D類放大器的效率與AB類放大器的比較
發布時間：2010-10-26 10:14
發布者：analog_tech
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眾所周知，D類音頻放大器有很多優點，而其中最重要的一個優點就是它的效率要遠比AB類放大器的效率高�，F在雖然大家都承認這一優點，但是對于其中的理解和認識還是很不相同的。不少人都認為AB類放大器的效率通常是70－80％，而D類放大器的效率則可以達到80－90％。所以D類放大器的效率大約可以比AB類放大器效率高10－15％左右。 如果是討論在最大功率輸出時的效率，那么這個結論是不錯的。但是，在幾乎所有實際使用的音頻功率放大器并不是一直工作在最大功率輸出的情況下，尤其是在播放音樂是就更不是如此。 對于一個音頻信號，我們通常采用峰值因素（峰值/有效值）來代表它的峰值功率和平均的有效值功率的比例。例如，對于語音信號來說，它的峰值因素大約為8dB。但是對于音樂信號來說這個比例就有很大的差別。大部分音樂信號的峰值因素在15－16dB左右。這可以用圖1的示意圖來說明。 從圖中可以看出，假定音樂信號和正弦波的峰值功率都是2瓦，因為正弦波的峰值功率和有效值功率之比為3dB，所以正弦波的平均功率為1瓦，而音樂信號的峰值因素大約為15dB，所以其平均功率就只有63毫瓦。 在播放音樂信號時，用AB類放大器和D類放大器二者在效率上的差別就不是簡單的15％的差別了。我們可以從兩種放大器的效率曲線來看出。 從圖中可以看出，盡管AB類放大器的效率在滿功率輸出時的效率也可以達到78％，而D類放大器在滿功率時的效率也只有86％。但是它們在低輸出功率時的效率就相差很大，在輸出功率為2瓦時，AB類的效率只有24％，而D類放大器的效率仍然有82％。D類放大器的效率要比AB類放大器的效率高出3.4倍。而在播放音樂時，大多數時間是處于低功率的情況。所以D類放大器在效率上的優勢就十分明顯了。 假定其峰值功率為2瓦，那么對于正弦波的平均功率就是1瓦，而對于峰值因素為9dB的語音信號，其平均功率就只有0.25瓦，而對于峰值因素為15dB的音樂信號來說，其平均功率就只有0.063瓦。它們在用AB類和D類放大器播放的時候，在效率上的差異就十分巨大。 這可以很形象地用下面的餅圖來說明： 從這個圖中可以看出，AB類放大器只有12％的輸入功率變成有效音頻功率輸出了，而有將近88％的輸入功率都變成熱量耗散了。而D類放大器的75％輸入功率都變成了有效的音頻輸出功率，只有25％的輸入功率變成熱量耗散了。正因為如此，所以具有相當大輸出功率的D類放大器都不需要采用散熱器。這也是D類放大器的另一個最大的優點。 D類放大器的高效率最明顯地表現在利用電池作為電源的便攜式設備中。這通常也是這類產品的一個最大賣點。就像手機的待機時間一樣，所有便攜式音響設備，像隨身聽、MP3、等等，采用D類音頻放大器以后其工作時間就大大增加了�；蛘哒f其電池的續航時間大大增加了。通常要比采用AB類放大器增加2－3倍時間。這就不是什么10％到15％的不同，而是本質上的區別。 同樣，效率的提高，對于耗電很高的電視機、音響設備、家庭影院來說也是具有十分重要意義的。因為這些設備的全國裝機數量是非常巨大，從而對于國家的能源節約也是具有極其重大意義的。最近歐盟又提出了要對十四種家電設備的待機耗電加以限制，而本來已經把待機能耗從3瓦降低到了1瓦�，F在還要進一步降低。那么對于在正常工作時的能耗加以降低就更顯得重要了。就拿電視機來說，我國的電視機裝機數量高達4億臺，假定每臺電視機額定（RMS）音頻功率為10瓦，平均每天的使用時間為3小時，一半為播放語音，一半為播放音樂。那么很容易計算出，采用D類放大器以后，每年可以節約25.7億度電。這個節約是相當可觀的。所以在所有的音響設備中全部改用D類放大器看來也已經到了應該加以立法的時候了！ |
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