Оценка реальной мощности усилителя!

Не секрет, что уже давно производители используют нечестные методы борьбы за потребителя и сфера car audio не исключение. Многие люди, покупая аудио компоненты, смотрят прежде всего на мощность. Маркетологи всех автозвуковых компаний это прекрасно понимают и стараются продать покупателю именно то, что он хочет. Таким образом и появляются усилители, у которых на борту красуются цифры с большим количеством нулей с припиской watts. Как же можно оценить реальную мощность усилителя? На самом деле очень просто! Достаточно посмотреть на его предохранитель и вспомнить курс школьной физики. Для тех, кто забыл (а может и не знал), предназначена эта статья.

Для расчёта мощности усилителя по номиналу предохранителя нам надо узнать его КПД (коэффициент полезного действия), который зависит от класса работы усилителя. Ниже приведено описание основных классов усилителей, которые используются в автозвуковой индустрии:

Класс А. Усилители данного класса обладают низким КПД около 20-30%, но дают сигнал очень высокого качества. Усилители А-класса можно встретить лишь в очень дорогих аудиосистемах Hi-End уровня.

Класс АВ. Большинство автомобильных усилителей принадлежат именно к этому классу. Они способны выдавать достаточно качественный сигнал при относительно неплохой эффективности. КПД этих усилителей около 50%. Усилители AB-класса используются в головных устройствах (ГУ).

Класс D. Это самый современный класс усилителей, в котором применяется цифровая обработка сигнала. Усилители D класса очень мощные, компактные и выделяют меньше тепла, однако в данный момент применяются только для работы в НЧ-диапазоне, т.е. с сабвуферами. Большинство 1-канальных усилителей (моноблоков) относится к этому классу. КПД таких усилителей примерно 70-80%.

Зная класс усилителя и номинал его предохранителя можно расчитать примерную мощность, которую он способен выдать. Предохранитель ограничивает потребляемую мощность, т.е. усилитель не может долговременно потреблять ток, сила которого больше, чем номинал предохранителя. Из общего курса физики известно, что потребляемая мощность равняется произведению напряжения на силу тока:
P=U*I (потребляемая мощность)
В нашем случае значение U равняется напряжению бортовой сети автомобиля ~14В при заведённом двигателе, а значение I равняется номиналу предохранителя или их сумме, если предохранителей несколько.
По данной формуле мы можем рассчитать потребляемую усилителем мощность. Умножив это значение на КПД, мы получим мощность, которую усилитель способен отдать. Если обозначить КПД буквой E (effectiveness), то формула примет вид:
P=U*I*E (выдаваемая мощность)
Это значение равно суммарной мощности всех каналов усилителя, и если этих каналов больше, чем 1, то это число необходимо разделить на количество каналов N:
P=(U*I*E)/N (мощность на канал)
Это и есть общая формула для оценки мощности любого усилителя.

Пример 1:
Люди часто спрашивают о мощности усилителей, встроенных в головные устройства. Многие считают, что их магнитолы действительно выдают те самые 4х50W, которые написаны на панели или коробке. Давайте посчитаем, так ли это на самом деле.
В большинстве ГУ стоят предохранители на 10А и используются усилители класса AB с КПД ~50%. Подставляем данные в формулу:
P=(14В*10А*0,5)/4=17,5Вт на канал! Примерно такую мощность способен выдать усилитель ГУ. Самые мощные образцы с предохранителями на 15А выдают порядка 25Вт на канал. Результаты расчёта совпадают с реально замеренными значениями мощности.

При расчёте стоит учитывать, что полученное значение характеризует максимальную долговременную мощность усилителя на минимальную нагрузку (если усилитель способен работать на 2Ома, 1Ом или даже ниже). Это особенно важно при сравнении моноблоков, т.к. их мощность уменьшается при повышении сопротивления акустической системы.

Пример 2:
Расчёт мощности 1-канального усилителя (моноблока) D-класса. Допустим, что моноблок имеет два предохранителя по 30А. КПД возьмём равным 80%:
P=14В*60А*0,8=672Вт
Т.к. усилитель 1-канальный, то переменная N в формуле равна 1 и не изменит результат. Данную мощность усилитель развивает на минимальную нагрузку (эту информацию можно найти в инструкции к усилителю). Допустим это 1Ом. При увеличении нагрузки в 2 раза мощность уменьшится примерно в 1,5 раза. Т.е. для 2Ом это где-то 450Вт, для 4Ом примерно 300Вт. Это очень грубое приближение, но в большинстве случаев эти цифры подтверждаются на практике.

Приведённые расчёты имеют довольно большую погрешность, т.к. невозможно учитывать искажения, выдаваемые усилителем. Точные цифры может дать только замер усилителя при использовании специального оборудования. Основной целью этой статьи является развеяние мифа о киловаттных усилителях размером с видеокассету и предохранителем, скажем на 25А. Также данный способ подойдёт для сравнения нескольких аппаратов одного класса, т.к. в большинстве случаев будет мощнее тот, у которого номинал предохранителя больше. Всё таки законы физики никто обманывать пока не научился и усилитель не может отдать больше энергии, чем потребляет. Не забывайте об этом, когда в следующий раз пойдёте в магазин за новой покупкой!