет.

[Artem]

Хочу упомянуть об указываемой мощности акустических систем, хотя может и не в тему. Производители акустики, иной раз, пишут на шильдиках и коробках такое! Смотришь, на сабе надпись, 300 ватт, при том его размеры, ну никак не вписываются в эту цифру. Попросту, динамик такой мощности (понятное дело, катушка и магнит у него должна быть не игрушечные) в миниатюрный ящик не поместятся. Раньше думал, обычное кидалово, потом почитал по этой теме, немного просветился. Как оказалось, по западной классификации "мощностей" много разных. Перечислю некоторые, музыкальная, долговременная, пиковая, максимальная, номинальная... Голова кругом пойдет, изучая, как они соотносятся друг с другом. Они могут отличатся друго от друга в на порядок, то есть в десяток раз!!! Производитель если имеет возможность, естественно, на коробке укажет ту мощность, которая из всех перечисленных будет наибольшей. Пиковую к примеру. Возможно даже в паспорте не станет указывать, что эту мощность динамик выдерживает без проблем, разве что, в течении десятой доли секунды, и если его раскачать усилителем, с такой номинальной мощностью, хотя бы в течении не скольких секунд, не будет больше этого динамика. Вроде и мошенничества нет, как такового, но владельцу сгоревшего саба от этого не легче.

[Smoke]

Осталось только уточнить 2 момента:
1. Предохранители имеют ток пробоя зачастую на 80% выше номинала. У разных производителей это значение отличается, но у серьезных это так. Хз что у китаезов, не могу сказать.

2. Второй пункт следует из первого. По причине первого пункта преды и не горят при переводе усилителя в низкоомный, не штатный режим. А так же при режимах, отличных от тестовых 1% THD+Noise

Но для предварительной оценки КПД уся вполне пойдет.
Кстати, Саундстримы указывают мощность при 16В.
У многих производителей мощность усей в заявке занижена (RF, Eton, ArtSound, DD, Lanzar серии Opti.....)

[spl_mo]

В принципе да, усь при низкоомной нагрузке может потреблять и больше номинала преда, но на музыке будет работать, т.к. музыкальный сигнал имеет переменную интенсивность (конечно если это не жёсткий гангста рэп от Лил Джона ). Чтобы расплавить предохранитель надо время и длительная максимальная нагрузка, что в музыке встречается очень редко. А замеры на синусе обычно не превышают 2-3 сек, поэтому ничего и не горит.
p.s. из списка я бы убрал АртСаунд, мне кажется у них реально меньше, чем заявлено

[Smoke]

p.s. из списка я бы убрал АртСаунд, мне кажется у них реально меньше, чем заявлено

Хз, помоему были в паспортах на них результаты замеров, всегда больше заявки. Но сам не мерял, утверждать с уверенностью не берусь.

[qadro]

ну в принципе по этой формуле мощьность моего усилка не сильно завышена на 25 ват с канала спасиб за статью

[GAGARIN]

У меня в усилке 4 предохранителя по 40А, усилок класса Д  с 2-мя каналами!значит ф-ла 3*40*14.4*80%/2=691,2W  на канал  при каком сопротивлении??

[XSTAN]

У меня в усилке 4 предохранителя по 40А, усилок класса Д  с 2-мя каналами!значит ф-ла 3*40*14.4*80%/2=691,2W  на канал  при каком сопротивлении??

А что за усил?

[spl_mo]

У меня в усилке 4 предохранителя по 40А, усилок класса Д  с 2-мя каналами!значит ф-ла 3*40*14.4*80%/2=691,2W  на канал  при каком сопротивлении??

Я уже писал, что у тебя моноблок! Один канал! Пересчитай с нормальным кол-вом предов и получишь цифру, причём немаленькую надо сказать. Усилок вполне мощный

[GAGARIN]

Я уже писал, что у тебя моноблок! Один канал! Пересчитай с нормальным кол-вом предов и получишь цифру, причём немаленькую надо сказать. Усилок вполне мощный

сори описочка вышла! 3 предохранителя! но в расчёты  верны т к  брал 3 пред. 

[spl_mo]

Короче минимум киловатт получается при нормальном питании, т.е. заявка производителя вполне адекватная

[Rexser]

классная статья
но правила в ней действуют на 100% только для одноканальников и усилителей подключенных мостом
а также многоканальников имеющих один предохр на все каналы (как в ГУ например)
потому как предохранители в других усилках стоят не параллельно , поэтому немогут быть сумированы и поделенные на каналы
а также мощность у них не может быть сумирована тк динамики не подключены паралельно со всех каналов
тоесть мощность усилителя равна мощности самого мощного его канала

[spl_mo]

Честно говоря, ничего не понял. А как по твоему быть с моноблоками, у которых несколько предохранителей (таких много)? И как подключены предохранители? Последовательно что ли?