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扬声器的功率更大吗?

浏览数量: 0     作者: 三威音响     发布时间: 2020-08-10      来源: 三威音响

扬声器的功率更大吗?

扬声器功率是专业音频世界中最令人困惑的概念之一。通常认为,扬声器的功率越高,质量越好,因此更值得期待和拥有。而且,功率通常是驱动客户购买的决定性指标。

但是,如果仔细研究,您会发现功率对扬声器的整体性能远不如其他性能指标重要。

术语“扬声器功率”需要进一步说明,以消除误解。许多人的做法是考虑扬声器的功率和传感器的输出声压级,甚至是放大器的大小。但是通常,扬声器的功率与这些无关。

首先,让我们首先讨论这个术语以使其更有意义。可以使用“最大输入功率耗散”吗? “输入功率”的概念是适当的,因为扬声器是功率放大器的负载。

假设线路阻抗很小且可以忽略不计(如果使用正确的标准导线,则此假设成立),放大器的输出功率将成为扬声器的输入功率。因为通常认为放大器的功率越高(例如,运动型多功能车对经济型汽车)越好,所以逻辑上认为功率扬声器越高,产品性能就越好。

直接连接到扬声器的放大器称为功率放大器,因为它们的输出电压高于其输入电压。 (图1)功率放大器的功率根据其功率产生能力进行测量。通常,该值越大越好,因为这意味着放大器具有更大的电势并且可以做更多的工作。

放大器如何加载扬声器

扬声器的功率根据其功率消耗能力进行测量。功率值是指扬声器可以以热量的形式消耗而不会损坏扬声器的连续功率。尽管乍看之下似乎功耗越大越好,但前提是达到更大功耗的方法不会损害扬声器的性能,这一说法仅是有效的。

现代功率放大器充当扬声器的恒定电压源。这意味着放大器的输出电压和所连接扬声器所提供的负载基本上彼此独立。如果使用放大器来驱动信号,并在没有任何负载连接到输出的情况下测量放大器的输出电压。然后将扬声器连接到输出端子,再次测量放大器的输出电压,并且电压表上的读数不会发生明显变化。

负载与空载之间的区别在于:当施加负载时,电流将从放大器中流出并流过扬声器。负载阻抗越小(并联的扬声器越多),负载从放大器汲取的电流就越大,并且电压源与负载之间的总功率输出越大

这就是为什么在驱动更多扬声器时放大器的总输出功率通常会增加的原因。请注意,放大器的输出功率会增加,但是这种增加的总功率将分配给所有连接的扬声器。

因此,如果两个扬声器并联连接,则放大器的总功率输出会增加,但是分配给每个扬声器的功率并不一定会增加。实际上,分配给单个扬声器的功率将略有降低。因此,最好将功率放大器的负载保持在4欧姆以上,以最大程度地减小导线的影响并避免放大器对过大电流的需求。

1.一个掉下来

扬声器从放大器吸收的功率是电压和电流的乘积。根据能量守恒定律,来自放大器的所有功率都必须占据其位置。总功率的一部分会产生扬声器的机械振动,而剩余的功率会转化为热量。锥体的机械振动会使扬声器发出声音。

热能是无用的副产品,因此像任何无用的废物一样,热能也必须进行处理。不幸的是,电功率到声功率的转换是一个低效的过程(通常少于10%),因此大多数放大器功率会转换成无用的热量,必须将其散发掉。

扬声器的功率描述了扬声器处理热量的能力,这是由能量转换过程效率低下引起的。因此,这又回到了我们之前讨论的扩展定义“最大输入功率耗散”。

因此,将扬声器功率与其声音性能相关联是错误的。高耗散功率值仅意味着扬声器的散热能力更强。但是功率本身并不能解释扬声器产生的声功率的有效性,并且扬声器产生的声功率的有效性是扬声器性能中最重要的因素。

降低扬声器的性能可以提高扬声器的功耗,而扬声器的性能仅需在扬声器内部添加一些电阻组件即可。但是,结果是扬声器功率值很大,但声音却很低,这不是我们想要的。

扬声器产生的声压级(SPL)与施加的电压比与施加的功率更紧密相关。图3可以清楚地显示这一点。

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传感器负载的功率随频率变化。尽管SPL值通常使用输入功率值作为参考,但实际上,使用输入电压作为参考更为准确。实际上,扬声器更喜欢平坦的电压响应,因为在这种情况下,每个频率上相等的驱动电压会在轴向上产生平坦的幅度响应。

理想的扬声器可以使用最小的功率来产生所需的声压级。高性能扬声器还应产生更少的热量。因此,扬声器承受大功率驱动器的能力不足为奇。因为从本质上讲,这种能力无法产生任何收益。

值得赞扬的是能够以较少的输入功率产生大量声音的功能。考虑一下汽车每公里的油耗,您将更好地了解性能问题。演讲者的表现是关于效率的概念,而不是消费的概念。喇叭负载和接口放置都是提高扬声器性能的方法。两种方法都设计为每瓦电能产生更多的声能。

2.合理的观点

人们对扬声器功率的误解延伸到了日常行为,例如选择灯泡。通常认为灯泡的瓦数与光输出密切相关,瓦数越高,亮度越大。

灯泡还有一个称为光度的参数,用于描述灯泡的光输出,但是很少有客户会参考该参数。因此,如果需要更亮的灯泡,人们倾向于购买更大的灯泡(更高的功率)。将这个假设扩展到说话者是很自然的想法。下次,在给定功率输入的前提下,您可以通过购买具有最高流明输出的灯泡来获得最大价值。

扬声器的高功率并不意味着扬声器产生的声音很大。相比说“哇,这个扬声器可以处理5000瓦的功率!”,这实际上是没有意义的。如果您问自己以下问题,这将更有意义:“为什么要使用5000瓦的扬声器为听众带来最大100 dB的声压级,而不使用另一个也可以提供100瓦的扬声器?听众的最大声压级为100 dB?\“

在扬声器性能指标中,更有意义的参数是最大输出声压级。该参数由扬声器的灵敏度和最大输入功率计算得出。具有较低功率和较高灵敏度的扬声器比具有较高功率和较低灵敏度的扬声器具有更多优势。

不幸的是,人们对电源的误解导致扬声器制造商竞相生产大功率扬声器的现象。大功率值可以帮助销售,但是更高的效率是提高扬声器性能的真正因素。

3.功率测试

有很多方法可以确定扬声器的最大输入功率。这些方法各有优点,但也有一些共同的属性。有意义的功率测试必须包括:

-受带宽限制的宽带噪声,用于被测设备的输入

-放大器与被测设备之间的功率测量方法

-用于描述扬声器功耗持续时间的度量

-测量扬声器的SPL值(理想情况下)

噪声输入通常使用粉红噪声(每1 / n八度音阶相等的能量)。一些测量方法使用平坦的粉红噪声,而其他方法则使用经过加权的信号来模拟音乐频谱的内容。后一种方法可以产生较高的额定功率,因为​​更多的电能被传递到较低的频带。在低频范围内,由于传感器结构较重,因此通常会消耗更多的热能。

为了确定所输送的功率,必须监视施加到被测设备的电压和电流。要计算功率传输,仅RMS(均方根)电压和负载的标称阻抗是不够的。当被测设备的热能逐渐增加时,负载阻抗将逐渐增加,从而降低了负载吸收的功率(功率压缩)。

当扬声器在功率耗散值的极值附近工作时,增加功率放大器的功率输出以增加负载的功率输入的通常做法不会增加声压级,但会降低功率传输。

最好使用分贝(即测量比率)来测量功率。使用瓦数会误导人们,认为瓦数与设备性能有关。

让我们以实际情况为例。 500瓦连续额定功率扬声器的声音水平仅比250瓦连续额定功率扬声器高(+3 dB)。假定两个扬声器的性能相同。这意味着,即使两个扬声器的功率差异很大,它们之间的实质差异也很小。

大多数功率测试都会对用于获得较小波峰因数的粉红噪声做出一些更改-削波电路会降低程序声源中的峰值。削波的实际原因是放大器可以向其负载设备提供更多的功率。

未削波的粉红噪声的最大输出功率约为放大器的正弦波额定功率的十分之一。削波后的粉红色噪声约为放大器正弦波额定功率的一半,这允许使用尺寸合适的放大器进行功率测试。人工削波不会太大地改变扬声器的发热,但是它提供的较低的波峰因数可以为放大器的负载设备提供更多的功率(更高的RMS电压)。

连续功率测试将在指定的时间段(例如2小时)内为扬声器提供6 dB的峰值因数粉红噪声。对于扬声器而言,这是一项非常苛刻的测试,因为声源不会停止并且无法冷却。

通过降低波形的占空比,程序的额定功率会尝试模拟音乐或语音。如果声音信号是脉冲型的,则可以在脉冲之间获得一定程度的冷却,并且在避免损坏设备之前,可以向被测设备施加更多的短期功率。许多制造商会估计连续功率值的两倍值作为编程功率(合理的假设是+3 dB或2倍)。实际推荐的放大器功率值大于这两个值。

合理的估算是将+6 dB(4倍)添加到连续功率上。例如,从这些定义开始,演讲者的完整而有意义的权力描述应为:

最大输入功率-200W / 400W / 800W(连续,程序,建议的放大器尺寸)

4.相似的比较


现在,您可以在比较不同扬声器的功率时看到问题。为了确保相似参数之间的正确比较,需要进行大量研究,并且许多参数表没有提供足够的信息供我们以这种方式进行比较。

将低于其额定功率的功率提供给扬声器没有任何危险。实际上,输入功率小于额定功率值,并且扬声器具有更长的使用寿命。在稳定可靠的操作中,我建议将输入功率限制为连续功率(-3 dB)的一半以下。在前面的示例中,这意味着使用800瓦放大器提供典型的节目源(10 dB至14 dB的波峰因数),该信号源可以最大程度地驱动削波边缘。

在这种情况下,放大器将向扬声器提供80瓦或更少的电力,这是低于连续功率的安全值。由于放大器的潜在输出非常大,当使用低顶部波峰因子程序声源时,必须非常小心,不要将音量变得过高,以造成扬声器的损坏。

最后,当增加声音系统的音量时,也很重要,了解何时达到系统的临界点。对于施加到扬声器的电压的每40%增加,输入功率加倍,声级增加了一点(+ 3 dB)。

请记住,音频中的比例赔率很重要。系统体积增加3 dB步长,最后达到了散热的极端点。继续增加3 dB,它将成为粉碎骆驼的最后一根稻草。当扬声器工作在额定功率的一半时,其声级可能非常接近最大值。因此,无需增加功率,这带来了对扬声器永久性损坏的风险。


5.高功率易于销售,但高效率是更好的目标

汽车技术的开发减少了能源消耗,可以生产具有更高效率和更低运营成本的车辆。音频行业应具有相似的目标,努力实现所需的声压级,放大器电源较少。

随着效率的增加,扬声器应逐渐降低需要以热量散发的能量。同样,我们与更高功率额定值的迷恋应该消失。


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