喇叭功率探討

關鍵字 :喇叭功率
曾經有硬體電子工程師主管問我, speaker power 要怎麼量。當時很自然的回他:就是電壓平方除以喇叭阻抗(4ohm之類的)。可能是之前跟他說過喇叭並不是只有單一阻抗,而是有AC 阻抗,每個頻率點阻值都不同,所以他想了半天說:我覺得用P=I*V 量測應該是最準確的,既然交流阻抗這麼麻煩,那直接用喇叭兩端的電壓差與經過的電流計算就可以了吧。

後來量得輸出瓦數很小,於是繼續推斷:這麼小的瓦數輸出不可能把喇叭燒壞。但這是另外一個故事了,只是在計算喇叭功率這件事情成了心中的小疑惑。

前陣子看到某客戶對喇叭廠的測試規範,又激起我的好奇心,上網查了 speaker nominal impedance 定義,歸納一些結論與大家分享。




上圖簡單示意了喇叭阻抗對頻率的圖,其額定阻抗定義為共振頻率後最低的阻抗,以上圖來說剛好是4ohm。有人說用三用電表量到的喇叭阻抗這點並不完全正確,會差一點點。

為什麼前述主管使用P=I*V 會量到較小的功率呢?以1KHz 為例,上圖阻抗為5ohm,則輸入1V的情況下會有200mA電流流過,也就是得到0.2W 的功率,並非是慣用的P=V^2/R=0.25W。那麼,到底誰是對的誰是錯的?

簡單整理以下三點給大家做參考:
1. 因為放大器(或測試設備)首要目標是放大電壓,之後才會去考慮功率輸出。若要量測一個喇叭在額定功率的頻率響應,則放大器輸出就要針對不同喇叭頻率做不同電壓輸出的調整,相當麻煩。
2. 承上, 因每個喇叭的阻抗曲線不同,為了達成定功率量測(喇叭常說的額定功率),放大器將使用不同輸出響應,也就是每個喇叭之間將無法比較,因為音源各自不同。
3. 在輸出方面, 要達到不失真,理論上放大器輸出將是平坦的電壓頻率響應,之後才交給喇叭各自展現。

以上三點是我認為該使用P=V^2/R來當做喇叭額定功率來看待的原因,雖然P=I*V 為真正實際輸出功率,但是在喇叭廠的定義與實際應用上是相違背的,所以他雖然是對的,但也是錯的。

功率為世界上能源的標準單位,負載也都是以瓦數作為標準來定義. 但在電子電路上,常要以電壓做為起點去思考,再加上電流,進而換算得到功率。

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