Как рассчитать мощность усилителя. Как правильно измерить и рассчитать мощность автомобильного усилителя

alexxlabУсилител
Как измерить реальную выходную мощность автомобильного усилителя. Какие формулы использовать для расчета мощности. Почему важна нагрузка при измерениях. На что обратить внимание при оценке характеристик усилителей.

Содержание

Основные способы измерения мощности автомобильного усилителя

Существует несколько основных способов измерения и расчета мощности автомобильного усилителя:

  • Измерение с помощью осциллографа и фиктивной нагрузки
  • Измерение выходного напряжения и расчет по формулам
  • Оценка по характеристикам усилителя (предохранители, напряжение питания)
  • Использование специальных приборов для измерения мощности

Рассмотрим подробнее каждый из этих методов и их особенности.

Измерение мощности с помощью осциллографа

Наиболее точным способом измерения реальной выходной мощности усилителя является использование осциллографа и фиктивной нагрузки. Для этого необходимо:

  1. Подключить к выходу усилителя фиктивную нагрузку (обычно 4 Ом или 8 Ом)
  2. Подать на вход усилителя синусоидальный сигнал частотой 1 кГц
  3. С помощью осциллографа измерить амплитуду неискаженного выходного сигнала
  4. Рассчитать мощность по формуле: P = U² / (2R), где U — амплитуда сигнала, R — сопротивление нагрузки

Этот метод позволяет получить наиболее точные результаты, так как учитывает реальные возможности усилителя по отдаче тока в нагрузку.

Расчет мощности по выходному напряжению

Если осциллограф недоступен, можно измерить выходное напряжение усилителя вольтметром и рассчитать мощность по формуле:

P = U²rms / R

Где Urms — среднеквадратичное значение напряжения, R — сопротивление нагрузки.

Однако важно учитывать, что без реальной нагрузки усилитель может выдавать более высокое напряжение, чем при подключенной нагрузке. Поэтому такие измерения дают лишь приблизительную оценку мощности.

Оценка мощности по характеристикам усилителя

Приблизительно оценить максимальную мощность усилителя можно по его характеристикам:

  • Напряжение питания
  • Номинал предохранителей
  • КПД усилителя

Например, для усилителя класса AB можно использовать формулу:

P = U × I × η

Где U — напряжение питания, I — ток предохранителей, η — КПД усилителя (обычно около 0.6-0.7 для класса AB).

Однако такая оценка дает лишь приблизительное представление о возможностях усилителя.

Почему важна нагрузка при измерении мощности

При измерении мощности усилителя крайне важно использовать реальную нагрузку по следующим причинам:

  • Без нагрузки усилитель может выдавать более высокое напряжение
  • Реальная нагрузка ограничивает отдаваемый усилителем ток
  • Под нагрузкой может проседать напряжение питания усилителя
  • Только с нагрузкой можно оценить искажения на большой мощности

Поэтому измерения без нагрузки могут давать существенно завышенные результаты, не соответствующие реальным возможностям усилителя.

На что обратить внимание при оценке характеристик усилителей

При выборе автомобильного усилителя стоит обратить внимание на следующие моменты:

  • Указана ли мощность как RMS или пиковая
  • При каком сопротивлении нагрузки измерена мощность
  • Приведены ли значения искажений на заявленной мощности
  • Указано ли напряжение питания, при котором измерена мощность
  • Есть ли данные о КПД усилителя

Эта информация поможет более объективно оценить реальные возможности усилителя и сравнить разные модели между собой.

Что такое PMPO и почему не стоит на него ориентироваться

PMPO (Peak Music Power Output) — это маркетинговый показатель, не имеющий четкого определения и методики измерения. Обычно значения PMPO многократно превышают реальную мощность усилителя.

Не стоит ориентироваться на PMPO по следующим причинам:

  • Нет стандартной методики измерения PMPO
  • Значения PMPO сильно завышены и не соответствуют реальности
  • PMPO не дает представления о качестве звучания усилителя
  • Разные производители могут считать PMPO по-разному

Вместо этого рекомендуется ориентироваться на значения RMS мощности, измеренные по стандартным методикам.

Выводы по измерению мощности автомобильных усилителей

Подводя итоги, можно сделать следующие выводы по измерению мощности автомобильных усилителей:

  1. Наиболее точные результаты дает измерение с помощью осциллографа и фиктивной нагрузки
  2. Измерения без нагрузки могут давать существенно завышенные результаты
  3. Важно учитывать условия измерения — напряжение питания, сопротивление нагрузки и т.д.
  4. Не стоит ориентироваться на маркетинговые показатели вроде PMPO
  5. Реальная мощность усилителя обычно ниже заявленной производителем

Правильное измерение мощности позволяет объективно оценить возможности усилителя и подобрать оптимальный вариант для конкретной аудиосистемы.


Расчет мощности усилителя для чайников • Stereo.ru

Всем салют!

Являюсь новичком в Hi-Fi, сейчас занимаюсь выбором своей первой серьезной аккустической системы 5.0. Довольно много прочитал на этом форуме и часто сталкивался с выражением «этот усилитель/ресивер не раскачает эти колонки», «он слишком слабый для вашей комнаты» и т.д. Решил попробовать посчитать требуемую мощность усилителя, погнали)

Максимально допустимый уровень звукового давления для человека -100 дБ (сильно громче вагона метро), адекватный человек на такой громкости слушать музыку в квартире не будет, скорее всего максимум для квартиры — 80-85 дБ (да и то соседи будут жаловаться). 85 дБ — это громкость в кинотеатре. 97 Дб — это плюс/минус громкость вагона метро.

Берем колонки с чувствительностью 91 дБ, т.е. это уровень звукового давления на расстоянии 1 метра от колонок при подаваемой мощности 1 Вт. Слушать музыку будем подальше от колонок — в 3 м от них, через эти 3 метра уровень звукового давления упадет на 9 дБ. Т.е. для прослушивания «вагона метро» нам нужно, чтобы колонки выдавали 106 дБ.

Считаем ватты: «при увеличении громкости на 3 дБ, нужно удвоить подаваемую мощность». Т.е. для уровня 91 дБ — нужен 1 Вт, для 94 дБ — 2 Вт, 97 дБ — 4 Вт, 100 дБ — 8 Вт, 103 дБ — 16 Вт, 106 дБ — 32 Вт. Т.е. для прослушивания «вагона метро», сидя в трех метрах от колонки, нам нужно подать на колонку 32 Вт мощности.

Как я понял, почти все дешевые ресиверы — являются усилителями класса D; если верить гуглу, то КПД у таких усилителей — 90-95%, но в это мне верится с трудом, округлим КПД в меньшую сторону — до 80%. Т.е. для того чтобы подать на колонку 32 Вт, ресивер должен сожрать 40 Вт электрической мощности. Умножаем на 5 каналов (хотя на тыловые и центральный канал столько не нужно), получаем 200 Вт потребляемой мощности.

А теперь смотрим один из самых дешевых ресиверов на рынке — Yamaha RX-V483, его мощность 260 Вт. Получается, что при расчетных условиях он работает на 75%. Я понимаю, что это довольно много — нелинейные искажения и все дела, но извините — это предельный максимум по уровню звука, так никто никогда музыку не слушает. А если брать реальный уровень громкости (85-90 дБ), то рассчет для него покажет необходимую электрическую мощность для 5 каналов в 25-30 Вт, а это уже вывезет любой усилитель.

Вот и получается у меня вывод, что для квартиры достаточно ЛЮБОГО ресивера/усилителя. Да и по качеству довольно трудно отличить один усилитель класса D от другого усилителя класса D (это ж почти «цифровое» усиление). Если мы хотим реального улучшения по качеству, то имеет смысл брать усилитель класса А, к примеру. Но КПД у него уже будет значительно ниже (процентов 10), и следовательно мощность тут гораздо более важна, но и соответственно цена вырастает настолько, что среднестатистический обыватель на такие усилители даже не посмотрит).

Где я ошибся в вычислениях? Что я упустил в расчетах требуемой мощности усилителя?

Как можно быстро вычислить мощность усилителя?

Приветствую!

Раз Вы сейчас читаете данную статью и находитесь на сайте посвященном бюджетному авто звуку наверняка Вы являетесь счастливым обладателем какого либо усилителя. Смею предположить, что перед покупкой или уже во время эксплуатации усилителя Вы не один раз задавались себе вопросом а настоящая ли мощность указана в технических характеристиках? или на красивой коробке с не менее красивыми цифрами?

Сейчас все станет понятно уверяю Вас, это совсем не сложно и под силу абсолютно любому человеку, а уж любителю авто звука тем более.

В первую очередь к надписям на коробках и самом усилителе нужно относиться с определенной осторожностью, в большинстве случаев там указана завышенная мощность. Главной целью, которой является — привлекать внимание покупателя. Поверить таким цифрам сможет только слишком оптимистичный :))) человек или человек который не обладает необходимым уровнем знаний он же новичок 🙂

Так вот, как же проверить честные ли цифры указаны или нет?! Оказывается все очень просто и даже существуют специальные формулы для расчетов. Но обо все по порядку до формул мы доберемся чуть позже, а пока рассмотрим несколько важных уточнений:

         1) Мощность раньше в олдскульных усилителях например выпускаемых в Японии или Германии указывалась при напряжении питания 12 Вольт или 12,6 Вольт и при низком проценте искажений T. H.D не более 0,05%. В настоящее время ситуация несколько другая мощность замеряют при входном напряжении питания равным 14,4 Вольт и при 1% искажений T.H.D.

         2) Исходя из пункта 1 автомобильный усилитель который например развивает мощность 50 Ватт Х 2 при напряжении питания 14,4 Вольт (это при заведенном двигателе автомобиля) выдаст примерно на 15% меньше при напряжении питания 12,6 Вольт (когда Вы заглушите двигатель). И наоборот, усилитель мощность которого 50 Ватт Х 2 измерена при напряжении 12,6 Вольт способен выдать больше на 15% при напряжении 14,4 Вольт. Это означает разницу в мощности в целых в 15 Ватт между двумя усилителями, на коробке которых написано « 50W Х 2».

         Разжевываю 🙂 олдскульные усилители типа Pioneer Carrozzeria, Alpine и прочее которые выпускались в 90-х сейчас соответственно не выпускаются вообще, но на вторичном рынке они по прежнему еще присутствуют. Так вот если Вам достался усилок в родной упаковке (да Вы счастливчик я Вам скажу :)) или перевернув сам усилитель Вы увидите надпись что-то типа 2 Х 35 Ватт 12,6 Вольт 0,05%. Это то что было раньше. Сейчас в 90% случаев а может и больше указывают мощность при 14,4 Вольт и искажениях 1% или 10% :))

ВЫВОД: Старый усилитель с мощностью 2 Х 35 Ватт (T.H.D=0,05%) будет так же звучать (чаще даже лучше) как современный с заявленными параметрами 2 Х 50 Ватт (T.H.D=1%) потому что замеры производились при разном напряжении питания. А это самое питание очень важно уже много раз говорили про это.

Все это важно знать при сравнении усилителей разных производителей т.к в индустрии автозвука нет единого стандарта измерений.

Например некоторые производители используют в своей оценке метод «RMS» многие новички слышали но возможно не знают как это расшифровывается, а расшифровывается оно так — Rated Maximum Sinusoidal Power. По русски — долговременная максимальная синусоидальная мощность с которой усилитель может работать 1 час и более с реальным музыкальным сигналом без физического повреждения.

Другие производители заявляют «максимальную» или «пиковую» мощность это маркетинговый ход, в результате которого мы видим мощность вдвое превышающую ту, которая была измерена по методу RMS. Цифра на коробке становится в два раза красивее. Кто смотрит на красивые цифры в 10 000 Ватт за 10 000 тенге? — пардон но только ЛОХИ. Если есть там честных 300 Ватт RMS — это супер гуд! Хотя за эту цену врятли :))

ВЫВОД: Берите в расчет только мощность указанную со значениями RMS на все остальное не обращайте внимание. Ну пару раз взглянуть на енти циферки Вы можете конечно)) но не принимайте это всерьез что пиковая мощность к примеру указана 3800 Ватт, а на деле там не более 4 Х 80 Ватт RMS. Вот такие дела. Или еще пример моноблок D-classa выдает 400 Ватт в 4 Ома RMS, 800 Ватт в 2 Ома RMS, 1200 Ватт максимальная мощность в 1 Ом. Вот это нормальные честные цифры так и должно быть)).

Важно так же знать при каком сопротивлении нагрузки измерена данная мощность. Вот я продаю усилители б/ушные звонит человек спрашивает у меня «усилитель сколько Ватт?» и что я должен отвечать? Киловатник??))) Но ведь всего 1 человек из 100 спросит при какой назрузке он эти Ватты выдает. Обычно если продается моноблок и не плохой то человек который его покупает уже в курсе всего о чем говорится в данной статье и он конечно же спрашивает о реальных цифрах, импендансе (сопротивление нагрузки), а скорее всего уже прочитал всю инфу в интернете по всем параметрам и отзывам)).

Ну да ладно статья у нас не для профи, а для «чайников» прошу не обижаться :)) поэтому продолжаем.

Большинство производителей измеряют при сопротивлении нагрузки 4 Ом. Так как именно такое номинальное сопротивление имеет большая часть автомобильной акустики. Но если произвести измерения при более низком сопротивлении, например 2 Ом то мощность получится в два раза больше!

ВЫВОД: Читайте надписи мелким шрифтом и сравнивайте мощность усилителей при одних и тех же условиях измерений.

Ну а теперь когда Вы уже многое поняли, немножко по полочкам инфа в голове разложилась приступим непосредственно к предварительным расчетам. Обращаю Ваше внимание что расчеты все ориентировочные просто прикидка.

Итак, возьмем какой-нибудь усилитель пусть это будет например 4-х канальный усилитель Kicx KAP-49. Усилитель АВ класса. Среднее значение КПД=50% обычно оно может варьироваться от 30% до 60% но мы для расчета возьмем среднее значение. Все расчеты справедливы для любого типа авто усилителей, необходимо лишь менять значение КПД для усилителей Д-класса нужно подставлять КПД=0,9

         1) Первое, что Вы должны сделать — это обратить свое внимание на предохранители данного усилителя.

         2) Считаем их количество и номинал. В данном случае 3 Х 40 Ампер. Получаем 40 А + 40 А + 40 А = 120 Ампер — это суммарный ток который выдерживают предохранители.

         3) Производитель делает замеры при напряжении питания 14,4 Вольт то есть берет по максимуму. Так вот получается 14,4 В * 120 А * 0,5 КПД=864 Ватт суммарная мощность всех каналов.

         4) Теперь суммарную мощность 864 Ватта делим на количество каналов. В данном усилителе их 4. 864 Ватта/4 канала = 216 Ватт на канал при номинальной нагрузке 2 Ома. Чтобы посчитать для 4 Ом нужно полученную цифру разделить на два. 216 Ватт / 2 = 108 Ватт на канал при 4 Ом. Но наверняка многие уже заглянули или заглянут в тех. характеристики и увидят несколько другие циферки а именно 4 Х 150 Ватт при нагрузке 4 Ома. Как же так спросите Вы?!

Дело в том что производитель утверждает что этот усилитель имеет КПД=66%. Пересчитываем. 14,4 В*120 А*0,66 КПД = 1140,48 Ватт / 4 = 285,12 Ватт  / 2 = 142,56 Ватт как видите практически все совпадает.

         5) Помните, что это всего лишь приблизительные расчеты. На практике может быть все по-другому. Не забывайте, что не честные производители могут специально и преднамеренно установить предохранители большего номинала, чем требуется. Положено к примеру 20 Ампер, а не хай стоит например 40А)). Подумаешь) сгорит чучуть :)))

Надеюсь, данная статья поможет подобрать новичкам усилитель в магазине или на вторичном рынке и избежать не хороших консультантов готовых втюхать Вам что угодно и конечно же за большие деньги! Им это выгодно.

Спасибо всем за просмотр! Хорошего Вам настроения 🙂

расчет выходной мощности?.. | diyAudio

clovi_kate
Участник

12.06.2007 2:20

#1