揚聲器熱功率壓縮

01 熱功率壓縮

理想的揚聲器,靈敏度會隨輸入的功率線性增加。但功率越大,音圈溫度升高, 直流電阻上升 , 造成揚聲器的靈敏度下降。這就是揚聲器的功率壓縮現象。

輸入揚聲器的電功率的絕大部分轉化為熱功率。包括音圈熱功率和鐵芯中渦流的熱功率。小部分成為有效的聲輻射功率 。剩余的消耗于空氣阻尼,機械阻尼等。

非線性功率壓縮下次討論。

02 估算

電阻與溫度換算公式 Rt=R20*(1+α(t-20))

R20為20℃時的導體電阻,Rt為在溫度為t時測得的電阻值,α為導體的電阻溫度系數,銅取0.00393,鋁取0.00403。t為測量時的溫度。

揚聲器熱功率壓縮的圖1

按直阻隨溫度變化,估計揚聲器靈敏度功率壓縮。

揚聲器熱功率壓縮的圖2

揚聲器熱功率壓縮的圖3

可以看出來基本上接近線性變化。

03 仿真

揚聲器的阻抗是頻率的函數。音圈的溫升造成的揚聲器靈敏度功率壓縮 , 在整個頻率范圍內也是變化的。

可以使用有限元仿真對比不同溫度情況下的頻響曲線。

嘗試兩個簡單的模型。

阻抗曲線隨溫度變化

揚聲器熱功率壓縮的圖4

揚聲器熱功率壓縮的圖5

阻抗變化差值

揚聲器熱功率壓縮的圖6

揚聲器熱功率壓縮的圖7

頻率響應曲線隨溫度變化

揚聲器熱功率壓縮的圖8

揚聲器熱功率壓縮的圖9

靈敏度壓縮不同頻率的值

揚聲器熱功率壓縮的圖10

揚聲器熱功率壓縮的圖11

可以很明顯看到,在揚聲器Fs附近,其靈敏度的壓縮是最小的。在Fs附近音圈振動速度最大,散熱更好。

和公式估算的結果有個大致的對照。

揚聲器的功率壓縮是與熱的耗散直接有關的 , 輸入的功率越大 , 散熱條件又差。音圈及磁體的溫升越高 , 功率壓縮越明顯 。

要減少功率壓縮 , 必須要有良好的散熱設計 , 以降低音圈和磁體的溫升。

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