Was ist die Gefahr beim Anschließen eines 4-Ohm-Lautsprechers an einen 8-Ohm-Verstärker?

Die einzige wirkliche "Gefahr" besteht darin, dass Sie nicht in der Lage sein werden, die volle Nennleistung aus dem Verstärker herauszuholen, bevor er anfängt zu verzerren.

Die Netzteile und die Ausgangsstufe sind so ausgelegt, dass sie Strom in einem bestimmten Verhältnis zur Spannung liefern, wobei die Proportionalitätskonstante die Lastimpedanz ist.

Wenn Sie eine niedrigere Impedanz an den Ausgang anlegen (z. B. 4 Ω), erreicht er seine Stromgrenze, bevor er seine Spannungsgrenze erreicht. Bis zu diesem Punkt ist der Ton unverzerrt, darüber wird er jedoch beschnitten.

Wenn Sie ihm eine höhere Impedanz (z. B. 16 Ω) zuweisen, erreicht er seine Spannungsgrenze, bevor der Strom maximal wird.

In jedem Fall erhalten Sie nur etwa die Hälfte der Nennleistung.

Dies ist eine Frage zum sicheren Betriebsbereich von Halbleitern, daher hier eine kurze Einführung dazu.

Betrachten Sie diesen Verstärker .

Die von den Ausgangstransistoren TR7, TR9 abgegebene Momentanleistung ist die Spannung (Vce für Bipolartransistoren oder Vds für FETs) multipliziert mit dem Strom (Ic für Bipolartransistoren oder Id für FETs).

Die Spannung ist die Differenz zwischen der Versorgungsspannung (hier 37 V) und der Spannung an der Last (einem Lautsprecher). Betrachten Sie TR7, die Versorgungsspannung ist zu jeder Zeit gleich der Summe von TR7 Vce plus Ausgangsspannung.

Wenn Sie die gleiche Leistung in einem 4-Ohm- oder einem 8-Ohm-Lautsprecher wünschen, nimmt der 4-Ohm-Lautsprecher mehr Strom auf und hat weniger Spannung.

Beispielsweise hat ein 8-Ohm-Widerstand als Last bei 1 W Momentanleistung in der Last 2,83 V und zieht 0,35 A. Für dasselbe 1 W hat ein 4-Ohm-Widerstand 2 V und zieht 0,5 A.

Bei einem Lautsprecher mit niedrigerer Impedanz ist der Strom also höher und die Spannung an den Ausgangstransistoren ist ebenfalls höher (weil die Spannung an der Last niedriger ist). Dies bedeutet, dass die Verlustleistung in den Ausgangstransistoren höher ist.

Wenn die Last ein Lautsprecher und kein Widerstand ist, wird es noch schlimmer, da der Lautsprecher eine reaktive Impedanz hat, sodass Strom und Spannung nicht in Phase sind. Bei einer ohmschen Last entspricht der maximale Strom der maximalen Ausgangsspannung, die die minimale Spannung über den Transistoren ist. Bei einer reaktiven Last ist dies nicht der Fall, und der maximale Strompunkt kann früher oder später im Zyklus mit einer höheren Spannung an den Transistoren auftreten, was die Verlustleistung in den Ausgangstransistoren erhöht.

Dies ist ein Problem für SOA (Safe Operating Area). Transistoren sind winzige Dinge, selbst ein robuster Leistungstransistor besteht aus einer sehr kleinen Siliziummasse, etwa einem Bruchteil eines Gramms, und wenn man viel Energie darin aufnimmt, wird seine Temperatur sehr schnell ansteigen. Der Hersteller gibt also eine Safe Operating Area (SOA) vor, etwa so:

SOA ist eine Regel, die besagt, wie viel Leistung der Transistor wie lange verbrauchen kann, bevor er durchbrennt. Sie können die Regel natürlich brechen (auf eigene Gefahr).

Natürlich können Sie parallel mehr Transistoren hinzufügen, damit sie sich die Arbeit teilen ... aber das kostet Geld ... oder Sie können Schutzschaltungen hinzufügen, um sicherzustellen, dass der SOA nicht überschritten wird, aber diese kosten auch Geld ... und Geld ist teuer!

Tatsächlich ist im Audiogeschäft oft eine schöne Broschüre mit beschissenen Spezifikationen eine viel profitablere Option.

Das bedeutet, dass ein diskreter Klasse-AB-Verstärker, der nicht für den 24/7-PA-Einsatz gedacht ist, höchstwahrscheinlich keinen angemessenen SOA-Schutz hat (um Kosten und Komplexität zu sparen). Wenn es sich um einen audiophilen Amp handelt, dann hat er definitiv keinen Schutz, weil "es schlecht klingen würde" (Übersetzung: Schutz, der nicht schlecht klingt, würde 50c extra kosten und das ist zu teuer).

Nun, das war ein langer Beitrag, aber mein Punkt ist, dass, wenn der Verstärker Klasse-AB (nicht Klasse D) ist und nur für 8 Ohm ausgelegt ist, die Verwendung an 4 Ohm das Risiko birgt, die SOA-Grenzen an den Ausgangsgeräten zu überschreiten, und dann brennt ein ausgangsgerät, dann schließt es kurz und speist gleichstrom in den lautsprecher ein, und dann weil eine sicherung im ausgang zu viel teures geld gekostet hätte (oder nicht audiophil genug wäre) dann brennt auch noch die lautsprecherschwingspule, und dann Sie sind unbequem.

Dies wird beim normalen Hören nicht passieren, da die normalen Hörpegel sehr niedrig sind (es sei denn, Sie sind taub, rechnen Sie mit etwa 1 W Spitze). Wenn Sie jedoch eine Party schmeißen und einige betrunkene Personen in die Nähe der Lautstärketaste lassen, liegt die Wahrscheinlichkeit, dass dies geschieht, bei 100 %.