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关于功放最大耗电功率的问题

项目中客户需要我们提供电源负载最大耗电功率，然后将这个最大耗电功率与项目中预 留给音频部分的电源负荷功率做比较，或者要求甲方提供该电源负荷功率。

目前流传建议测算的方法，即用双通道 8 欧功率叠加除以放大类型的效率，这种方法非 常不准确，因为对于功放的效率而言有两个重要部分，放大部分与电源部分，这两个部分协 同工作构成一个功率因素（工作效率），而且相同放大类型的功放由于电源设计及放大设计 有差异，导致效率完全不同，如通过这种方法计算得出的最大耗电功率与实际的最大耗电功 率差异非常大。看似非常简单的问题，但是如何准确估算功放的最大耗电功率呢？对于大多 数工程师应该是个难题，虽然音源及信号处理部分由固定的耗电功率标注（相对于电源部分 的负载及工作状态稳定，转换效率及损耗稳定），但是功放等大功率转换设备并不具备固定 标称的最大耗电功率（驱动的负载不固定，信号成分为时刻变换状态，而且放大倍数同样也 是非稳态），诸多原因导致我们对于功放部分的最大耗电功率揣摩不透，那么有没有一种方 法可以辅助我们来进行相对准确的评估每款功放的最大耗电功率呢？我可以告诉大家有，通 过以下的方法可以简单有效的来对任何功放类产品进行实际应用中最大功率的测量估算。

首先将一个插排进行改造，将火线端进行断开，串接接入高精度数字万用表，并且使用 10A 或 20A 电流档进行测量（切记电流档不要测电压，否则后果自负） ，如果接入功放及其 它设备，万用表的电流读数为当前设备的总电流，通过电压与电流计算可以得出总功率（即 视在功率） 。

第一个需要了解的知识点：测量的总功率（视在功率）包含有功功率与无功功率， 有功功率即为功放设备进行放大转换过程中实际损耗的功率，无功功率为功放电源 电路中的电感或电容元件与 220V 交流电源往复交换的功率（在交流电路中，凡是 具有电感性或电容性的元件，在通电后便会建立起电感线圈的磁场或电容器极板间 的电场，因此，在交流电每个周期内的上半部分“瞬时功率为正值”时间内，它们 将会从电源吸收能量用建立磁场或电场；而下半部分“瞬时功率为负值”的时间内， 其建立的磁场或电场能量又返回电源。因此，在整个周期内这种功率的平均值等于 零，所以电源的能量与磁场能量或电场能量在进行着可逆的能量转换，而并不消耗 功率） ，无功功率是有功功率工作的基础，无功功率相当于水桶，有功功率相当于 水，没有水桶无法运输水，而且运输过程中的总重量是水与捅的总重量，所以我 们测量的得出的最大耗电总功率（视在功率）是场地需要提供给我们的用电功率。 这即是交流与直流电路中线性负载与非线性负载关于功率损耗问题上的最大区别。

第二个需要了解的知识点：什么是功率因素（PF）？功率因素参数就是通过有功功 率（实际损耗功率）除以线路视在功率得出的结果，有功功率与视在功率越接近说 明电源的利用率越高，即 PF 功率因素越高，当功率因素最高为 1 的情况下，有功 功率与视在功率相等，这种情况在线性负载的直流电路中是存在的，但是在交流电 路中是很难实现的，需要电路进行补偿，这充分说明为什么功放的 PFC 功率因素对 于功放工作的效率是非常关键的参数。继续以水与桶的关系作为比喻，PFC 功率因 素越高，说明水桶越轻，在运输水的过程中需要的力量越小。反之 PFC 功率因素越 低，说明水桶越重，在运输水的过程中需要的力量越大，耗费的无用功也就越多。

第三个需要了解的知识点：功放在何种功率输出及负载状态下耗电功率为最大？通 常功放是以 1KHz 正弦波信号输入，4 欧负载状态下的四分之一最大标称输出功率 为功放最大功耗功率，经过论证测量，在 20Hz-20kHz 粉红噪声信号输入情况下 4 欧满负荷工作（面板峰值灯处于闪亮状态）的功耗等于 1kHz 正弦波信号输入情况 下 4 欧负载的四分之一标称最大输出功率，因此许多厂商的功放最大功耗功率以此方法定义，POWERSOFT 功放的最大有功功耗基于此方式进行标注。

通过了解以上的三个知识点，相信大家不仅可以准确测量任何类型功放的实际应用中的最大 耗电功率。而且还可以论证了解为什么 POWERSOFT 的功率因素为 0.95，对于使用方有何好 处？

• 论证 1、以 POWERSOFT K3 功放为例，测量应用环境中的最大视在功率？

  答案：输入信号 1KHz 正弦波信号，驱动双通道 4 欧线性负载，运行在四分之一 4 欧最大 输出功率（650W 即 51V）状态，实测电源线路中的电流为 7.163A，视在功率=总电 流 X 电压=7.163A X 218.6V =1565.83VA，这个值与说明书标称基本相符，误差部分为 电压差异，说明书以 230V 电压为标准，实际测量环境电压为 218.6V，所以略微产生 很小的误差。视在功率为 1565.83VA 即为单台功放日常应用中需要保证供电电源的功 率，切记该参数的单位为 VA 并非 W（大家可以认为它就是功率 W 方便与甲方沟通）， 该功率包含无功功率及有功功率，多台功放可以将单台的视在功率进行叠加即可，叠 加后的功率数值增加 30%左右提供给使用方，方便日后设备追加及安全运行需要即可。

• 论证 2、POWERSOFT K3 功放在应用环境中的最大视在功率下的有功功率是多少呢？

  答案：POWERSOFT K3 说明书标称（PFC）功率因素为 0.95，因此有功功率=视在功率 X PFC （功率因素）=1565.83VA X 0.95=1487.5W，计算得出 POWERSOFT K3 功放实际在能量 转换过程中耗费的有功功率为 1487.5W。

• 论证 3、以同样的工作状态下模拟电源的 3 级 H 类功放的视在功率与有功功率是多少呢？

  答案：同样的 4 欧双通道线性负载，输入信号 1KHz 正弦波信号，输出为 650W 即 51V 状态 下，实测电源线路中的电流为 14.24A，视在功率=总电流 X 电压=14.24A X 215.7V =3071.57VA，相同的负载及输出功率，但是对于场地供电电源的功率要求而言，模拟 电源的 3 级 H 类功放的电源需求功率是 POWERSOFT K3 功放的一倍，这充分说明了如 果使用 POWERSOFT K3 功放不仅体积减小，而且对于场地电源负荷而言事半而功倍。

经过仪器测得模拟电源的 3 级 H 类功放功率因素为 0.773，通过计算可以得出该功放 的有功功率=视在功率 X PFC（功率因素）=3071.57VA X 0.773=2374.32W，计算得出模 拟电源的 3 级 H 类功放实际在能量转换过程中耗费的有功功率为 2374.32W。

这意味着相同负载及输出状态下，POWERSOFT K3 比模拟电源的 3 级 H 类功放对于使 用环境的供电功率需求小一倍，每个小时单台功放节省约 1 度电能（1 元钱左右） ， 多台功放每年可以节约一笔不少的电费。

通过以上的知识要点，第一可以让技术团队充分了解如何根据实际功放设备的最大功耗来要 求使用环境的供电功率需求，避免功率浪费及增加甲方基础建设的成本。第二可以让业务团 队充分了解 PFC 的作用及如果通过技术手段让使用方理解 POWERSOFT 数字 D 类功放在应用 中的优势，有利于功放应用中的推广工作。