D類放大器的效率與AB類放大器的比較
眾所周知，D類音頻放大器有很多優(yōu)點(diǎn)，而其中最重要的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是它的效率要遠(yuǎn)比AB類放大器的效率高。現(xiàn)在雖然大家都承認(rèn)這一優(yōu)點(diǎn)，但是對于其中的理解和認(rèn)識還是很不相同的。不少人都認(rèn)為AB類放大器的效率通常是70－80％，而D類放大器的效率則可以達(dá)到80－90％。所以D類放大器的效率大約可以比AB類放大器效率高10－15％左右。
如果是討論在最大功率輸出時(shí)的效率，那么這個(gè)結(jié)論是不錯(cuò)的。但是，在幾乎所有實(shí)際使用的音頻功率放大器并不是一直工作在最大功率輸出的情況下，尤其是在播放音樂是就更不是如此。
對于一個(gè)音頻信號，我們通常采用峰值因素（峰值/有效值）來代表它的峰值功率和平均的有效值功率的比例。例如，對于語音信號來說，它的峰值因素大約為8dB。但是對于音樂信號來說這個(gè)比例就有很大的差別。大部分音樂信號的峰值因素在15－16dB左右。這可以用圖1的示意圖來說明。
圖1.音樂信號的峰值因素和正弦波的峰值因素的比較。
從圖中可以看出，假定音樂信號和正弦波的峰值功率都是2瓦，因?yàn)檎也ǖ姆逯倒β屎陀行е倒β手葹?dB，所以正弦波的平均功率為1瓦，而音樂信號的峰值因素大約為15dB，所以其平均功率就只有63毫瓦。
在播放音樂信號時(shí)，用AB類放大器和D類放大器二者在效率上的差別就不是簡單的15％的差別了。我們可以從兩種放大器的效率曲線來看出。
從圖中可以看出，盡管AB類放大器的效率在滿功率輸出時(shí)的效率也可以達(dá)到78％，而D類放大器在滿功率時(shí)的效率也只有86％。但是它們在低輸出功率時(shí)的效率就相差很大，在輸出功率為2瓦時(shí)，AB類的效率只有24％，而D類放大器的效率仍然有82％。D類放大器的效率要比AB類放大器的效率高出3.4倍。而在播放音樂時(shí)，大多數(shù)時(shí)間是處于低功率的情況。所以D類放大器在效率上的優(yōu)勢就十分明顯了。
假定其峰值功率為2瓦，那么對于正弦波的平均功率就是1瓦，而對于峰值因素為9dB的語音信號，其平均功率就只有0.25瓦，而對于峰值因素為15dB的音樂信號來說，其平均功率就只有0.063瓦。它們在用AB類和D類放大器播放的時(shí)候，在效率上的差異就十分巨大。
這可以很形象地用下面的餅圖來說明：
從這個(gè)圖中可以看出，AB類放大器只有12％的輸入功率變成有效音頻功率輸出了，而有將近88％的輸入功率都變成熱量耗散了。而D類放大器的75％輸入功率都變成了有效的音頻輸出功率，只有25％的輸入功率變成熱量耗散了。正因?yàn)槿绱耍跃哂邢喈?dāng)大輸出功率的D類放大器都不需要采用散熱器。這也是D類放大器的另一個(gè)最大的優(yōu)點(diǎn)。
D類放大器的高效率最明顯地表現(xiàn)在利用電池作為電源的便攜式設(shè)備中。這通常也是這類產(chǎn)品的一個(gè)最大賣點(diǎn)。就像手機(jī)的待機(jī)時(shí)間一樣，所有便攜式音響設(shè)備，像隨身聽、MP3、等等，采用D類音頻放大器以后其工作時(shí)間就大大增加了。或者說其電池的續(xù)航時(shí)間大大增加了。通常要比采用AB類放大器增加2－3倍時(shí)間。這就不是什么10％到15％的不同，而是本質(zhì)上的區(qū)別。
同樣，效率的提高，對于耗電很高的電視機(jī)、音響設(shè)備、家庭影院來說也是具有十分重要意義的。因?yàn)檫@些設(shè)備的全國裝機(jī)數(shù)量是非常巨大，從而對于國家的能源節(jié)約也是具有極其重大意義的。最近歐盟又提出了要對十四種家電設(shè)備的待機(jī)耗電加以限制，而本來已經(jīng)把待機(jī)能耗從3瓦降低到了1瓦。現(xiàn)在還要進(jìn)一步降低。那么對于在正常工作時(shí)的能耗加以降低就更顯得重要了。就拿電視機(jī)來說，我國的電視機(jī)裝機(jī)數(shù)量高達(dá)4億臺，假定每臺電視機(jī)額定（RMS）音頻功率為10瓦，平均每天的使用時(shí)間為3小時(shí)，一半為播放語音，一半為播放音樂。那么很容易計(jì)算出，采用D類放大器以后，每年可以節(jié)約25.7億度電。 |
