สรีรศาสตร์ของแอมพ์

ในอดีตแอมพ์มีเพียง 2 ชนิดคือ CLASS AB และ CLASS A แต่ปัจจุบันมีทั้ง CLASS AB,A, D, G, H และ CLASS T นอกจากนี้ ยังมีพวกที่ไม่มี CLASS อีกด้วย   เทคโนโลยีใหม่นำมาซึ่งขนาดที่เล็กลง ราคาที่ถูกลง ในขณะที่สมรรถนะ และประสิทธิภาพสูงขึ้นดีขึ้น เราจะเอาแอมพ์รุ่นใหม่ๆ มาเปรียบเทียบประสิทธิภาพในทุกๆ CLASS เราจะไขข้อข้องใจ และในส่วนที่หลายๆ คนยังเข้าใจผิด ให้เข้าใจกันอย่างถูกต้อง   แอมพ์มีวงจรป้องกันการลัดวงจร และเครื่องร้อนเกิน โดยมีพัดลมระบายความร้อน ดีเลย์เทิร์นออน และวงจรป้องกันไฟเกินโอเวอร์โวลเทจ ในอดีตต้องใช้ชิ้นส่วนมากมายไปหมด แต่ปัจจุบันใช้ไมโครโพรเซสเซอร์เพียงตัวเดียว เพื่อจัดการทุกอย่างของเครื่อง ที่สำคัญคือ ยังช่วยลดต้นทุนการผลิตอีก ไมโครโพรเซสเซอร์สามารถควบคุมโวลเทจแบทเตอรี โวลเทจภายใน ควบคุมอุณหภูมิ และครอสส์โอเวอร์ ชิพคอมพิวเตอร์เหล่านี้ ทำหน้าที่หลากหลาย   แอมพลิฟายเออร์ย่อมทำงานไม่ได้แน่ หากขาดส่วนของเพาเวอร์ ซัพพลาย ก่อนอื่นเรามาดู ในส่วนของการออกแบบภาคเพาเวอร์ ซัพพลายกันก่อน   POWER SUPPLY จุดประสงค์ของภาคเพาเวอร์ ซัพพลายก็คือ แปลงกระแสไฟแบทเตอรีในรถยนต์มาเป็นไฮโวลเทจ ยกตัวอย่างถ้าแอมพ์ผลิต 100 วัตต์ ที่โหลดลำโพง 4 โอห์ม เราต้องใช้ 20 โวลท์ (RMS) หมายความว่าเราต้องใช้ประมาณ +/-28 โวลท์ 20 โวลท์ (RMS) = 28.28 โวลท์ (PEAK) ซึ่งเราเรียกว่า RAIL VOLTAGE เพราะทรานซิสเตอร์เอาท์พุทของแอมพ์ ไม่สามารถขับแรงดันไปได้จนถึงระดับนี้ จริงๆ แล้วเราต้องการโวลเทจที่สูงกว่าเล็กน้อยเท่านั้น ขั้นตอนของการแปลงไฟ DC 12 โวลท์เป็นไฟ AC ป้อนเข้าไปในทรานสฟอร์เมอร์ แล้วแปลง กลับมาเป็น DC อีกครั้งหนึ่ง การแปลงกระแสไฟจากแบทเตอรี 12 โวลท์ มาเป็น AC นั้นง่าย โดยมีไอซี PWM (PULSE WIDTH MODULATOR) ป้อนส่วนของ MOSFET ซึ่งทำหน้าที่สวิทช์ทรานซิสเตอร์ให้ทำงานได้เหมาะสมกับงาน กระแสไฟ 12 โวลท์ จะถูกสวิทช์ที่ความถี่สูงมากๆ ในช่วง 40-150 HZ ความเร็วของสวิทช์ที่ช้าจะต้องการทรานสฟอร์เมอร์ตัวใหญ่ แต่ที่ความเร็วสูงกลับไม่มีการสวิทช์เลย ทรานสฟอร์ เมอร์รุ่นใหม่ จะมีเรคทิฟายเออร์ที่ทำงานเร็วขึ้น ทำงานได้ดีที่ความถี่สูงมากๆ แอมพ์ที่ดีๆ ในทุกวันนี้มีภาคเพาเวอร์ ซัพพลายที่เล็ก ซึ่งผลิตกำลังไฟที่มากจนน่ากลัว   REGULATED POWER SUPPLIES แอมพ์รุ่นก่อนๆ จะไม่มีเรกูเลท เพาเวอร์ ซัพพลาย ซึ่งเรกูเลท ซัพพลายจะต้องการฟิลเตอร์ คาพาซิเตอร์ที่มีคุณภาพสูงมากๆ เรียกว่า LOW ESR CAPACITOR, OUTPUT CHOKES และวงจร ISOLATED VOLTAGE FEEDBACK การเรกูเลทเกิดขึ้นโดยการควบคุมสวิทช์ ความกว้างของ PULSE จาก 0-100 % เพื่อชดเชยสำหรับการเปลี่ยนแปลงในแบทเตอรี และเรลโวลเทจ อาการเดียวกันนี้ เกิดขึ้นเมื่อระดับของเสียงเพิ่มขึ้น เมื่อแอมพ์ดึงไฟจากภาคซัพพลายมากขึ้น เรลโวลเทจก็จะตกลง วงจรเรกูเลเตอร์จะรับรู้สัญญาณที่ตกลงไปนี้ และตอบสนองโดยเพิ่มความกว้างของ PULSE ให้มากขึ้น รูปแบบของคลื่น PWM ความถี่สูงถูก RECTIFIED (แปลงเป็น DC) และส่งให้กับ OUTPUT FILTER CHOKE และคาพาซิเตอร์ เอาท์พุทของวงจรนี้ ก็คือ DC บวก และลบที่ป้อนให้กับเพาเวอร์แอมพ์   UNREGULATED POWER SUPPLIES แบบนี้จะมีราคาที่ถูกกว่าแบบแรก เพราะไม่มี OUTPUT CHOKE, VOLTAGE SENSE หรือวงจร ISOLATION เพราะมีรอบการทำงานเกือบ 100 % กระแสระลอกคาพาซิเตอร์จะต่ำมากในซัพพลายแบบนี้ แอมพ์จะผลิตเพาเวอร์พิเศษในระหว่างทรานเชียล แอมพ์เครื่อง เสียงบ้านส่วนใหญ่ ใช้ซัพพลายแบบนี้ โดยทำงานที่ 60 HZ ฟิลเตอร์ คาพาซิเตอร์ต้องใหญ่กว่าที่ใช้ในสวิทช์ความถี่สูง 200-500 เท่า คาพาซิเตอร์แบบพิเศษในแอมพ์เครื่องเสียงบ้าน เป็นผลให้ผลิตเพาเวอร์พิเศษ ในระหว่างทรานเชียลในการออกแบบซัพพลายแบบนี้ จะมีซัพพลายโวลเทจที่สูงกว่าที่เพาเวอร์ต่ำ เป็นสาเหตุให้โวลเทจที่สูงกว่าที่ เอาท์พุททรานซิสเตอร์ ซึ่งเป็นสาเหตุให้ลดประสิทธิภาพแอมพ์ลงไป แอมพ์เล็กๆ (น้อยกว่า 100 วัตต์) ไม่สามารถพิจารณาว่าดี หรือไม่ดีได้ จากราคาของวงจรเรกูเลเตอร์ เพราะส่วนใหญ่จะเห็นเพาเวอร์ ซัพพลาย ในแอมพ์ที่เล็กๆเหล่านี้   หน้าที่ และโครงสร้าง UN/REGULATED SUPPLIES ผู้ออกแบบบางราย พยายามให้ซัพพลายเรกูเลทโวลเทจแบทเตอรี ให้ต่ำเหลือเพียง 9.5 โวลท์ ซัพพลายชดเชย โดยการเพิ่มกระแสไฟ ตารางต่อไปนี้ (ตารางที่ 1) แสดงโวลเทจ และกระแส ไฟสำหรับแอมพ์โอเวอร์เรกูเลท 500 วัตต์ ที่ทำงานฟูลล์เพาเวอร์ กระแสไฟเพิ่มขึ้นที่โวลเทจต่ำ เพราะกระแสไฟสูงที่โวลเทจต่ำ ประสิทธิภาพของซัพพลายจะตกลง ตามลำดับ ทำให้ต้องการกระแสไฟเพิ่มมากขึ้น ส่วนที่ไฮโวลเทจ PULSE WIDTH จะลดลง เป็นเหตุให้กระแสไฟระลอกเพิ่มขึ้น กระแสไฟสูงทำให้ฟิลเตอร์คาพาซิเตอร์ร้อน และสามารถทำลายอีเลคโทรไลท์ในคาพาซิเตอร์ด้วย ผู้ผลิตบางรายไม่ใช้คาพาซิเตอร์ที่มีคุณภาพดี สำหรับช่วงของเรกูเลเตอร์ แอมพ์เหล่านี้ จะทำงานได้ไม่เต็มที่ไม่ถึงปีก็พัง กระแสไฟเกินที่โวลเทจต่ำ เป็นภาระหนักมากกับแบทเตอรี ดังนั้นอยากจะแนะนำว่าแอมพ์ควรจะลดเรกูเลเตอร์ลงเหลือประมาณ 11-11.5 โวลท์ การทำงานของระบบชาร์จที่เหมาะสม จะทำให้โวลเทจของแบทเตอรีสูงกว่าระดับนี้ สำหรับฉบับหน้า พบกับแอมพ์ CLASS A และ AB ว่ามีวงจร ประสิทธิภาพการทำงานอย่างไร และแตกต่างกันมากน้อยแค่ไหน   ตารางที่ 1 [table]แรงดันไฟแบทเตอรี (โวลท์), กระแสไฟแบทเตอรี (แอมพ์) 9.5, 100 12, 77 14, 59 [/table] ตารางเปรียบเทียบการทำงาน UN/REGULATED POWER SUPPLIES [table]แรงดันแบทเตอรี (โวลท์), UNREGULATED (วัตต์), REGULATED (วัตต์) 10, 46, 90 12, 70, 100 14, 98, 100 15, 113, 100 [/table]   ภาพ 1 วงจรภาคต่างๆ ในแอมพ์ 2 REGULATED POWER SUPPLY 3 OUTPUT AND POWER SUPPLY RAIL 4 แรงดัน 12 โวลท์ สวิทช์ที่ 100 KHZ