D類(lèi)放大器與AB類(lèi)放大器效率比較

　　眾所周知，D類(lèi)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)就是它的效率要遠比AB類(lèi)放大器的效率高?，F在雖然大家都承認這一優(yōu)點(diǎn)，但是對于其中的理解和認識還是很不相同的。不少人都認為AB類(lèi)放大器的效率通常是70－80％，而D類(lèi)放大器的效率則可以達到80－90％。所以D類(lèi)放大器的效率大約可以比AB類(lèi)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)結論是不錯的。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(lè )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(lái)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(yǔ)音信號來(lái)說(shuō)，它的峰值因素大約為8dB。但是對于音樂(lè )信號來(lái)說(shuō)這個(gè)比例就有很大的差別。大部分音樂(lè )信號的峰值因素在15－16dB左右。這可以用圖1的示意圖來(lái)說(shuō)明。

　　圖1. 音樂(lè )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(lè )信號和正弦波的峰值功率都是2瓦，因為正弦波的峰值功率和有效值功率之比為3dB，所以正弦波的平均功率為1瓦，而音樂(lè )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(lè )信號時(shí)，用AB類(lèi)放大器和D類(lèi)放大器二者在效率上的差別就不是簡(jiǎn)單的15％的差別了。我們可以從兩種放大器的效率曲線(xiàn)來(lái)看出。

　　從圖中可以看出，盡管AB類(lèi)放大器的效率在滿(mǎn)功率輸出時(shí)的效率也可以達到78％，而D類(lèi)放大器在滿(mǎn)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(lèi)的效率只有24％，而D類(lèi)放大器的效率仍然有82％。D類(lèi)放大器的效率要比AB類(lèi)放大器的效率高出3.4倍。而在播放音樂(lè )時(shí)，大多數時(shí)間是處于低功率的情況。所以D類(lèi)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(yǔ)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(lè )信號來(lái)說(shuō)，其平均功率就只有0.063瓦。它們在用AB類(lèi)和D類(lèi)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(lái)說(shuō)明：

　　從這個(gè)圖中可以看出，AB類(lèi)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(lèi)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。正因為如此，所以具有相當大輸出功率的D類(lèi)放大器都不需要采用散熱器。這也是D類(lèi)放大器的另一個(gè)最大的優(yōu)點(diǎn)。

　　D類(lèi)放大器的高效率最明顯地表現在利用電池作為電源的便攜式設備中。這通常也是這類(lèi)產(chǎn)品的一個(gè)最大賣(mài)點(diǎn)。就像手機的待機時(shí)間一樣，所有便攜式音響設備，像隨身聽(tīng)、MP3、等等，采用D類(lèi)音頻放大器以后其工作時(shí)間就大大增加了?；蛘哒f(shuō)其電池的續航時(shí)間大大增加了。通常要比采用AB類(lèi)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)上的區別。

　　同樣，效率的提高，對于耗電很高的電視機、音響設備、家庭影院來(lái)說(shuō)也是具有十分重要意義的。因為這些設備的全國裝機數量是非常巨大，從而對于國家的能源節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備的待機耗電加以限制，而本來(lái)已經(jīng)把待機能耗從3瓦降低到了1瓦?，F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。就拿電視機來(lái)說(shuō)，我國的電視機裝機數量高達4億臺，假定每臺電視機額定（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(yǔ)音，一半為播放音樂(lè )。那么很容易計算出，采用D類(lèi)放大器以后，每年可以節約25.7億度電。這個(gè)節約是相當可觀(guān)的。所以在所有的音響設備中全部改用D類(lèi)放大器看來(lái)也已經(jīng)到了應該加以立法的時(shí)候了！