3, 전력 증폭기
신호 증폭기라고도 알려진 전력 증폭기의 기본 기능은 오디오 신호를 증폭하여 스피커를 구동하여 사운드를 재생하는 것입니다. 일반적으로 호스트에는 전력 증폭기가 내장되어 있지만 전력 증폭 범위가 상대적으로 작기 때문에 외부 전력 증폭기와 비교하는 것은 말할 것도 없고 높은 수준의 청취 요구 사항을 충족할 수 없습니다. 더욱이, 베이스 유닛은 전력 증폭기에 의해 구동되어야 하며, 호스트는 베이스 유닛의 그렇게 큰 전력을 구동할 능력이 없습니다. 신호 증폭기는 전체 자동차 오디오 시스템의 중요한 부분입니다.
자동차 전력 증폭기의 전압은 12V DC이며 이는 자동차 내부의 전원 공급 전압과 일치합니다. 신호의 동적 범위를 확장하고 출력 전력을 향상시키기 위해 전력 증폭기에는 일반적으로 인버터 부스트 기술이 사용됩니다. 이는 전압을 12V에서 35-40V로 높이는 것을 의미합니다. 인버터 부스트의 또 다른 이점은 전원 전압에 변동이 있을 때 전력 증폭기의 전원 회로가 자동으로 전압을 조정하여 출력 전력의 안정성을 보장한다는 것입니다. 현재 이 기술은 차량 전력 증폭기에 널리 사용됩니다.
(1) 전력 증폭기의 열 방출
자동차 장착형 파워 앰프의 열 방출에는 자연 열 방출과 팬 열 방출의 두 가지 유형이 있습니다. 팬 열 방출은 일반적으로 고급 전력 증폭기에 사용됩니다. 좋은 열 방출은 출력 전력에 상당한 영향을 미칩니다.
(2) 전력 증폭기의 분류
① 자동차 전력 증폭기는 다양한 전도 방법에 따라 클래스 A, 클래스 B, 클래스 AB, 디지털로 분류됩니다.
클래스 A: 클래스 A 전력 증폭기라고도 알려진 순수 클래스 A 전력 증폭기는 완전한 선형 증폭 형태의 증폭기입니다. 순수 클래스 A 전력 증폭기에서 작동할 때 트랜지스터의 양극 및 음극 채널은 신호 유무에 관계없이 일반적으로 열린 상태에 있습니다. 이는 열로 더 많은 전력이 소비되지만 왜곡률은 매우 낮다는 것을 의미합니다. 순수 클래스 A 전력 증폭기는 효율성이 매우 낮기 때문에(보통 20-30%) 자동차 오디오 애플리케이션에서는 상대적으로 드뭅니다. 그러나 오디오 매니아들은 사운드 성능에 열정을 갖고 있습니다.
클래스 B: 클래스 B 전력 증폭기, 선형 증폭기라고도 알려진 클래스 B 전력 증폭기이지만 작동 원리는 순수 클래스 A 전력 증폭기와 완전히 다릅니다. 클래스 B 전력 증폭기가 작동 중일 때 트랜지스터의 양극 및 음극 채널은 일반적으로 신호 입력이 없는 한 닫힌 상태에 있습니다. 즉, 양의 위상 신호가 오면 양의 위상 채널만 작동하고 음의 위상 채널은 닫히며 두 채널은 동시에 작동하지 않습니다. 따라서 신호가 없어도 전력 손실이 전혀 없습니다. 그러나 포지티브 채널과 네거티브 채널을 켜고 끌 때 특히 낮은 레벨에서 교차 왜곡이 자주 발생하므로 클래스 B 전력 증폭기는 진정한 고충실도 전력 증폭기가 아닙니다. 실제 응용 분야에서 많은 초기 자동차 오디오 증폭기는 효율성이 높기 때문에 클래스 B 증폭기였습니다.
클래스 AB: 클래스 AB 전력 증폭기라고도 알려진 클래스 A 및 B 전력 증폭기는 클래스 A 및 클래스 B 전력 증폭기의 장점과 호환되는 설계입니다. 신호가 없거나 신호가 매우 작은 경우 트랜지스터의 양극 및 음극 채널이 모두 일반적으로 열려 전력 손실이 발생하지만 클래스 A 증폭기만큼 심각하지는 않습니다. 신호가 양수이면 신호가 강해질 때까지 음수 채널이 열려 있지만 신호가 강해지면 음수 채널이 닫힙니다. 신호가 음의 위상에 있을 때 양의 채널과 음의 채널의 작동은 정반대입니다. 클래스 AB 전력 증폭기의 단점은 약간의 크로스오버 왜곡이 발생한다는 점이지만 효율성과 충실도에 비해 클래스 A 및 클래스 B 증폭기보다 우수합니다. 클래스 AB 증폭기는 현재 자동차 오디오에서 가장 널리 사용되는 설계입니다.
클래스 D: 위에서 언급한 클래스 A, B 또는 AB 증폭기와 달리 클래스 D 증폭기는 스위칭 트랜지스터를 기반으로 작동하며 매우 짧은 시간 내에 완전히 전도되거나 차단될 수 있습니다. 두 개의 트랜지스터는 동시에 전도되지 않으므로 열이 거의 발생하지 않습니다. 이러한 유형의 증폭기는 매우 높은 효율(약 90%)을 가지며 이상적인 조건에서 100%에 도달하는 반면, AB 클래스 증폭기는 이에 비해 78.5%만 달성할 수 있습니다. 반면, 스위치 작동 모드는 출력 신호의 왜곡도 증가시킵니다. 클래스 D 증폭기의 회로는 입력 스위칭 단계, 전력 증폭 단계, 출력 필터링 단계의 세 단계로 구분됩니다. 클래스 D 증폭기는 켜짐/꺼짐 모드에 있을 때 펄스 폭 변조(PWM) 모드에서 작동할 수 있습니다. PWM을 사용하면 오디오 입력 신호를 고주파수 스위칭 신호로 변환할 수 있습니다. 오디오 신호는 비교기를 통해 고주파 삼각파와 비교됩니다. 반전 끝의 전압이 동위상 끝의 전압보다 높을 때 출력은 낮은 레벨에 있습니다. 역방향 단자 전압이 동상 단자 전압보다 낮을 때 출력은 High 레벨이 됩니다.
클래스 D 증폭기에서 비교기의 출력은 바이폴라 트랜지스터(BJT) 대신 금속 산화물 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)를 사용하는 전력 증폭기 회로에 연결됩니다. 전자가 응답 시간이 더 빠르고 고주파 작동 모드에 적합하기 때문입니다. 클래스 D 증폭기에는 매우 짧은 시간 내에 완전히 켜지거나 꺼지는 동작을 할 수 있는 두 개의 MOSFET이 필요합니다. MOSFET이 완전히 전도성이면 전압 강하가 매우 낮습니다. MOSFET이 완전히 차단되면 튜브를 통과하는 전류는 0이 됩니다. 온(on)과 오프(off) 상태를 번갈아가며 작동하는 2개의 MOSFET의 스위칭 속도가 매우 빨라 효율성이 매우 높고 발열도 적다. 따라서 클래스 D 증폭기에는 대형 방열판이 필요하지 않습니다.
② 앰프의 앰프 튜브 유형에 따라 담즙 기계와 석재 기계로 나눌 수 있습니다.
③ 스톤머신(트랜지스터) : 다이내믹하고 빠르며, 크고 역동적인 음악에서 강력한 분석력, 계층 구조 및 밝기를 나타냅니다.
④ 담낭(전자관) : 소리가 부드럽고, 고음이 매끄럽고, 공간이 충분하다(순수한 음악, 보컬).
