Вопрос

Почему такая большая разница между мощностью автомагнитолы и динамиков?

Существует множество динамиков с номинальной мощностью 50 Вт (и 250 Вт пиковой мощности), в то время как абсолютно все головные устройства имеют номинальную мощность 14–22 Вт на канал (максимальная мощность — 50 Вт).



Чего мне не хватает? Может быть, все эти динамики сторонних производителей имеют сопротивление 4 Ом, в то время как головные устройства рассчитаны на динамики с сопротивлением 8 Ом?



Правка: я проверил несколько руководств по головным устройствам, и, похоже, в них указано, что среднеквадратичная мощность на каналах с сопротивлением 4 Ом составляет 20 Вт. Значит, моя теория неверна. Возможно, дело в теплоотводе и предохранителях по умолчанию?



Перевод вопроса с Mechanics Stack Exchange
Лицензия: CC BY-SA (2.5–4.0)
Оригинальный вопрос: https://mechanics.stackexchange.com/questions/20878/why-such-a-large-difference-between-car-stereo-speaker-power

11 Комментариев

  1. Есть несколько факторов, которые влияют на выбор мощности в 50 Вт вместо 20 Вт.



    Люди, которые устанавливают неоригинальные динамики, скорее всего, также установят усилитель. Такие усилители обычно выдают гораздо большую мощность, чем 18 Вт, которыми ограничено головное устройство. Если бы вы спроектировали неоригинальный динамик с пределом среднеквадратичной мощности 18 Вт, вы бы упустили эту часть рынка.



    Ещё один фактор — искажение (клиппинг). 18 Вт — это так мало, что люди часто включают головное устройство на максимальную мощность, из-за чего усилитель начинает искажать звук. Искажение означает, что звуковые волны содержат больше энергии: звуковая волна выглядит как квадрат, а не как синусоида, поэтому среднеквадратичное значение составляет более 70 % от пиковой мощности.
    Искажённая звуковая волна также содержит дополнительную энергию на высоких частотах. Эта энергия направляется на высокочастотный динамик, который не предназначен для её обработки.

    Эта дополнительная мощность должна рассеиваться динамиком. Часть её преобразуется в звук, но большая часть превращается в тепло.
    Это тепло в конечном счёте расплавит изоляцию подвижной катушки, которая приводит в движение мембрану динамика. Это приведёт к короткому замыканию и/или заклиниванию катушки в зазоре, из-за чего катушка и мембрана не смогут двигаться.
    В катушках динамика мощностью 50 Вт провод толще, чем в катушках динамика мощностью 18 Вт, поэтому они будут нагреваться дольше.



    Нет необходимости в том, чтобы мощность усилителя соответствовала мощности динамиков. Как правило, усилитель должен иметь более высокую номинальную мощность, чем динамики, потому что в этом случае вы можете быть уверены, что сигнал будет чистым и без искажений до тех пор, пока не будет достигнут предел возможностей динамиков (а не усилителя). В этот момент искажения станут отчётливо слышны, и вы сможете уменьшить громкость до того, как будет нанесён ущерб.



    Вы можете не обращать внимания на пиковые значения и PMPO, они бесполезны. Единственный показатель, который стоит сравнивать, — это среднеквадратичное значение.


  1. Ответ связан с доступным источником питания. Прошу прощения, если ответ покажется слишком техническим. Головное устройство использует напряжение, подаваемое от автомобиля, скажем, 12 В. Затем головное устройство преобразует это напряжение в переменное (плюс и минус 12 В), потому что именно такое напряжение нужно динамикам для воспроизведения звука. Максимальная мощность, подаваемая на динамик, равна квадрату (В)/R, где R — сопротивление динамика. Получается 144/4 = 36. 36 Вт — это максимальная мощность, подаваемая на динамик, но нас интересует среднеквадратичная мощность. Чтобы перевести её в среднеквадратичную, разделите на 2, и вы получите 18 Вт.



    Если не вдаваться в технические подробности, то головное устройство питается от сети 12 В в автомобиле и использует только её. Это ограничивает мощность, которую головное устройство может подавать на динамики. Для сравнения: усилитель имеет внутри преобразователь постоянного тока в постоянный и может преобразовывать 12 В в гораздо более высокое напряжение, что позволяет ему выдавать гораздо большую мощность. Причина, по которой преобразователи постоянного тока в постоянный не устанавливаются в головные устройства, — это стоимость и размер. Даже самые маленькие и слабые усилители по размеру не уступают головному устройству.


  1. Хорошая мысль, я добавил это. Хотя проблема не в самом движении, а в нагреве, вызванном дополнительной энергией в искажённой форме сигнала.
  1. Следует добавить, что недостаточно мощный усилитель может вывести из строя ваши динамики, так как искажённая волна неправильно воздействует на мембрану (не знаю, как точнее выразиться).
  1. @vini 70,7 % — это квадратный корень из 1/2, но да, верно.
  1. Для напряжения и силы тока верно, что среднеквадратичное значение составляет 70,7 % от пикового. Но при расчёте мощности (VI) и сила тока, и напряжение имеют коэффициент 70,7 %, а поскольку умножение можно выполнять в любом порядке (VI*0,707*0,707), то получается (V*I*0,499). С другой стороны, 70,7 % — это квадратный корень из двух. Таким образом, если и напряжение, и сила тока выражены дробью с квадратным корнем из двух в знаменателе, то при их перемножении квадратный корень из двух становится просто числом два.
  1. Разве среднеквадратичное значение не составляет 70,7 % от пикового значения, а не 50 %?
  1. Нет, не будет. Несмотря на то, что в головных устройствах нет повышающих преобразователей постоянного тока, они всё равно регулируют и стабилизируют напряжение для вывода звука. Если бы они этого не делали, в динамиках были бы слышны всевозможные электрические помехи. Кроме того, если следовать вашей гипотезе, то при падении напряжения в системе из-за включения кондиционера или обогрева заднего стекла громкость будет снижаться.
  1. Погодите-ка? В головных устройствах нет собственного преобразователя постоянного тока? А что, если генератор работает и подает в систему напряжение выше 14 В? Разве звук не станет примерно на 30 % громче?
  1. Обычно они рекламируют максимальную (или пиковую) производительность и где-то скрывают среднестатистическую производительность, так что ваш комментарий не совсем уместен.
  1. Не забывайте, что номинальная мощность динамиков иногда преувеличивается в маркетинговых целях.
Вы уже ответили на этот вопрос