Hai letto Kollman e Betten,
"Alimentazione dell'elettronica dalla porta USB"
?
Una grande capacità sull'uscita del limite di corrente dovrebbe essere il buffer per gestire le correnti transitorie. Questa capacità legata a un convertitore boost che alimenta l'amplificatore dovrebbe fare il trucco, giusto?
Sembra abbastanza ragionevole:
USB power-->--[A]--|D>|-+--[B]-+-[E]--[S]
| | |
| [C1] [C2]
| | |
GND GND GND
dove
- [A] è un convertitore boost con corrente di ingresso limitata,
- | D> | è il diodo di uscita finale tipico di tali convertitori boost,
- [B] è un altro regolatore DC-DC (forse un regolatore buck),
- [E] è l'amplificatore audio,
- [S] è gli altoparlanti di uscita.
- [C1] è un condensatore di memoria intermedio con una tensione che varia selvaggiamente,
- [C2] è un condensatore di memorizzazione che B regola strettamente a qualsiasi cosa E richieda.
Qual è esattamente la tua domanda? Non ne sono sicuro, quindi farò 3 ipotesi:
D: È possibile inviare 5 W (picco) agli altoparlanti, rispettando il limite USB da 500 mA?
A: Sì. Mentre le fastidiose leggi della fisica ci impediscono di inviare una media a lungo termine di 5 W agli altoparlanti, rispettando il limite USB da 500 mA (che ci limita a tirare al massimo 500 mA * 5 V = 2,5 W in qualsiasi momento), l'idea di accumulare energia durante le sezioni "silenziose" della musica e quindi scaricare tale energia immagazzinata negli altoparlanti durante i transitori rumorosi è ragionevole. La mia comprensione è che tutti gli amplificatori audio alimentati a rete che rispettano la legge EN61000-3-2 sulla norma EN61000-3-2, lo fanno già - limitano la corrente che estraggono dalla presa di rete per mantenere il fattore di potenza appropriato, e immagazzina la potenza in un banco di condensatori molto simile a [C1]. Durante l'attraversamento zero più volte al secondo, è impossibile estrarre energia dalla presa a muro.
Prima o poi, sembra probabile che alcuni utenti alzino completamente la manopola del volume e quindi provino a riprodurre musica che chiede all'amplificatore di fare qualcosa di impossibile - scaricare continuamente 5 W di potenza nell'altoparlante. Conosco alcuni designer che non sarebbero d'accordo su come l'amplificatore dovrebbe rispondere a una richiesta così impossibile:
- (a) Provare a riprodurre la musica perfettamente al volume impostato dall'uomo il più a lungo possibile, fino a quando il condensatore di memorizzazione non è quasi completamente svuotato. Quindi spegnere l'amplificatore audio e rimanere in silenzio fino a quando il condensatore di archiviazione non è completamente ricaricato.
- (b) Prova a riprodurre la musica perfettamente al volume impostato dall'uomo il più a lungo possibile; ma impostare il livello di clipping proporzionale alla quantità di energia disponibile nel condensatore di memorizzazione (preferibilmente con soft clipping, chiamato anche compressione del guadagno ); discorsi così silenziosi seguiti da brevissimi rumori forti suonano sempre al volume impostato dall'uomo, ma i suoni forti che continuano per un po 'diventano progressivamente più distorti.
- (c) Riproduci la musica perfettamente al volume impostato dall'uomo fintanto che il condensatore di memoria è quasi completamente carico; regolare gradualmente il volume effettivo in modo più silenzioso quando nota che rumori forti hanno scaricato una quantità significativa di energia dal condensatore di memorizzazione; riportare gradualmente il livello del volume effettivo al volume impostato dall'uomo quando nota che il condensatore di memoria è completamente carico. (Preferibilmente assicurati che il banco di condensatori sia abbastanza grande e che il volume sia ridotto abbastanza rapidamente da evitare che l'uscita venga troncata o silenziata).
D: Posso escludere il regolatore [B] e alimentare l'amplificatore audio direttamente dal condensatore di memorizzazione?
A: Improbabile. La tensione su quel condensatore di memoria aumenterà e diminuirà di un fattore 2 durante il normale funzionamento. Questo è ben al di fuori della gamma operativa raccomandata dei tipici amplificatori audio (a meno che non abbiano già un convertitore DC-DC che regola la loro potenza), e nessun amplificatore audio può rifiutare perfettamente tale rumore dell'alimentazione . Molti regolatori DC-DC possono facilmente convertire tensioni così ampiamente variabili in qualcosa all'interno della gamma operativa consigliata di tipici amplificatori audio.
D: Esiste un regolatore di sovralimentazione in grado di emettere più di 200 mA in un condensatore di memorizzazione già caricato ad almeno 10 V, nel rispetto del limite USB da 500 mA?
A: No. Ho sentito voci secondo cui ci si aspetta che molti dispositivi USB funzionino anche quando la tensione USB sul dispositivo è solo di 4,0 V. A 4,0 V, il limite di 500 mA (massimo) fornisce una potenza massima di 2 W. A 2 W (max) potenza in ingresso in un convertitore boost che ha già caricato un condensatore fino a 10 V, la massima corrente fisicamente possibile fuori da quel convertitore boost è di 200 mA.
Anche se potrebbe esserci un massimo di 2 W nel banco di condensatori di memoria, è possibile progettare probabilmente quel banco di condensatori per fornire facilmente 1000 mA a 12 V (12 W) durante brevi transitori acustici. (Probabilmente vorrai un banco di condensatori in parallelo per abbassare l'ESR netto, o usare condensatori a basso ESR, o entrambi - i rapidi cambiamenti di tensione su un condensatore ad alto ESR causano il surriscaldamento e il guasto).
D: C'è un modo per ottenere più potenza al mio amplificatore audio USB?
A: Sì. Hai considerato
- utilizzando un alimentatore separato, simile agli hub USB autoalimentati?
- utilizzando la batteria?
- utilizzando 2 prese USB, una per i dati (e un po 'di corrente) e un'altra presa solo per prelevare più energia dall'host o da una porta di alimentazione USB?
- In qualche modo approfitta del limite di corrente superiore di 1,5 A in USB 2.0 (alcune fonti dicono di più; errore di battitura?)
- In qualche modo approfitta del limite di corrente superiore di 3,0 A in USB Type-C (?)