В спецификациях большинства автомагнитол, как почти все еще называют автомобильные мультимедийные системы, от примитивных до продвинутых, указана мощность звука «4×50 ватт», то есть в общей сложности двести. Двести ватт — это вполне прилично по музыкальным меркам, но такой мощности недостаточно для автомобильной аудиосистемы — почему?
«Кто украл ватты?»
Сразу следует сказать, что речь пойдет о самой простой, а потому наиболее распространенной и популярной конфигурации автомобильной аудиосистемы — четыре динамика (пара передних и пара задних), подключенные непосредственно к мультимедийному головному устройству, которое в разговорном языке еще называют «головным». Без дополнительных внешних усилителей и различных других компонентов, которые так любят продвинутые поклонники автомобильного аудио!
Поэтому если вы думаете, что чем дороже модель и чем авторитетнее производитель автомобильного мультимедийного устройства, тем, соответственно, мощнее его звучание, вы ошибаетесь!
Независимо от цены, бренда, размера (1 или 2 DIN), диагонали дисплея и наличия различных функций и опций, и «кассетник» 15-летней давности, и современный сенсорный «андроид» имеют одинаковый выходной тракт звуковой мощности — 4 канала по 45-55 Вт. Эта комбинация цифр появляется на упаковке, паспортах и инструкциях радиоприемников как от лидера рынка, да от второго-третьего эшелона и откровенно китайских брендов.
На самом деле, на первый взгляд, 4×45 или 4×50 — это совсем не плохо. Даже отличная сделка! Почти 200 ватт звука! Но вспомните какую-нибудь домашнюю аудиосистему советской эпохи — усилитель типа «Кумир» или «Брига» в тандеме с пресловутыми колонками S90 — всего два канала по 35-50 ватт, но на полной громкости они сотрясали как минимум три этажа хрущевского дома! Но четыре 50-ваттных канала, как сообщается, не сотрясали ничего, кроме зеркала заднего вида на лобовом стекле. Иногда хочется сыграть что-то драйвовое и отчаянное, но этого просто не происходит….. Звук, откровенно говоря, слабоват даже на максимуме — совершенно непонятно, куда делись все эти внушительные 200 ватт….. Более того, даже не достигая предельной громкости, возникают заметные искажения, вызванные частично перегрузкой усилителя, а частично дребезжанием слабых динамиков. Так почему это происходит и «кто украл ватты»?
Сколько на самом деле ватт в «4х50»?
Усилитель в 99% радиоприемников (хоть самых простых, хоть самых сложных андроидов) представляет собой специализированную мощную интегральную схему, содержащую четыре независимых усилителя с общим входом (всего четыре канала) и отдельными выходами для четырех динамиков. Во время работы этот чип выделяет много тепла, поэтому он установлен на радиаторе в задней части корпуса мультимедийного устройства.
Мы не хотели бы вдаваться в довольно скучные формулы для расчета среднеквадратичного значения синусоидальной волны на выходе усилителя, а также в особенности работы усилителей в мостовой схеме, объясняя принцип формирования выходной мощности. Для инженеров-электронщиков это понятно, но информация, вырванная из контекста без солидного введения, будет непонятна и неинтересна.
Итак, сразу сухой вывод: максимальная звуковая выходная мощность (не пиковая, рекламная, а честная, долговременная!) усилителя, питающегося от 12 В, не может превышать 16-18 Вт на канал без появления недопустимых звуковых искажений!
Да, можно выжать 20-23 Вт с треском и грохотом, но мы не будем это анализировать.
Поэтому практически все «автомобильные радиоприемники» (или «головные устройства», или «автомобильные медиацентры») — что больше нравится) на самом деле имеют четыре канала с примерно 16-17 ваттами высококачественного звука. Это в общей сложности 64 ватта. Это не слишком мало, но более чем в три раза меньше, чем ожидалось.
На непременный вопрос «почему некоторые автомобильные усилители выдают сотни ватт из тех же 12 вольт?»: все просто — внутри их корпусов находится мощный преобразователь, который преобразует 12 вольт в импульсную мощность, а часто и в двухполярное напряжение.
Где же кроется обман?
Только почему на коробках, передних панелях и даже в руководствах по эксплуатации всех радиостанций пишут не «4×16», а гораздо больше «4x50W»? Ладно, китайцы на Aliexpress, которые лгут, не боясь дьявола, но почему крупнейшие мировые компании, входящие в десятку крупнейших производителей car-audio, позволяют себе такое? К сожалению, это сложившаяся практика…. Обман в данном случае, как всегда, очень условный, а не юридический. Альянс инженерии и маркетинга создал обманчивую традицию, которая наконец-то стала нормой.
Дело в том, что в схемотехнике большинства современных усилителей, предназначенных для использования в 12-вольтовой автомобильной аудиоаппаратуре, используется так называемая технология усиления напряжения. Концепция усиления напряжения в целом проста и понятна даже тому, кто никогда не получал образование в области рентгенографии.
Как мы уже говорили, 16-18 Вт на канал — это практически максимум, достижимый при 12 В. Однако в звуковой цепи радиоприемника имеется конденсатор, также заряженный до 12 В, который схема усилителя при необходимости подключает последовательно с напряжением питания. Он подключается на пиках мощности, когда на входе усилителя есть сигнал высокого уровня и его нужно усилить пропорционально и без искажений. Поэтому напряжение питания повышается на короткое время, а выходная мощность увеличивается. Учитывая, что измерения в техническом паспорте (для приведения точных цифр в рекламе и руководстве пользователя) также проводятся при максимальном напряжении питания бортовой сети автомобиля (до 14,4 В и даже более), формально есть основания для производителя относительно честно и без опасений судебных претензий рекламировать мощность основного блока как «4х45 Вт» или даже «4х55 Вт»…..
То есть обмана нет? Есть!
Что ж, раз вопрос решается этой самой «вольтовой добавкой», то высокая мощность основного блока в 200 Вт остается жизнеспособной, верно? Не очень-то и….
Дело в том, что для эффективной работы по принципу такого «удвоения» напряжения питания конденсатор «вольтабуста» должен иметь большую емкость и очень быстро заряжаться. В действительности он мал и достаточен только для обработки короткого пикового импульса. Проще говоря, когда вы включаете динамичный трек, усилитель справляется с первым барабанным ударом, выдавая 45 Вт в течение короткого времени, но все последующие — нет….. Ручка громкости повернута до упора вверх, сигнал от источника (радио, CD, карта памяти и т.д.) высок, но усилитель не справляется с ним и перегружается, хрипя и дребезжа. Таким образом, на самом деле, роль технологии «вольтодобавки» в 12-вольтовых усилителях с традиционной и наиболее распространенной схемой является лишь «юридическим прикрытием» для производителей car audio…..
Кстати, в реальной (а не разрекламированной) мощности автомобильных магнитол есть некоторый чисто технический смысл. В действительности, даже 60-70 реальных ватт суммарно с четырех каналов в непрерывном режиме — это приличная мощность, сопровождаемая выделением тепла на ИС, но корпуса наушников имеют очень ограниченные возможности для организации эффективных теплоотводов. Радиатор, размером как на фото ниже, является типичным радиатором большинства двух ваттных радиостанций, и его площадь поверхности достаточно мала, чтобы отвести тепло от настоящего 4×16-18 ватт….. Если бы в машине были настоящие ватты 4×45-55, этот маленький кусок алюминия не справился бы!
4х16 ватт – предел? Дальше только внешний усилитель?
Оказывается, нельзя улучшить автомобильную аудиосистему в ее простейшей конфигурации, купив более дорогое, более брендовое, более функционально продвинутое головное устройство….. Отчасти да: какой бы ни была «радиосистема», ее предельная мощность по-прежнему составляет заявленные 4х45-55 Вт, что в реальности составляет 4х16-18 Вт. Замена дешевой обычной акустики на акустику более высокого качества и мощности имеет смысл только при использовании головки в качестве источника слабого сигнала и усиления его внешним усилителем.
Однако повторяем: не все готовы строить автомобильную аудиосистему с выносным усилителем. Многие автовладельцы мечтают «увеличить громкость» без особых усилий: просто установив более мощные динамики и подключив их к более мощной «голове», без изготовления и прокладки дополнительной проводки, без установки усилителя и тому подобного. И выход есть — радиоприемники со встроенными усилителями так называемого класса D, относительно нового класса усилителей. Эти головные устройства способны выдавать по 45 Вт на канал — это почти 200 Вт честной, повторяем, мощности!
На самом деле, тактика маркетинговых уловок никуда не делась, и рекламные цифры на коробках и в руководствах таких устройств обещают до 100 ватт на канал и 4×100 в сумме….. Но не будем беспокоиться об этих прибамбасах — нам не нужно 400 ватт, а 4х45 без наворотов — это уже характеристики внешнего усилителя выходного уровня, к тому же, усилителя нет: работает только радио!
Как работают магнитолы в D-классе?
Несколько лет назад на рынке начали появляться аудиоустройства с выходными каскадами, работающими в так называемом классе D. Эта буква не означает «цифровой», как можно было бы подумать, хотя такие усилители часто, но неправильно, называют «цифровыми». Они не цифровые — они аналоговые — но в них используется совершенно иной принцип усиления сигнала, чем в обычной аудиоаппаратуре, как автомобильной, так и домашней.
Основная идея класса D заключается в использовании широтно-импульсной модуляции. В то время как обычные усилители обрабатывают музыку «как есть», усиливая амплитуду входного сигнала без каких-либо изменений, в классе D входной сигнал сначала модулирует несущую частоту (очень высокую, порядка сотен килогерц), а затем полученная «смесь» усиливается. Сигнал, с которым работают усилительные каскады, всегда имеет одинаковую амплитуду, независимо от громкости, а «музыка закодирована» в длительности импульсов. Простите за небольшой промах с электроникой — проще говоря, усилитель класса D интересен тем, что обеспечивает наивысший КПД, стремящийся к 100%. Для рядового пользователя это означает, что усилители радикально уменьшены до невероятных размеров, выделяя минимальное количество тепла, которое рассеивается крошечными, буквально символическими радиаторами. Соответственно, освободившееся в шкафу место можно занять электронными модулями, повышающими напряжение питания, что честно повысит выходную мощность, без обмана!
Современные радиоприемники с выходными каскадами класса-D действительно увеличивают мощность звучания самой простой аудиосистемы — без дополнительных внешних усилителей. Единственный нюанс при установке таких радиостанций — необходимость протягивать отдельный плюсовой кабель питания. Потому что сечение слаботочного кабеля в стандартном и универсальном автомобильном ISO-разъеме для подключения магнитол, как и предохранитель в этой цепи, рассчитано именно на такой 4х16, а не на честный 4х45….
Как найти магнитолу D-класса в продаже?
Несмотря на очевидные и самоочевидные преимущества радиостанций с усилителями класса D, они еще не вытеснили традиционные из-за инертности производителей, которые предпочитают продвигать подход, при котором в аудиосистемы устанавливаются внешние усилители для большего «среднего контроля». Хотя они делают мощные внешние усилители класса D более активными, чем наушники с такими усилителями на борту. Тем не менее, многие марки car-audio (если мы говорим о солидных брендах, из первой десятки) обязательно предлагают одну-две модели головных устройств с усилителем класса D. Наличие такого усилителя может быть отражено не в описании на сайте или упаковке, а в его выходной мощности — как правило, все подобные модели рекламируются как «4х100 Вт». Визуально у них часто отсутствует радиатор на задней панели, а других отличий, как правило, нет. Некоторые производители выпускают «гибридные» варианты: они предлагают усилитель 4×45 D (конечно, рекламируемый как 4×100!) в виде отдельного миниатюрного блока, но не в виде независимого пульта, а в виде «док-станции», которая крепится к задней панели радиостанции по аналогии с тем, как офисные мини-компьютеры nettop крепятся к задней панели компьютерных мониторов.
Выводы
Автор приносит извинения любознательным читателям, которым часто употребляемое слово «бумбокс» покажется пронзительным для глаз и ушей. К сожалению, он сильно устарел и давно превратился в сленговый термин, используемый по двум причинам: устойчивая узнаваемость термина в массах и отсутствие полностью адекватного современного эквивалента. Обычный «радиоплеер» — это уродливое сочетание букв, не имеющее никакого отношения к смыслу, заложенному в него в контексте аудио; немного лучшим, но длинным и занудным эквивалентом является «автомобильный медиацентр».
Источник: kolesa.ru
