Voltaje máximo para altavoz de potencia nominal dada

Como comentó oldfart, el uso de la palabra 'pico' en el audio es solo una exageración de marketing. Lo que es real son los verdaderos vatios RMS en una carga dada de 4 a 8 ohmios, con algunos amplificadores que dan especificaciones para una carga de 1 o 2 ohmios. Esto se prueba mediante pruebas con un analizador de espectro de audio/THD y se documenta.

En ningún momento realicé pruebas "máximas" porque, en el mejor de los casos, son ambiguas y, por lo general, engañan al consumidor. La verdadera prueba de 'pico' por lo general involucraba distorsión de recorte del amplificador y/o golpes de altavoz o sonidos arenosos. Un amplificador que coincida o sea un poco más fuerte que la clasificación RMS de los altavoces está bien. Significa que no hay distorsión hasta que el parlante explota o suena arenoso.

Este juego de valor 'pico' es solo eso. La razón es que matemáticamente puedes jugar con el tiempo y decir cosas como que por 10 mS (1/100) de segundo, este amplificador puede generar entre un 50% y un 100% más de potencia. Diablos, por 1 mS, la fuente de alimentación podría descargar varias veces su carga RMS.

RMS se refiere a la potencia continua a un determinado nivel de THD en una carga definida, y es la única clasificación en la que se puede confiar . El mismo escenario en términos de potencia máxima no tiene sentido, ya que los gurús del marketing hablan de períodos de tiempo muy breves que no se relacionan con lo que puede ser el volumen continuo.

La potencia máxima no debe confundirse con el "espacio libre", que es menos abstracto y significa que la fuente de alimentación está sobrecargada en un 20% más o menos, por lo que, a todo volumen, los picos repentinos en el volumen de la música de los audios de 24 o 32 bits producen un enorme rango dinámico. No sobrecargue la fuente de alimentación de amperios. Es un margen de seguridad incorporado cuando sube el volumen a niveles altos (pero no distorsionados).

Si escucha los llamados 'picos', será en forma de distorsión del amplificador y/o sus altavoces, y es una advertencia justa que baje el volumen hasta que suene muy limpio.

@jonk hizo los cálculos que lo aclaran. Un altavoz de 8 ohmios impulsado por un amplificador de clase AB (típico) con una potencia de +/- 12 voltios solo le dará 5 vatios RMS. Un altavoz de 4 ohmios le daría 20 vatios RMS. Combínelos para una carga de 2 ohmios (si el amplificador está clasificado para ello) y obtendrá 80 vatios RMS. En ningún momento se mencionó la palabra "pico", ya que representa potencia en una carga anormalmente baja durante un mS o menos, lo que no tiene significado en condiciones del mundo real donde lo que cuenta es un sonido limpio sostenido.

Dado que las señales de música pueden tener fácilmente un rango dinámico de 10 dB entre los niveles de sonido máximo y promedio, una señal de música puede tener un nivel promedio de 10 vatios y también picos de transitorios de 100 vatios. Si un amplificador de 20 vatios intenta producir esa señal, habrá una distorsión de recorte significativa.

La distribución de frecuencia de esa distorsión de recorte estará casi por completo fuera del rango de señal al que puede responder su altavoz. Por lo tanto, esa distorsión se convertirá casi por completo en calor en lugar de sonido.

En ese caso, es posible apagar un altavoz de 30 vatios mientras se usa un amplificador de 20 vatios en una señal con un promedio de 10 vatios. O podría haber usado un amplificador de 100 vatios para reproducir esa misma señal a través de un altavoz de 30 vatios y no experimentar ningún problema.

En términos generales, puede usar una clasificación de amplificador más alta con menos peligro para los altavoces que una clasificación de amplificador más baja. Con demasiada potencia, corre el peligro de golpear la bobina de voz del altavoz contra el imán como una castañuela en los tonos bajos (un sonido muy obvio que la mayoría de la gente nunca experimenta). Con muy poca potencia, corre el peligro de derretir las bobinas de voz debido a la distorsión de alta frecuencia (casi nunca sucede en el vecindario de 10 vatios).

Además, la resistencia de CC de un altavoz no es muy representativa de su impedancia de CA.

Esa es solo una manera prolija de decir que el límite de voltaje de un amplificador no es la mejor manera de determinar si un amplificador es una buena combinación con un altavoz. Si estuviera diseñando un controlador de altavoz, basaría mi objetivo de voltaje en cualquier fuente de alimentación que pudiera obtener fácilmente. Cuanto más grande, mejor, dentro de las restricciones de costos. 5 voltios es silenciosamente aceptable, especialmente para el habla u otras señales no musicales (piense en los diversos reproductores de música que funcionan con USB), 12 voltios es razonablemente alto y fácil (estéreo de automóvil), etc.

Por otro lado, si un altavoz tiene una potencia nominal de 10 vatios, puede suponer que un amplificador de 10 vatios debería ser 'lo suficientemente alto' siempre que no intente subirlo a once. Incluso si sus cálculos de potencia están duplicados, la naturaleza logarítmica del sonido superará la diferencia si lo único que le preocupa es si podrá escuchar la señal.

Por lo general, los altavoces están clasificados para la potencia en RMS, pero pueden tener especificaciones falsas en los límites de potencia máxima por razones de sesgo de marketing o, en el mejor de los casos, con ambos.

Estoy de acuerdo con todo lo anterior (5 comentarios al momento de escribir)

Hay 3 consideraciones: daños en los altavoces debido a:
1) calor,
2) recorrido excesivo de graves en el cono y...
3) recorte o THD alto con ráfagas de amplio rango dinámico que no se encuentran en la música de radio altamente comprimida. Los picos excesivos pueden causar una distorsión armónica extraña grave debido al recorte o al aumento gradual y rápido de la THD debido al desplazamiento de la bobina fuera del borde del imán y la reducción de la fuerza del imán debido a un aumento de 40 °C o más de la operación sostenida de la caja de resonancia con potencia máxima.

Por lo tanto, es posible usar un amplificador de diseño de 20 W en un altavoz de 10 W, siempre y cuando se dé cuenta de los riesgos de llevarlo a los límites de salida y el tipo de música o voz exige una apreciación de lo que a menudo se denomina el factor de cresta de la relación pico/rms. .

Dadas las demandas de voltaje de suministro para amplificadores bipolares lineales y amplificadores de puente de suministro único y clase D, E, etc., varía, el suministro debe poder cumplir con la carga de potencia máxima y las especificaciones de carga RMS que defina por las razones que sugerí.

El más eficiente sería un amplificador de puente Clase D con suministro único de 12 V que no requiera grandes tapas para el acoplamiento de CA.