功率放大器

汽车功率放大器简介

  在汽车音响系统中,功率放大器的作用是将主机或信号处理器输出的低电平信号经过前级放大和多级放大之后,大功率驱动扬声器。现在的汽车音响系统中,功率放大器不再是简单地只是单纯地将信号放大,还有如主动电子分频,低频激励的前级处理。

  不管是什么类型的汽车音响功率放大器(以下简称功放),它都是由两个部分组成的,电源和音频处理。电源部分是将汽车电12V电源经稳压滤波,再由开关电路提升电压供给音频放大部分来驱动扬声器。

  电源部分 由于汽车电瓶标称电压为12V,要想得到大功率的输出,就必须将电压提升。通常的车载功率放大器使用场效应管的开关电路升压,再整流以提供给各级电路放大级。在功放的电源部分,电容起着稳定电压的作用。在功放的电源输入前,加装法拉级电容,也可以起到稳定电压,提供瞬间大电流的作用。这也是做声压比赛或要求低频量感足的改装车都加装法拉级电容的原因。

  音频部分 功放的音频部分,是将由主机或前级处理器的低电平RCA信号经前级处理,再到后级进行功率放大,最后是功放的输出端。在音频部分,也分为前级信号处理部分和后级的功率放大部分。前级信号处理部分是将输入信号时进行滤波(高通,低通),电平调整(音量控制),以及低频增益提升(通常在可两声道或单声道的功放中有此顼功能)的部分。在功放的功率输出部分,又按信号的正负分为两个部分来驱动扬声器,两个部分分别由两个功放放大管来驱动,所以功放中的后级部分都是采用功率对管分别来放大信号的正负部分。功率放大的A类,AB类等就是按处理信号正负部分的状态来区分的。

  功率放大器按声道数分为单声道,两声道,四声道,六声道甚至八声道。改装技师根据客户要求以及预算来配置声道数,例如,一个四声道的功放可以将两个声道桥接来推低音,而另外两个声道则推立体声的左右声道,这就成为了一个三声道的功放。一个六声道的功放也可以将两个声道桥接,另外四个声道分别来推前后门的立体一声声道。应用多个声道的功率放大器,你可以组合成多种模式来驱动扬声器,这是汽车音响的一大特色。

  影响到功放的功率输出的两大因素是:所接扬声器的阻抗和功放的内部电源供给电压。一般功放所标称几欧姆多少功率,就是功率放大器在标称负载时,稳定输出的功率值。如果将所接扬声器的阻抗降低,即并联一个喇叭或用双音圈的喇叭组合,功率放大器的功率会有更大输出,但不会成倍输出,而且因功放电流放大而会使功放发热。将功放的声道进行桥接可以说是一个较好的选择,桥接是将两个声道合并为一个声道。理论上,所接扬声器阻抗一样时,功放的两个声道桥接可以得到四倍于独立声道的功率。但桥接也会增大电子元件以及散热方面的成本。

  例如,一个标称为每个声道在四欧负载时有100W(RMS)的功放,那么它所要求的信号电压是20V,即:P=V2/R=400/4=100W。当这个功放接一个两欧的负载时,如果电源供应不会另有损失时,那么功放的输出将达到200W的功率输出。

  当功放桥接时,功放的其中一个声道反相180度,和另外一个声道一起接到信号的地即扬声器的负极。这时,扬声器的正极是正相驱动,而另负极这时由一个反相电压驱动,这就意味着扬声器的音圈有两倍于正相电压驱动。使用上面所举的例子,这时:P=V2/R=1600/4=400W。这时,扬声器所加信号的电压增长了一倍,而电流也相应地增加了一倍,功放的输出电流也增加了一倍。这就要求能桥接的功放每个声道都应有能驱动额定阻抗负载一半的负载的能力,也就是说,如果一个功放在桥接时能驱动4欧姆的扬声器,那么单声道时,一定能够驱动2欧姆的扬声器;如果一个功放在桥接时能驱动2欧姆的扬声器,那么,它单声道时,一定能够驱动1欧姆的扬声器。尽管这时所加的负载不同,但是,功放所产生的电流以及热量是相同的。

  在汽车音响中,功放的桥接非常普遍,这是因为汽车的本身电压非常低,而提升了电压对汽车影音系统越来越高的功率要求也是杯水车薪。不论功放的工作状态是正常的立体声模式或桥接模式,功放输出数百瓦的功率都要求有稳定的输入电压和电流。在桥接时,还应特别注意功率放大器的散热问题,因桥接同样也会产生四倍于独立声道工作时的热量。