Medição de Eficiência de Amplificador de Áudio: Metodologia e Benchmarks por Classe

Eficiência = (Potência Áudio Saída) / (Potência CC Entrada) × 100%

A eficiência do amplificador não é um número único — varia com nível saída, impedância carga, frequência e tensão alimentação. Medição adequada requer aquisição simultânea de potência entrada e saída sob condições definidas.

Configuração Medição

 Fonte CC Amplificador DUT Resistor Carga (R_L) (Vcc, Gnd, Corrente) ─────►│ [Fonte] │──────►│ [AMP] │──────►│ [R_L] │ │ └───────┘ │ └───────┘ │ │ │ ▼ ▼ ▼ [Analisador Potência] [Analisador Áudio] [Térmico / V/I] (P_in = Vcc × I_CC) (V_out, THD+N) (P_out = V_rms² / R_L) 

Procedimento Passo a Passo

1. Definir Condições Teste: Tensão Alimentação (V_CC), Carga (R_L = 4Ω, 8Ω), Frequência (1 kHz padrão), Largura Banda (20 Hz–20 kHz ou 20 kHz BW).
2. Calibrar: Verifique planicidade analisador, precisão resistor carga (4 terminais), calibração shunt corrente fonte.
3. Definir Nível Saída: Excite amp para pontos específicos:
   • Potência Nominal (THD+N = 1% ou 10% por spec).
   • 1/8 Potência (simulação fator crista música típico).
   • 1 W (eficiência nível baixo).
   • Repouso (Corrente quiescente → 0% eficiência).
4. Medir Simultaneamente:
   • P_IN = V_CC × I_CC (Potência CC média). Use analisador potência ou osciloscópio larga banda (matemática V×I) para amps chaveados (Classe-D) para capturar ripple corrente PWM.
   • P_OUT = V_RMS² / R_L (Tensão RMS verdadeira na carga).
5. Calcular: η = P_OUT / P_IN × 100%.
6. Registre THD+N: Eficiência a 10% THD é sem sentido para áudio. Reporte a 0,1%, 1%, e clipping.

Nuances Críticas

• Classe-D (Chaveado) Corrente Entrada: Não é CC! Pulsante em f_sw (300 kHz–2 MHz). Deve usar analisador potência larga banda (ex: WT1800, LMG671) ou shunt calibrado + integração osciloscópio. Multímetro lê média → P_IN errado.
• Carga Reativa: Alto-falantes reais não são resistores. Meça com carga complexa (ex: IEC 60268-1) ou reporte "apenas carga resistiva".
• Ripple/Regulação Fonte: Fonte não regulada cai sob carga → P_IN menor → η artificialmente alta. Use fonte bancada rígida.
• Equilíbrio Térmico: Rode na potência 15–30 min antes de ler. R_DS(on), R_enrolamento mudam com temp.

Benchmarks Eficiência por Topologia (Típico @ Potência Nominal, 4Ω)

Formato Relatório (Exemplo)

Amp: Classe-D Custom (TPA3255), V_CC=48V, R_L=4Ω, 1 kHz, BW=20 kHz, THD+N=1%
P_OUT = 125 W, P_IN = 148 W → η = 84,5%
@ 1/8 Potência (15,6 W): P_IN = 21,2 W → η = 73,6%
Repouso: P_IN = 0,8 W

Conclusão: Eficiência é uma curva, não um ponto. Meça P_IN corretamente (especialmente Classe-D), defina carga/nível/THD, e compare às expectativas da classe.

• Consumo de Motor 220V: Por Fase (Perno), Não Combinado
• Bitola do Fio para Circuito 5600W / 240V / 23,3A: 10 AWG Cobre (com Regra dos 80%)