3, Ενισχυτής ισχύος
Ενισχυτής ισχύος, γνωστός και ως ενισχυτής σήματος, η βασική του λειτουργία είναι να ενισχύει τα ηχητικά σήματα για να οδηγεί τα ηχεία στην επανάληψη του ήχου. Γενικά, ο κεντρικός υπολογιστής διαθέτει ενσωματωμένο ενισχυτή ισχύος, αλλά το εύρος ενίσχυσης ισχύος του είναι σχετικά μικρό, επομένως δεν μπορεί να καλύψει το υψηλό επίπεδο απαιτήσεων ακρόασης, πόσο μάλλον να συγκριθεί με έναν εξωτερικό ενισχυτή ισχύος. Επιπλέον, η μονάδα μπάσων πρέπει να κινείται από έναν ενισχυτή ισχύος και ο κεντρικός υπολογιστής δεν έχει τη δυνατότητα να οδηγεί τόσο μεγάλη ισχύ της μονάδας μπάσων. Ο ενισχυτής σήματος είναι ένα κρίσιμο μέρος ολόκληρου του ηχοσυστήματος αυτοκινήτου.
Η τάση του ενισχυτή ισχύος του αυτοκινήτου είναι 12 V DC, η οποία είναι συνεπής με την τάση τροφοδοσίας στο εσωτερικό του αυτοκινήτου. Προκειμένου να επεκταθεί το δυναμικό εύρος του σήματος και να ενισχυθεί η ισχύς εξόδου, η τεχνολογία ενίσχυσης του μετατροπέα χρησιμοποιείται γενικά στους ενισχυτές ισχύος, πράγμα που σημαίνει ότι η τάση αυξάνεται από 12 V σε 35-40V. Ένα άλλο πλεονέκτημα της ενίσχυσης μετατροπέα είναι ότι όταν υπάρχει διακύμανση στην τάση τροφοδοσίας, το κύκλωμα ισχύος του ενισχυτή ισχύος θα προσαρμόσει αυτόματα την τάση για να εξασφαλίσει τη σταθερότητα της ισχύος εξόδου. Επί του παρόντος, αυτή η τεχνολογία χρησιμοποιείται ευρέως σε ενισχυτές ισχύος οχημάτων.
(1) Απαγωγή θερμότητας ενισχυτών ισχύος
Υπάρχουν δύο τύποι απαγωγής θερμότητας για ενισχυτές ισχύος που τοποθετούνται σε αυτοκίνητο: φυσική απαγωγή θερμότητας και απαγωγή θερμότητας ανεμιστήρα. Η απαγωγή θερμότητας ανεμιστήρα χρησιμοποιείται γενικά σε ενισχυτές ισχύος υψηλής τεχνολογίας. Η καλή απαγωγή θερμότητας έχει σημαντικό αντίκτυπο στην ισχύ εξόδου.
(2) Ταξινόμηση ενισχυτών ισχύος
① Οι ενισχυτές ισχύος αυτοκινήτων ταξινομούνται σύμφωνα με διαφορετικές αγώγιμες μεθόδους: Κατηγορία Α, Κατηγορία Β, Κλάση ΑΒ και Ψηφιακό.
Κατηγορία Α: Ο ενισχυτής ισχύος καθαρής κατηγορίας Α, γνωστός και ως ενισχυτής ισχύος κατηγορίας Α, είναι μια εντελώς γραμμική μορφή ενισχυτή. Όταν λειτουργεί σε έναν αμιγώς ενισχυτή ισχύος κατηγορίας Α, τα θετικά και αρνητικά κανάλια του τρανζίστορ βρίσκονται σε κανονικά ανοιχτή κατάσταση με ή χωρίς σήματα, πράγμα που σημαίνει ότι καταναλώνεται περισσότερη ισχύς ως θερμότητα, αλλά ο ρυθμός παραμόρφωσης είναι εξαιρετικά χαμηλός. Οι ενισχυτές ισχύος καθαρής κατηγορίας Α είναι σχετικά σπάνιοι σε εφαρμογές ήχου αυτοκινήτου επειδή η απόδοσή τους είναι πολύ χαμηλή, συνήθως μόνο 20-30%. Ωστόσο, οι λάτρεις του ήχου είναι παθιασμένοι με την ηχητική τους απόδοση.
Κατηγορία Β: Ενισχυτής ισχύος κατηγορίας Β, γνωστός και ως ενισχυτής ισχύος κατηγορίας Β, γνωστός και ως γραμμικός ενισχυτής, αλλά η αρχή λειτουργίας του είναι εντελώς διαφορετική από τον καθαρό ενισχυτή ισχύος κατηγορίας Α. Όταν οι ενισχυτές ισχύος κατηγορίας Β είναι σε λειτουργία, τα θετικά και αρνητικά κανάλια του τρανζίστορ είναι συνήθως σε κλειστή κατάσταση, εκτός εάν υπάρχει είσοδος σήματος. Δηλαδή, όταν έρχεται το σήμα θετικής φάσης, λειτουργεί μόνο το κανάλι θετικής φάσης, ενώ το κανάλι αρνητικής φάσης είναι κλειστό και τα δύο κανάλια δεν θα λειτουργούν ποτέ ταυτόχρονα. Επομένως, ελλείψει σήματος, δεν υπάρχει καμία απώλεια ισχύος. Ωστόσο, όταν τα θετικά και αρνητικά κανάλια ενεργοποιούνται και απενεργοποιούνται, εμφανίζεται συχνά διασταυρούμενη παραμόρφωση, ειδικά σε χαμηλά επίπεδα, επομένως οι ενισχυτές ισχύος κατηγορίας Β δεν είναι πραγματικά ενισχυτές ισχύος υψηλής πιστότητας. Σε πρακτικές εφαρμογές, πολλοί πρώιμοι ενισχυτές ήχου αυτοκινήτου ήταν ενισχυτές κατηγορίας Β λόγω της υψηλής απόδοσης τους.
Κατηγορία AB: Οι ενισχυτές ισχύος κατηγορίας Α και Β, γνωστοί και ως ενισχυτές ισχύος κλάσης AB, είναι ένα σχέδιο που είναι συμβατό με τα πλεονεκτήματα των ενισχυτών ισχύος κατηγορίας Α και κατηγορίας Β. Όταν δεν υπάρχει σήμα ή το σήμα είναι πολύ μικρό, τόσο τα θετικά όσο και τα αρνητικά κανάλια του τρανζίστορ είναι κανονικά ανοιχτά, με αποτέλεσμα την απώλεια ισχύος, αλλά όχι τόσο σοβαρή όσο οι ενισχυτές Κλάσης Α. Όταν το σήμα είναι θετικό, το αρνητικό κανάλι παραμένει ανοιχτό μέχρι να γίνει ισχυρότερο το σήμα, αλλά όταν το σήμα γίνει ισχυρότερο, το αρνητικό κανάλι κλείνει. Όταν το σήμα είναι σε αρνητική φάση, η λειτουργία των θετικών και αρνητικών καναλιών είναι ακριβώς αντίθετη. Το μειονέκτημα των ενισχυτών ισχύος κλάσης AB είναι ότι παράγουν μια ελαφρά παραμόρφωση crossover, αλλά σε σύγκριση με την απόδοση και την πιστότητά τους, είναι ανώτεροι από τους ενισχυτές κατηγορίας Α και κατηγορίας Β. Οι ενισχυτές κατηγορίας AB είναι αυτή τη στιγμή ο πιο ευρέως χρησιμοποιούμενος σχεδιασμός στον ήχο αυτοκινήτου.
Κατηγορία D: Σε αντίθεση με τους ενισχυτές κλάσης A, B ή AB που αναφέρθηκαν παραπάνω, οι ενισχυτές κατηγορίας D λειτουργούν με βάση τρανζίστορ μεταγωγής και μπορούν να μεταδώσουν ή να αποκοπούν πλήρως σε εξαιρετικά σύντομο χρονικό διάστημα. Δύο τρανζίστορ δεν αγώγουν ταυτόχρονα, επομένως παράγουν πολύ λίγη θερμότητα. Αυτός ο τύπος ενισχυτή έχει εξαιρετικά υψηλή απόδοση (γύρω στο 90%), φτάνοντας το 100% υπό ιδανικές συνθήκες, ενώ οι ενισχυτές κατηγορίας ΑΒ μπορούν να επιτύχουν μόνο 78,5% σε σύγκριση. Από την άλλη πλευρά, ο τρόπος λειτουργίας του διακόπτη αυξάνει επίσης την παραμόρφωση του σήματος εξόδου. Το κύκλωμα του ενισχυτή κλάσης D χωρίζεται σε τρία στάδια: στάδιο μεταγωγής εισόδου, στάδιο ενίσχυσης ισχύος και στάδιο φιλτραρίσματος εξόδου. Οι ενισχυτές κατηγορίας D μπορούν να λειτουργήσουν σε λειτουργία διαμόρφωσης πλάτους παλμού (PWM) όταν βρίσκονται σε λειτουργία ενεργοποίησης/απενεργοποίησης. Με τη χρήση PWM, το σήμα εισόδου ήχου μπορεί να μετατραπεί σε σήμα μεταγωγής υψηλής συχνότητας. Το ηχητικό σήμα συγκρίνεται με ένα τριγωνικό κύμα υψηλής συχνότητας μέσω ενός συγκριτή. Όταν η τάση στο άκρο αναστροφής είναι υψηλότερη από την τάση στο άκρο εντός φάσης, η έξοδος είναι σε χαμηλό επίπεδο. Όταν η αντίστροφη τάση ακροδεκτών είναι χαμηλότερη από την ίδια τάση ακροδεκτών φάσης, η έξοδος είναι σε υψηλό επίπεδο.
Στους ενισχυτές κλάσης D, η έξοδος του συγκριτή συνδέεται με το κύκλωμα του ενισχυτή ισχύος, το οποίο χρησιμοποιεί τρανζίστορ φαινομένου πεδίου οξειδίου μετάλλου (MOSFET) αντί για διπολικά τρανζίστορ (BJT). Αυτό συμβαίνει επειδή το πρώτο έχει ταχύτερο χρόνο απόκρισης και είναι κατάλληλο για τρόπους λειτουργίας υψηλής συχνότητας. Οι ενισχυτές κλάσης D απαιτούν δύο MOSFET που μπορούν να λειτουργήσουν πλήρως ή να απενεργοποιηθούν σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα. Όταν ένα MOSFET είναι πλήρως αγώγιμο, η πτώση τάσης του είναι πολύ χαμηλή. Όταν το MOSFET αποκοπεί τελείως, το ρεύμα που διέρχεται από το σωλήνα είναι μηδέν. Η ταχύτητα μεταγωγής δύο MOSFET που λειτουργούν εναλλάξ στις καταστάσεις ενεργοποίησης και απενεργοποίησης είναι πολύ γρήγορη, με αποτέλεσμα εξαιρετικά υψηλή απόδοση και χαμηλή παραγωγή θερμότητας. Επομένως, οι ενισχυτές κατηγορίας D δεν απαιτούν μεγάλη ψύκτρα.
② Σύμφωνα με τον τύπο του σωλήνα ενισχυτή στον ενισχυτή, μπορεί να χωριστεί σε μηχανές χολής και πέτρας:
③ Stone machine (τρανζίστορ): δυναμική και γρήγορη, με ισχυρή αναλυτική ισχύ, ιεραρχία και φωτεινότητα σε μεγάλη δυναμική μουσική
④ Χοληδόχος κύστη (ηλεκτρονικός σωλήνας): Ο ήχος είναι απαλός, τα πρίμα είναι ομαλά και υπάρχει αρκετός χώρος (καθαρή μουσική, φωνητικά).
