Автомобильные усилители и классы усиления (3)

 26.04.2019

В отличие от магнитол, в усилителях много места. Блок питания занимает от четверти до половины пространства корпуса. Ограничений по мощности нет, вполне достижима и киловаттная цифра: напряжение питания выходных каскадов поднимается до желаемой величины, в соответствии с ней возрастает и мощность. За неимением приборов, мощность усилителя можно оценить косвенным способом, зная по предохранителям потребляемую мощность (P = U х I). Два предохранителя по 30 А (суммарно 60 А) говорят о том, что усилитель может развить мощность при нагрузке 4 Ом около 300 Вт. Если у него несколько каналов, то эта цифра делится на их количество. Расчет сделан для усилителя класса AB c КПД 40%. Для усилителей класса D с КПД 90 % мощность в теории может подняться до 700 Вт.

Техника класса A отличается низким КПД 10 – 30% и высоким нагревом. Усилитель даже в отсутствие сигнала потребляет столько энергии, как будто он работает во всю мощь. Огромный ток потребления на холостом ходу, нагрев и неприемлемо большие габариты не подходят для автомобилей. Главное достоинство класса А — высокая музыкальность. Обладая завораживающим звучанием и внушительной стоимостью, усилители A иногда находят применение в домашних системах.

Класс B предлагает высокую эффективность. КПД 40 – 70%. Эти 2-тактные аппараты работают так: одно плечо выходного каскада усиливает положительную полуволну сигнала, другая — отрицательную. Момент перехода через ноль (момент переключения плеч), сопровождается сильными искажениями. Для музыки класс B не подходит, но применяется в аудиотехнике, когда качество звука не имеет значения — мегафоны, усиливающие речь, сирены, звуковые спецсигналы.

КПД в усилителях класса AB составляет 25 – 40%. Им свойственны умеренный нагрев, приемлемые размеры и высокое качество звучания. Небольшого тока смещения в 2-тактной схеме достаточно для того, чтобы сделать переход через ноль плавным. Этот вариант соединяет в себе лучшие стороны классов A и B (по звучанию ближе к A, по эффективности и мощности ближе к B), поэтому он и получил наибольшее признание и распространение.

У класса D наиболее высокий КПД: 60 – 95 %. Аппараты миниатюрны и не нагреваются. Суть усилителей D в том, что их выходные каскады работают в режиме быстрых переключений (200 — 800 кГц) с использованием широтно-импульсной модуляции. У блока питания запрашивается ровно такое количество энергии, чтобы повторить входной сигнал в усиленном виде на выходе. Звучанию присущи неспешность, округлость на высоких частотах и смягченная динамика.

Важнейший параметр усилителя (помимо мощности, уровня искажений и частотного диапазона),— скорость нарастания выходного напряжения (В/мкс). Производители эту цифру указывают редко, в то время как она заметнее всего влияет на характер звучания. На слух «медленный» усилитель производит вялое впечатление, он недостаточно энергичен и отчетлив в отрывистых звуках — например, в передаче ударных инструментов; в целом же все динамические всплески могут оказаться смазанными. «Быстрый» усилитель звучит ясно и точно. Внезапные перепады громкости и динамические контрасты передаются ярко и драматично, но при этом свободно — не вызывая чувства перегруженности.

Усилитель нужно подбирать с запасом, мощность должна быть выше или равной нагрузке. Чтобы не повредить колонки или сабвуфер, мощность ограничивают регулятором входного уровня (Gain, Level). С недостаточно мощным усилителем возможны частые срабатывания защиты из-за перегрева. Более того, с ростом мощности растут и искажения.  В какой-то момент у слабого усилителя рост мощности прекратится, а рост искажений — наоборот лавинообразно вырастет, что может вывести динамики из строя. Как это ни странно на первый взгляд, но нехватка мощности опаснее ее излишка. Впрочем, и здесь все решает регулятор уровня. Им можно ограничить усиление, чтобы не выжимать из аппарата последние соки. При этом желаемая громкость может быть не достигнута.