Efduk

Так, поехали дальше. Теперь давайте разберемся, а каким образом соотвествует постоянно напряжение, и то самое "среднее", получаемое с помощью "импульсов"?
Казалось бы, все просто: если мы хотим заполнить ванну за то же время, за которое ее заполняет постоянная струя наполовину открытого крана, нам надо половину времени держать кран открытым полностью, а другую половину - закрытым совсем, а средний напор посчитать как среднее арифметическое. Логично звучит, правда? И на практике сработает, если проверить. Но с напряжением такой фокус не проходит.
Почему не проходит? Тут надо вспомнить простейшую формулу - W=U^2/R, то есть мощность рассчитывается как квадрат напряжения, деленный на сопротивление. Таким образом, зависимость мощности от напряжения у нас не линейная, а квадратичная. А посему для расчета среднего напряжения никакое среднее арифметическое или простое интегрирование нам не подходит, а нужно среднеквадратичное напряжение, рассчитываемое несколько иначе (не буду приводить тут формул, ни к чему это). В электротехнике такое напряжение давно известно, оно так и называется "среднеквадратичным", а еще "эффективным", "действующим" или "тепловым эквивалентом". Тут надо понимать, что это не физическая, а статистическая величина, и, как мы уже говорили, "импульсный" батарейный блок в реальности такого напряжения не выдает, он выдает только два - максимальное и никакого. А среднеквадратичное, эффективное напряжение - это результат некоторой математической операции над этими самыми импульсами, который показывает, какому постоянному напряжению они соответствуют в смысле выделяемой на нагрузке мощности. Это и есть тот самый "реальный вольт", который выдают импульсные батарейные блоки. То есть, если наш батарейный блок выдает импульсы, среднеквадратичное напряжение которых равно, скажем, 4.5В, то мощность, выделяемая на нагревателе, будет в точности соответствовать мощности, выделяемой этим же нагревателем на "постоянном" батарейном блоке при все тех же 4.5В напряжения, но уже по-настоящему постоянного. В нашем случае термин "тепловой эквивалент" как раз очень хорошо подходит.
Но посчитать среднее напряжение импульсов можно по-разному, как вы понимаете. В некоторых случаев для расчетов больше подходит именно обычное "среднее", результат простого интегрирования. И, например, осциллограф, когда видит "импульсы", может посчитать как среднее, так и среднеквадратичное напряжения, которые будут во многих случаях очень серьезно отличаться. Сейчас покажу:



Опять осциллограмма, но на этот раз смотрим не на график, а на цифры в левом нижнем углу. Вот мы подали на осциллограф "импульсы", и попросили его рассчитать среднее и среднеквадратичное значения напряжения. Он и рассчитал, и показал: V=3.852v - это среднее, а Vk=5.16v - это среднеквадратичное. Как видите, они сильно отличаются, хотя импульсы у нас одни и те же. Какое же из них будет "реальным", "настоящим", тем, от которого мы сможем отталкиваться? Ответ: если мы хотим рассчитать мощность (а больше нам ни для чего напряжение на батарейном блоке и не нужно знать, на самом деле), то нужно отталкиваться именно от среднеквадратичного значения. Если мы попробуем использовать в этом качестве среднее значение, то вместо мощности получим полную ерунду, а вернее, получим значение, которое почти наверняка будет сильно меньше реально выделяемой на нагрузке мощности. Понятно? Резюмирую: для расчетов мощности при питании нагрузки переменным напряжением используется именно среднеквадратичное его значение, и никак иначе. Никакого среднего.

А теперь фанфары: на сцену выходят режимы RMS и AVG (он же Mean в некоторых ББ). Что это такое? Да очень просто - это наши знакомцы среднеквадратичное (RMS) и среднее (AVG) значения переменного напряжения. Мы только что выяснили, что для расчетов мощности нам подходит только среднеквадратичное (RMS), а попытки использовать для этого среднее (AVG) значение приведут к сильно заниженному относительно реальности результату расчетов.
Фактически, режимы RMS и AVG - это даже никакие такие не режимы, и в том и в другом случае преобразователь в батарейном блоке работает одинаково, по одному и тому же алгоритму и физическому принципу. Его физические и электрические параметры при этом тоже не меняются. Это как бы просто две разные шкалы, по которым он проградуирован. В режиме AVG контроллер батарейного блока пытается подобрать такую скважность, чтобы на выходе именно среднее значение переменного напряжения соответствовало тому, что выбрал через меню пользователь, а в режиме RMS он подбирает скважность так, чтобы выбранному пользователю значению соответствовало среднеквадратичное значение выходного переменного напряжения. Грубо говоря, разница в том, на какую именно циферку на осциллограмме смотрел разработчик электроники батарейного блока, когда настраивал преобразователь. Вот и вся разница.
Ну, и понятно, что "реальное", "эффективное", соответствующее в смысле расчета мощности напряжение такой батарейный блок будет выдавать именно в режиме RMS. В режиме же AVG значение среднеквадратичного напряжения будет в большинстве случаев сильно превышать выбранное пользователем напряжение.

Проиллюстрирую:

Вот наш батарейный блок в режиме AVG, выставили в меню напряжение в 4В:



Что мы видим? Видим внизу слева, что среднее напряжение V ему удалось выдать почти такое же, как "заказывал" пользователь, то есть 3.85В. А вот среднеквадратичное Vk говорит нам о том, что в реальности эффективное напряжение получилось аж 5.16В. То есть на спирали мы получили такую мощность, как будто на Варе выбрали 5.2В, а не 4.0В. А по ощущениям? А по ощущениям у нас тут тут же возникает легенда, что оно "жжет". Что оно "жестче", или какие еще эпитеты не подбери. А на самом деле оно не жжет и не жестче ни на грамм, просто выходная мощность больше той, что вы ожидали, выставив 4.0В на вашей нагрузке. Только и всего. Неправильная шкала. Выставили 4.0, получили 5.16 вольт. Думаете, фигня, всего-то вольт с копейкой разницы? Но вспоминаем, что зависимость мощности от напряжения у нас квадратичная, и, скажем, на нагрузке в 2Ом заказанные 8 Ватт (4.0В) превращаются уже в 13.3 Ватта (5.16В) - то есть в 1.66 раз больше, более чем в полтора раза выше мощность, чем ожидали. Вот, собственно, и вся легенда о "волшебных импульсах", о том, что "овал жжет", о том, что RMS для новичков, а AVG для опытных, о том, что "импульсы жестче" и т.п. А все объясняется просто - большинство старых "импульсных" батарейных блоков были проградуированы именно в AVG, то есть неправильно, и выдавали на нагрузку большую мощность, чем им было положено и чем ожидали пользователи. Отчего и почему их так проградуировали - сказать точно сложно, но мы чуть ниже попробуем разобраться.

В режиме же RMS ничего подобного не происходит, и выставленные в меню 4.0В ничем не отличаются от тех же 4.0В на "постоянной" варе. На нагрузке мощность будет точно такая, как вы ожидаете исходя из формулы W=U^2/R, и, соответственно, никакого экстремизма, "жжет", "жесткости" и прочего. Если захотите "жжет" и "жесткости" - просто поднимаете напряжение, и дело с концом.

Так что овал и прочие подобные ему "импульсники" вовсе не "жгут" и не "жесткие", как принято думать, они попросту выдают завышенную мощность в силу неправильной градуировки напряжения, выбираемого пользователем. И сами по себе импульсы тут, в общем-то, ни при чем.

Чем еще грозит использование AVG вместо RMS для градуировки батарейных блоков? Ну, помимо того, что вы на выходе получаете что-то слабо поддающееся расчету и отличающееся от ожидаемого, сокращается, и существенно, диапазон регулировки. Вы думаете, что в восьмом овале или, скажем, Vmax вы можете отрегулировать напряжение от 3 до 6 Вольт? А вот фигушки! На самом деле "реальное", эффективное напряжение у них регулируется примерно от 4.6В до шести вольт с копейками, точные цифры зависят от степени заряда аккумуляторов. Представляете, насколько в реальности сузился диапазон регулировки? Не от "слабого" к "очень мощному", а от "мощного" к "очень мощному". Тут, кстати, и второй корень легенды о том, что "овал жжет". Еще б ему не жечь, если он меньше весьма нехилых 4.6В вообще не умеет на нагрузку подавать. А врет, что умеет подавать 3 Вольта, и на экранчике 3.0В при этом показывает.