請教A類與AB類功率計算的問題?

[Arthursi]

大家好:
小弟做了一個「FET純後級」，此線路是參考「漥田式」的A類100W0增益後級，但是小弟對於其功率的計算方式感到困擾，還請各位不吝指教?

我先解釋一下線路，電源供應+-33V，利用2SJ200及2SK1529作PP的電流放大，無電壓增益，閘級電壓調整至+-2.7V時靜態電流(Id)約為0.8A，所以問題來了..
假設Vgs off電壓(不工作電壓)為0.7V，是否輸入訊源在+-2V(2.7-0.7)其工作在A類，也就是在A類的範圍內功率可達4V*0.8A=3.2W
如果輸入訊源的電壓變大(例如加了前級)，則AB類工作最大的輸出功率66V*0.8A=52.8W左右
Arthur的算法對嗎?

[skyboat]

大家好:
小弟做了一個「FET純後級」，此線路是參考「漥田式」的A類100W0增益後級，但是小弟對於其功率的計算方式感到困擾，還請各位不吝指教?

我先解釋一下線路，電源供應+-33V，利用2SJ200及2SK1529作PP的電流放大，無電壓增益，閘級電壓調整至+-2.7V時靜態電流(Id)約為0.8A，所以問題來了..
假設Vgs off電壓(不工作電壓)為0.7V，是否輸入訊源在+-2V(2.7-0.7)其工作在A類，也就是在A類的範圍內功率可達4V*0.8A=3.2W
如果輸入訊源的電壓變大(例如加了前級)，則AB類工作最大的輸出功率66V*0.8A=52.8W左右
Arthur的算法對嗎?

MOSFET 好像不是您這種算法！

2SK1529 Datasheet 第二頁有三個特性曲線圖可參考：

輸入特性：Id-Vgs，您會發現 Vgs 由 2V 至 3V 約 1V 的變量，而輸出電流 Id 卻大約由 1A 飆昇到 6、7A 上下！

輸出特性：Id-Vds，各 Vgs 的曲線(水平部份)不呈等間距變化，
　　　　　Yfs-Id，對應 Vds-Id 可知"線性不佳"！

推挽輸出架構，任何時候總有一邊是在(Vgs-Id)非線性區域動作，"純"A類工作似乎較有利，加一點點本級負回授；或前面有輸入、電壓放大級，再施以部份總體負回授，也是較明智的做法。還有最大的輸出電壓是電源電壓扣除輸入的 Vgs。

※教科書或網路上可搜尋到極多有關 MOSFET的文章，沒幫上忙，歹勢啦！

※如果您 2SK1529/2SJ200 是購自 MY3C，從它的型錄插圖可看出 Vgs(off) 為 "Y級"─ 1.4V∼2.8V，"O級"則為 0.8V∼1.6V，也可能是小的看走眼，僅供參考。

[weba]

有沒有圖可以看阿？
沒圖不知道他的輸出級偏壓線路長什麼樣子....

[Arthursi]

有沒有圖可以看阿？
沒圖不知道他的輸出級偏壓線路長什麼樣子....

就是小站上面的FET純後級啦...

http://arthursi.myweb.hinet.net/

因為常有網友在問輸出功率的問題，Arthur不知如何解釋....

[Arthursi]

MOSFET 好像不是您這種算法！

2SK1529 Datasheet 第二頁有三個特性曲線圖可參考：

輸入特性：Id-Vgs，您會發現 Vgs 由 2V 至 3V 約 1V 的變量，而輸出電流 Id 卻大約由 1A 飆昇到 6、7A 上下！

輸出特性：Id-Vds，各 Vgs 的曲線(水平部份)不呈等間距變化，
　　　　　Yfs-Id，對應 Vds-Id 可知"線性不佳"！

推挽輸出架構，任何時候總有一邊是在(Vgs-Id)非線性區域動作，"純"A類工作似乎較有利，加一點點本級負回授；或前面有輸入、電壓放大級，再施以部份總體負回授，也是較明智的做法。還有最大的輸出電壓是電源電壓扣除輸入的 Vgs。

※教科書或網路上可搜尋到極多有關 MOSFET的文章，沒幫上忙，歹勢啦！

※如果您 2SK1529/2SJ200 是購自 MY3C，從它的型錄插圖可看出 Vgs(off) 為 "Y級"─ 1.4V∼2.8V，"O級"則為 0.8V∼1.6V，也可能是小的看走眼，僅供參考。

老師，聽您這麼一說好像是Y級的耶，因為編號上寫著 K1529 PY 3A

這個FET如要工作在純A類區，可能靜態電流要加到5A以上，那可能要搞個水冷才能把熱散掉

原著中「FET放大器精選裝置級」，並了4級電流放大，號稱在4ohm時可達100W，他的算法是100W/4ohm ，因為P=IxIxR，所以I=5A(rms)，最大值是 5 x 根號2=7.07A
由於是PP所以每顆FET的靜態電流為7.07A / 2=3.54A
3.54/4=0.885A
那我的線路只做了一級電流放大，所以是4ohm，25W囉...
可是這樣好像是靜態電流消耗25W，怪

[weba]

A類放大我認為偏流流完了就不A了....
以這種想法去算就很簡單了....
若偏流0.5A的話....附載8歐母就1W....4歐母就0.5W....

A類的電流是流灌整個功率級.....
上面的電晶體吃多少電流下面就要吃多少....
所以7.07 / 4 = 1.76A....一對是吃1.76A....
音響的功率應該只要算+或-邊....不是兩邊加起來...

[skyboat]

A類放大我認為偏流流完了就不A了....
以這種想法去算就很簡單了....
若偏流0.5A的話....附載8歐母就1W....4歐母就0.5W....

A類的電流是流灌整個功率級.....
上面的電晶體吃多少電流下面就要吃多少....
所以7.07 / 4 = 1.76A....一對是吃1.76A....
音響的功率應該只要算+或-邊....不是兩邊加起來...

Weba兄所指的是「單端 A 類」的算法，而 Arthur 的電路架構是「單端推挽 AB 類」，在小輸出時，上下兩 MOSFET 都對負載作功，即有兩倍的輸出電流。

※已知條件：
電源電壓(±VCC) = ±33Vdc、負載(RL) = 8Ω、靜態偏流(Iq) = 0.8A、輸入端閘偏壓(Vgss) = ±2.7Vdc

※"純 A 類"輸出功率(Pa)：
1). 先計算最大峰值電流：Ip = Iq × 2 = 0.8A × 2 = 1.6A
2). 再求輸出電流有效值：Irms = Ip ÷ √2 = 1.6A ÷ √2 ≒ 1.13A
3). 最後代入電功率算式：Pa = (Irms)^2 × RL = (1.13A)^2 × 8Ω = 10.24W

※"AB 類"最大輸出功率(Po)：
1). 先計算最大峰值電壓：Vp = VCC - Vgss = 33V - 2.7V = 30.3V
2). 再求輸出電壓有效值：Vrms = Vp ÷ √2 = 30.3V ÷ √2 ≒21.43V
3). 最後代入電功率算式：Po = (Vrms)^2 ÷ RL = (21.43)^2 ÷ 8Ω = 57.38W
※實際上 Source極電阻 0.22Ω 於最大輸出時，約有0.8Vp的電壓降，1). 項所得 Vp 減去 0.8V 之後再循環重算數次，就可得較精準的最大輸出功率也。

※以上報告，僅供參考，敬請指正。無 DIY 經驗者反而"好啼"！ (歹勢啦！)

[Arthursi]

Weba兄所指的是「單端 A 類」的算法，而 Arthur 的電路架構是「單端推挽 AB 類」，在小輸出時，上下兩 MOSFET 都對負載作功，即有兩倍的輸出電流。

※已知條件：
電源電壓(±VCC) = ±33Vdc、負載(RL) = 8Ω、靜態偏流(Iq) = 0.8A、輸入端閘偏壓(Vgss) = ±2.7Vdc

※"純 A 類"輸出功率(Pa)：
1). 先計算最大峰值電流：Ip = Iq × 2 = 0.8A × 2 = 1.6A
2). 再求輸出電流有效值：Irms = Ip ÷ √2 = 1.6A ÷ √2 ≒ 1.13A
3). 最後代入電功率算式：Pa = (Irms)^2 × RL = (1.13A)^2 × 8Ω = 10.24W

※"AB 類"最大輸出功率(Po)：
1). 先計算最大峰值電壓：Vp = VCC - Vgss = 33V - 2.7V = 30.3V
2). 再求輸出電壓有效值：Vrms = Vp ÷ √2 = 30.3V ÷ √2 ≒21.43V
3). 最後代入電功率算式：Po = (Vrms)^2 ÷ RL = (21.43)^2 ÷ 8Ω = 57.38W
※實際上 Source極電阻 0.22Ω 於最大輸出時，約有0.8Vp的電壓降，1). 項所得 Vp 減去 0.8V 之後再循環重算數次，就可得較精準的最大輸出功率也。

※以上報告，僅供參考，敬請指正。無 DIY 經驗者反而"好啼"！ (歹勢啦！)

所以這個線路如果工作在A類是用靜態電流來算 IxIxR，如果工作在AB類就用供應電壓來算(VxV)/R，哇，真是茅塞頓開
謝謝老輸指導...
可是還有一個小問題，如果把阻抗改為4Ω，工作在A類的功率就變小了，AB類的功率反而變大耶 ，不知何解??

[skyboat]

Weba兄所指的是「單端 A 類」的算法，而 Arthur 的電路架構是「單端推挽 AB 類」，在小輸出時，上下兩 MOSFET 都對負載作功，即有兩倍的輸出電流。

※已知條件：
電源電壓(±VCC) = ±33Vdc、負載(RL) = 8Ω、靜態偏流(Iq) = 0.8A、輸入端閘偏壓(Vgss) = ±2.7Vdc

※"純 A 類"輸出功率(Pa)：
1). 先計算最大峰值電流：Ip = Iq × 2 = 0.8A × 2 = 1.6A
2). 再求輸出電流有效值：Irms = Ip ÷ √2 = 1.6A ÷ √2 ≒ 1.13A
3). 最後代入電功率算式：Pa = (Irms)^2 × RL = (1.13A)^2 × 8Ω = 10.24W

※"AB 類"最大輸出功率(Po)：
1). 先計算最大峰值電壓：Vp = VCC - Vgss = 33V - 2.7V = 30.3V
2). 再求輸出電壓有效值：Vrms = Vp ÷ √2 = 30.3V ÷ √2 ≒21.43V
3). 最後代入電功率算式：Po = (Vrms)^2 ÷ RL = (21.43)^2 ÷ 8Ω = 57.38W
※實際上 Source極電阻 0.22Ω 於最大輸出時，約有0.8Vp的電壓降，1). 項所得 Vp 減去 0.8V 之後再循環重算數次，就可得較精準的最大輸出功率也。

※以上報告，僅供參考，敬請指正。無 DIY 經驗者反而"好啼"！ (歹勢啦！)

所以這個線路如果工作在A類是用靜態電流來算 IxIxR，如果工作在AB類就用供應電壓來算(VxV)/R，哇，真是茅塞頓開
謝謝老輸指導...
可是還有一個小問題，如果把阻抗改為4Ω，工作在A類的功率就變小了，AB類的功率反而變大耶 ，不知何解??

1). 前面提到的"純A類"是因為輸出電流是"已知條件"，當然就直接拿來計算之。AB類是因為可以從已知的電源電壓與輸入閘偏壓來推估出最大輸出電壓，相當於輸出電壓是"已知條件"也，千萬別"死背"公式喔！

2). 負載 4Ω時，A類輸出功率變小？此時交流小訊號參數 Yfs 或 Gfs 或 Gm (教科書上翻譯"順向轉移導納"或"順向互導"，不易搞懂 )要上場了！取其倒數就約略等於輸出阻抗，而 2SK1529 Yfs 典型值為 4，倒數為 0.25Ω，對低阻抗負載極為不利，不是嗎？

※－ 關於 MOSFET 的一切，skyboat 都在學習中 － (如有雷同，純屬玩笑！)

[Arthursi]

懂了...謝謝老輸指導....