一个 1 瓦 8 欧姆的扬声器可以承受多少伏?

电器工程 Arduino 电压
2022-01-08 07:23:56

我正在做一个 Arduino 项目,声音太低,因为我的 Arduino UNO 上的输出引脚只有 40 mA。我可以连接一个 NPN 晶体管来放大声音,但我不想炸毁扬声器。一个 1 瓦 8 欧姆的扬声器可以承受多少电压?

4个回答

它可以消耗1W的功率。电压不是问题。

任何超过 1W 的线圈都会过热并熔化。

为 8Ω。从DC的角度来看。这意味着我们可以使用简单的欧姆定律来检查它。

你有1W和8Ω。有两个公式包含这两个值:

\$P=I²R\$

\$P=\frac{V²}{R}\$

我们对电压感兴趣,所以重新排列第二个给出:

\$V=\sqrt{P×R}\$

因此,通过 8Ω 负载的 1W 必须为 2.83V。重新排列当前的,所以它是:

\$I=\sqrt{\frac{P}{R}}\$

我们得到 0.354A 或 353.55mA 的电流消耗。

您的 IO 端口限制为 40mA(顺便说一句,这是绝对最大值- Atmel 不建议超过 20mA),这意味着:

\$P=VI = 0.2W\$,这就是为什么你的扬声器不会融化并且声音不是很大的原因。

所以你想要什么?

好吧,您希望扬声器上的电压为 2.83V,电流不受限制,或者电压不受限制,电流为 353.55mA。前者更容易实现,所以我们会这样做。

一个简单的分压器可以将电压限制在 2.83V。公式

\$V_{OUT}=\frac{R_2}{R_1+R_2}V_{IN}\$ 可以重新排列为:

\$R_1=R_2(\frac{V_{IN}}{V_{OUT}}-1)\$

我们知道 R2,即 8Ω,Vin 为 5V,Vout 为 2.83V。所以替换这些值,我们有:

\$R_1=8(\frac{5}{2.83}-1)\$

这给了我们 6.134Ω。最接近的 E24 为 6.8Ω,这将是理想的。当然,你需要一个不错的厚实电阻,至少 1W,最好多一点。

您的原理图可能如下所示:

示意图

模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图

或者,对于更传统的 A 类放大器布置:

示意图

模拟这个电路

当然,您的 6.8Ω 电阻器必须承受其上的全部 5V,因此至少需要 3.6W。

功率=电压x电流
电流=电压/电阻
功率=电压x(电压/电阻)
电压^2=功率x电阻
电压=sqrt(功率x电阻)=sqrt(1 * 8)=sqrt(8)=2.83 V

这不是一个简单的问题,因为扬声器额定值有时指定为峰值功率,有时指定为 RMS(平均)功率:http ://www.bcae1.com/speakrat.htm

无论哪种方式,为了计算最大电流或电压,您都可以假设扬声器就像一个电阻器,所以 P=U^2*R。对于 U,您必须插入幅度或 RMS 值,具体取决于扬声器额定值。

此外,使用单个晶体管进行放大会导致大量失真,除非您使用的是方波信号。阅读一些基本的放大器电路,例如“共射极放大器”或运算放大器电路。

如果您将扬声器直流连接到 NPN 晶体管的发射极并从 arduino(大概是 5v 逻辑)为基极供电,您可能会看到扬声器两端的峰值直流电压约为 4.3 伏,因此需要正确偏置它并且然后它将在静态条件下保持在 2.2 伏左右(以最大化施加到扬声器的不失真交流信号)。

这 2.2 伏电压通过扬声器产生约 370mA 的直流电流 - 这是基于 8 欧姆扬声器的可能直流电阻约为 6 欧姆。这会产生 0.806 瓦的功率(热量),因此音频剩余的“备用功率”略低于 200mW。这相当于 1.265 伏 RMS 或约 3.6 伏 pp 的正弦波幅度。

如果您使用推挽电路和电容去耦器,则阻抗为 8 欧姆的 1 瓦扬声器预计可处理约 2.828V RMS 或 8 伏峰峰值。更好的电路会响亮约 7dB 并且失真更少。