Класс энергопотребления а в с в чем разница: Что означает класс энергопотребления холодильника

Обсуждение классов усилителей на YouTube

Мы собираемся обсудить, как усилители проводят сигналы, поэтому ниже показана базовая диаграмма синусоиды.

Синусоида – полная длина волны соответствует 360 градусам

Класс A

По сравнению с другими классами усилителей, которые мы рассмотрим, усилители класса A являются относительно простыми устройствами. Определяющим принципом работы класса А является то, что все выходные устройства усилителя должны проводить полный 360-градусный цикл сигнала. Класс A также можно разделить на однотактные и двухтактные усилители. Push/pull отличается от основного объяснения, приведенного выше, тем, что использует устройства вывода парами. В то время как оба устройства выполняют полный 360-градусный цикл, одно устройство берет на себя большую часть нагрузки во время положительной части цикла, в то время как другое обрабатывает большую часть отрицательного цикла; Основное преимущество этой компоновки заключается в снижении искажений по сравнению с однотактными конструкциями, поскольку гармоники четного порядка подавляются. Кроме того, двухтактные конструкции класса А менее восприимчивы к шуму; однотактные конструкции, как правило, требуют особого внимания к источнику питания, чтобы смягчить эту проблему.

Простая диаграмма класса A (слева; любезно предоставлено sound.westhost.com) и мощный усилитель класса A Pass Labs XS150 (справа).

Благодаря положительным характеристикам, связанным с работой класса А, во многих аудиофильских кругах он считается золотым стандартом качества звука. Однако у этих конструкций есть один существенный недостаток: эффективность. Требование к конструкциям класса А, чтобы все выходные устройства постоянно работали, приводит к значительным потерям мощности, которая в конечном итоге преобразуется в тепло. Это еще больше усугубляется тем фактом, что конструкции класса А требуют относительно высоких уровней тока покоя, то есть величины тока, протекающего через выходные устройства, когда усилитель выдает нулевой выходной сигнал. В реальном мире показатели эффективности могут составлять порядка 15-35% с потенциалом снижения до однозначных цифр при использовании высокодинамичных исходных материалов.

Класс B

В то время как все выходные устройства в усилителе класса A проводят 100% времени, усилители класса B используют двухтактную схему таким образом, что только половина выходных устройств проводит ток в любой момент времени. : одна половина покрывает часть сигнала +180 градусов, а другая — часть -180 градусов. Как следствие, усилители класса B значительно более эффективны, чем их аналоги класса A, с теоретическим максимумом 78,5%. Учитывая относительно высокую эффективность, класс B использовался в некоторых профессиональных усилителях звукоусиления, а также в некоторых домашних ламповых усилителях.

Несмотря на их очевидную мощь, велики шансы, что вы не увидите слишком много усилителей чистого класса B. Причина этого известна как перекрестное искажение.

Перекрестное искажение, влияющее на простую синусоиду; изображение предоставлено sound.westhost.com.

Как видно на изображении выше, перекрестное искажение является проблемой/задержкой передачи обслуживания между устройствами, обрабатывающими положительные и отрицательные части сигнала. Излишне говорить, что такие искажения в достаточном количестве слышны, и хотя некоторые конструкции класса B были в этом отношении лучше других, класс B не получил особой любви от аудиофилов.

Класс A/B

Класс A/B, как можно было бы предположить, сочетает в себе лучшее от классов A и B, чтобы создать усилитель без недостатков обоих. Благодаря такому сочетанию достоинств усилители класса A/B в значительной степени доминируют на потребительском рынке. Так как же они это сделали? Концептуальное решение на самом деле довольно простое: там, где в классе B используется двухтактная схема, в которой каждая половина выходного каскада работает на 180 градусов, усилители класса A/B увеличивают это значение до ~181-200 градусов. Делая это, вероятность возникновения «пробела» в цикле гораздо меньше, и, следовательно, искажение кроссовера сводится к точке, где это не имеет значения.

А как насчет эффективности? Достаточно сказать, что классы A/B выполняют свои обещания, легко превосходя эффективность чистых конструкций класса A с показателями порядка ~ 50-70%, достигаемыми в реальном мире. Фактические уровни, конечно же, зависят от смещения усилителя и программного материала среди других факторов. Также стоит отметить, что некоторые конструкции класса A/B делают еще один шаг вперед в своем стремлении устранить кроссоверные искажения, работая в чистом режиме класса A с мощностью до нескольких ватт. Это снижает эффективность при работе на низких уровнях, но все же гарантирует, что усилитель не превратится в печь при подаче большой мощности.

Пример схемы класса A/B (слева; взято из Википедии) и усилителя Emotiva XPA-1L класса A/B, который работает в чистом режиме класса A до первых 35 Вт (справа).

Класс G и H

Еще одна пара конструкций, разработанных с прицелом на повышение эффективности, технически говоря, усилители класса G и класса H официально не признаны. Вместо этого они представляют собой вариации на тему класса A/B, использующие коммутацию шины напряжения и модуляцию шины соответственно. В любом случае, в условиях низкой нагрузки, система использует более низкое напряжение шины, чем усилитель класса A/B со сравнимыми характеристиками, что значительно снижает энергопотребление; при возникновении условий высокой мощности система динамически увеличивает напряжение на шине (т. е. переключается на шину высокого напряжения), чтобы справиться с переходными процессами высокой амплитуды.

Сравнение топологий класса B и класса G (слева; изображение получено с сайта sound.westhost.com) и Outlaw Model 2200, компактного усилителя класса G мощностью 200 Вт без перегрева (справа).

Так в чем тут недостаток? Одним словом: стоимость. В оригинальных схемах переключения шин для управления выходными шинами использовались биполярные транзисторы, что увеличивало сложность и стоимость. В наши дни это часто снижается за счет использования сильноточных полевых МОП-транзисторов для выбора / изменения шин. Использование полевых МОП-транзисторов не только дополнительно повышает эффективность и снижает тепловыделение, но и требует меньшего количества деталей (обычно одно устройство на шину). В дополнение к стоимости самой шины переключения/модуляции шины также стоит отметить, что в некоторых усилителях класса G используется больше выходных устройств, чем в типичной конструкции класса A/B. Одна пара устройств будет работать в типичном режиме A/B, питаясь от шин низкого напряжения; в то время как другая пара находится в резерве, чтобы действовать как усилитель напряжения, активируемый только тогда, когда того требует ситуация. В конце концов, из-за этих дополнительных затрат вы обычно увидите только классы G и H, связанные с мощными усилителями, где повышенная эффективность оправдывает себя. В компактных конструкциях также могут использоваться топологии класса G/H, а не класса A/B, учитывая, что возможность переключения в режим пониженного энергопотребления означает, что они могут обойтись радиатором немного меньшего размера.

Класс D

Усилители класса D, которые часто ошибочно называют «цифровым усилением», представляют собой зенит эффективности усилителя, при этом в реальных условиях достигаются показатели, превышающие 90%. Прежде всего: почему он относится к классу D, если термин «цифровое усиление» является неправильным? Это была просто следующая буква в алфавите, а класс C использовался в приложениях, не связанных со звуком. Что еще более важно, как возможна эффективность 90%+? В то время как все классы усилителей, упомянутые ранее, имеют одно или несколько устройств вывода, активных все время, даже когда усилитель фактически простаивает, усилители класса D быстро переключают устройства вывода между выключенным и включенным состоянием; например, конструкции класса T, которые являются реализацией класса D, разработанного Tripath, в отличие от формального класса, используют частоты переключения порядка 50 МГц. Устройства вывода обычно управляются широтно-импульсной модуляцией: прямоугольные волны различной ширины генерируются модулятором, который представляет воспроизводимый аналоговый сигнал. При таком жестком управлении устройствами вывода теоретически возможна 100% эффективность (хотя, очевидно, недостижимая в реальном мире).

Пример полной мостовой схемы класса D (слева; получено с сайта sound.westhost.com) и усилителя IQ M300 класса D, 300-ваттного чуда размером с пинту (справа).

Углубившись в мир класса D, вы также найдете упоминания об усилителях с аналоговым и цифровым управлением. Усилители класса D с аналоговым управлением имеют аналоговый входной сигнал и аналоговую систему управления, обычно с некоторой степенью коррекции ошибок обратной связи. С другой стороны, усилители класса D с цифровым управлением используют цифровое управление, которое переключает силовой каскад без контроля ошибок (можно показать, что те, которые имеют контроль ошибок, топологически эквивалентны усилителям класса D с аналоговым управлением с ЦАП впереди). ). В целом, стоит отметить, что класс D с аналоговым управлением, как правило, имеет преимущество в производительности по сравнению с цифровым аналогом, поскольку они обычно предлагают более низкий выходной импеданс и улучшенный профиль искажений.

Далее, есть (не очень) мелочь выходного фильтра: обычно это LC-цепь (катушка индуктивности и конденсатор), помещаемая между усилителем и динамиками для уменьшения шума, связанного с работой класса D. Фильтр имеет большое значение: некачественный дизайн может поставить под угрозу эффективность, надежность и качество звука. Кроме того, обратная связь после выходного фильтра имеет преимущества. Хотя в конструкциях, не использующих обратную связь на этом этапе, АЧХ может быть настроена на определенный импеданс, когда такие усилители представлены со сложной нагрузкой (т. е. с реальным громкоговорителем, а не с резистором), частотная характеристика может значительно различаться в зависимости от Громкоговоритель нагрузки он видит. Обратная связь стабилизирует эту проблему, обеспечивая плавный отклик на сложные нагрузки.

В конечном счете, сложность класса D имеет свои преимущества: эффективность и, как следствие, меньший вес. Поскольку относительно мало энергии теряется в виде тепла, требуется гораздо меньший отвод тепла. Вдобавок ко всему, многие усилители класса D используются в сочетании с импульсными источниками питания (SMPS). Как и выходной каскад, сам блок питания можно быстро включать и выключать для регулирования напряжения, что приводит к дальнейшему повышению эффективности и снижению веса по сравнению с традиционными аналоговыми/линейными блоками питания. В совокупности даже мощные усилители класса D могут весить всего несколько фунтов. Недостатком источников питания SMPS по сравнению с традиционными линейными источниками является то, что первые обычно не имеют большого динамического запаса. Наше ограниченное тестирование усилителей класса D с линейными источниками питания по сравнению с источниками SMPS показало, что это верно, когда два усилителя мощности со сравнимыми номинальными характеристиками оба выдавали номинальную мощность, но один с линейным источником питания мог обеспечивать более высокие уровни динамической мощности. Тем не менее, сейчас конструкции SMPS становятся все более распространенными, и вы можете ожидать появления более мощных усилителей класса D следующего поколения, использующих их.

Насколько эффективен типичный усилитель класса D по сравнению со стандартной конструкцией класса A/B?

Одним словом: чрезвычайно. В то время как эффективность усилителя класса A/B повышается по мере приближения к максимальной выходной мощности, усилители класса D сохраняют высокий рейтинг эффективности в большей части своего рабочего диапазона; в результате эффективность в реальном мире еще больше склоняется в их пользу. Изображение предоставлено sound.westhost.com.

Один усилитель, чтобы править всеми?

При надлежащей реализации любое из вышеперечисленных устройств за пределами чистого класса B может стать основой для высококачественного усилителя. Недостаточно хорошо для вас? Затем давайте посмотрим на относительные сильные и слабые стороны каждой конструкции:

Класс усилителя	Типичная эффективность	Профи	Минусы
А	~15-35%	Нет возможности перекрестного искажения.	Неэффективность = нагрев Однотактные конструкции склонны к гулу и высоким уровням искажений.
Б	~70%	Относительно высокая эффективность.	Возможны значительные перекрестные искажения и нарушение точности воспроизведения
А/Б	~50-70%	Более эффективен, чем класс A. Относительно недорого. Искажение кроссовера может быть спорным.	Эффективность хорошая, но не отличная.
G&H	~50-70%	Повышенная эффективность по сравнению с классом A/B.	Более дорогой, чем класс A/B, но более высокие уровни мощности достижимы в меньшем форм-факторе.
Д	>90%	Максимально возможная эффективность Легкий вес.	Модуляторы ширины импульса, работающие на относительно низких частотах, могут нарушить воспроизведение высокочастотного звука. Некоторые конструкции обеспечивают разное качество звука в зависимости от нагрузки на динамики.

За исключением потенциальных проблем с производительностью (которые в первую очередь являются следствием конструктивных решений, а не свойственны классу), выбор класса усилителя в значительной степени является вопросом соотношения стоимости и эффективности. На сегодняшнем рынке преобладают классы A/B, и на то есть веские причины: они работают очень хорошо, относительно дешевы, а их эффективность вполне достаточна для маломощных приложений (>

200 Вт). Конечно, когда производители усилителей пытаются выйти за пределы допустимой мощности с такими усилителями, как 1000-ваттный моноблок Emotiva XPR-1, они обращаются к конструкциям классов G/H и класса D, чтобы их усилители не использовались в качестве обогревателей. Между тем, на другом конце рынка находятся поклонники класса А, которые могут простить отсутствие эффективности в надежде на более чистый звук.

В конце концов, классы усилителей не обязательно так важны, как некоторые считают. Да, есть важные различия, особенно когда речь идет о стоимости, эффективности усилителя и, следовательно, весе. Конечно, усилитель класса А мощностью 500 Вт — плохая идея, если только вам не нравится идея использовать ваш усилитель в качестве духовки. С другой стороны, различия между классами по своей сути не определяют качество звука. В конце концов, все сводится к проектированию и реализации; Нам в Audioholics посчастливилось услышать (и измерить) отличные образцы всех классов усилителей. Есть любимый? Не забудьте высказать свое мнение на наших форумах.

Вердинут сообщений от 19 сентября 2018 21:20

Одним из примеров успешных усилителей класса A/B и класса A/B/H с использованием SMPS является серия усилителей DCA, которые компания QSC Audio производит с 1998 года. Они доказали, что хорошо спроектированный усилитель может использовать импульсный источник питания и работа также, если не лучше, чем обычный линейный источник питания:

https://www.qsc.com/cinema/products/power-amplifiers/dca-series/

Я использую три DCA 1222 и один DCA 1824 в моя система ХТ.

Мэтью Дж. Поэс сообщений от 19 сентября 2018 г. 20:28

Не скажу, что у меня есть любимый, я тоже слышал отличные примеры всех типов. Однако, как обозреватель и настройщик, который постоянно перемещает усилители, я могу с уверенностью сказать, что мне нравятся усилители класса D с источниками питания SMPS. Просто ими легче управлять.

Раньше я довольно часто делал усилители своими руками, собирая их из модулей предварительной рукояти, комплектов или даже из собственных разработок. Я создал множество линейных источников питания, включая умножители емкости и источники CLC с катушками индуктивности размером с тороидальные трансформаторы мощностью 1 кВА.

Я измерял их поведение наряду с большим количеством компьютерного моделирования.

У SMPS есть качество, которое, я думаю, заслуживает упоминания и обсуждения. Им нужно немного любви.

Питание SMPS регулируется по своей сути. Это означает, что напряжение не падает с нагрузкой. Вместо этого он регулирует напряжение до тех пор, пока оно не достигнет своего предела. Это хорошо для поддержания выходной мощности при различных условиях нагрузки и в высокодинамичных условиях. Это также гарантирует, что искажения усилителя и шум не будут резко возрастать на предельных значениях. Линейные источники питания без регулирования не могут этого сделать и, следовательно, должны быть либо очень большими с огромной емкостью, либо использовать сложный метод CLC, как я сделал, что очень дорого и очень тяжело.

Ограничение SMPS заключается в том, что вы не можете рассматривать их максимальный номинальный ток или номинальную мощность как линейные. Если рассматривать его как усилитель, линейные софт-клипы там, где SMPS-жесткие клипы.

Когда линейный источник питания приближается к своему пределу, он просто постепенно снижает напряжение по мере увеличения тока (что на самом деле нормально для нагрузок с низким импедансом), пока не достигнет предела. Пульсации также увеличиваются, поэтому большая емкость удобна, чтобы избежать этого. SMPS не снижает напряжение, он просто достигает своего предела, и срабатывает ограничитель тока. Это приводит к меньшему запасу мощности. Я построил усилитель мощностью 300 Вт на канал (класс A/B) и включил блок питания SMPS мощностью 1200 Вт, предназначенный для использования со звуком. Он не мог даже достичь среднеквадратичной мощности 300 Вт до того, как сработал ограничитель. Тем не менее, тороидального трансформатора мощностью 1,2 кВА и емкости 40 000 мкФ было бы достаточно с линейным питанием, чтобы превысить этот рейтинг. Вместо этого усилителю требовалось вдвое больше источника питания, чтобы достичь ожидаемой мощности. Другими словами, SMPS не должен делать усилитель менее динамичным, производителям просто нужно начать использовать усилители гораздо большего размера.

Вроде в два раза больше.

Еще одним приятным свойством SMPS является то, что их пульсирующее напряжение находится на одном уровне с самыми лучшими возможными линейными источниками питания с расширенной фильтрацией. Никакой базовый линейный источник питания RC не может даже сравниться. Хотя многие могут указать на шум переключения в SMPS, факт в том, что в современных хорошо спроектированных SMPS аудио класса на выходе нет значимого шума переключения. У них высокое радиочастотное излучение, но оно легко отфильтровывается. В конце концов, я думаю, нам всем нужны SMPS во всех усилителях.

ski2xчерный сообщений 28 декабря 2017 г. 14:04

JRoss, сообщение: 1226221, член: 84460
Привет, Стив, это, вероятно, странный вопрос для вас, ребята, потому что это 12 вольт. Усилитель класса A, AB и т. д. Вы когда-нибудь слышали о классе A/G? Может он существует? У меня в коллекции есть примерно середина-конец 80-х с трафаретной схемой A/G.