Усилитель класса D | Микросхема
Как ни странно, но усилители D класса были разработаны ещё в 1958 году. Хотя, если упоминание про нанотехнологии относить к 1959 году, то нисколько не странно (прим. AndReas). И вообще середина прошлого столетия была богата научными разработками, которыми мы лишь сейчас начинаем использовать, а нового, на мой взгляд, практически ничего не предлагается. В полной мере сказанное относится и к усилителям класса D, которые завоевали особую популярность именно в начале 21 века.
Преимущества усилителей D класса
Вообще каждому классу усилителей звуковой частоты присущи свои достоинства и недостатки (подробнее о классах усилителей), определяющие диапазоны их применения. Для D класса неоспоримыми плюсами являются низкая мощность рассеяния и тепловыделение, малые размеры (на фото размер готового устройства на 400 ватт сопоставим с размером батарейки) и стоимость, продолжительное время работы в автономных устройствах (при автономном питании линейный выходной каскад опустошит батарею гораздо быстрее, чем усилитель класса D).
Ключи выходного каскада такого усилителя коммутируют выход с отрицательной и положительной шиной питания, создавая тем самым серии положительных и отрицательных импульсов. Теоретический КПД усилителей класса D равен 100%. То есть, все питание подается на нагрузку. Но, конечно же, на практике MOSFET (МОП-транзисторы) не являются идеальными переключателями и обладают сопротивлением. Соответственно, на них тратится часть энергии. Но все же КПД усилителей звуковой частоты D класса выше 90%. По сравнению с коэффициентом полезного действия максимум 78% для УНЧ B класса, являющимся самым производительным из линейных, показатель >90% это весомый аргумент экономичности класса D.
Цифровой или все-таки импульсный?!
Часто подобные усилители называют цифровыми. Этот термин прочно за ними закрепился, однако название цифровой усилитель некорректно. Работа УНЧ класса D основана на широтно-импульсной модуляции (PWM). Следовательно правильнее их называть импульсными усилителями.
Почему же их называют цифровыми? Все очень просто. Принцип работы усилителя схож с принципом работы цифровой логики. Как вы знаете, в цифровой технике и электронике применяется двоичная система счисления. А иначе можно сказать «есть» и «нет» или «истина» и «ложь» или «1» и «0» или 5 вольт и 0 вольт. Примерно также работает и усилитель класса D, что связано с применением в выходном каскаде МОП-транзисторов. В последние годы все более упоминаемым является класс T. В коммерческих целях он выделен в отдельную линейку усилителей. Но, по сути, он является дальнейшей реализацией класса D.
Кратко о принципе работы усилителя
Существует полумостовая топология включения и мостовая. Ниже на рисунках приведена их реализация на практике.
Как можно увидеть по полумостовой схеме включения, в каждый момент времени должен быть открыт только один транзистор. Если откроются оба, то произойдет короткое замыкание, сила тока резко увеличится, что приведет к выходу из строя выходные МОП-транзисторы.
В момент открытия один из транзисторов усиливает положительную составляющую напряжения, другой – отрицательную относительно нулевого проводника. Но существует период времени, названный «мертвым», когда оба ключа закрыты. Так вот это время должно быть в пределах 5…100 нс. В конечном счете, оно влияет на все характеристики готового усилителя: и качественные, и мощностные.
Если вы хотите получить качественный звук, то «мертвое время» должно быть наименьшим. Но при этом увеличивается вероятность короткого замыкания (как говорилось выше). Поскольку МОП-транзисторы могут не успеть переключиться. Поэтому при выборе радиодеталей для усилителей класса D нужно выбирать высокоскоростные компоненты.
Ключевые рекомендации
При выборе мощных полевых транзисторов нужно отдавать предпочтение МОПам с низким сопротивлением канала и низким уровнем заряда затвора. Наиболее удачным решением для этого служат транзисторы серии IRFI4024x-117P в изолированных 5-выводных корпусах TO-220 FullPak компании International Rectifier.
Во многом идеальная форма тока нагрузки зависит от ШИМ-компаратора. Вот лишь некоторые ШИМ-контроллеры:
Одной из последних разработок компараторов такого класса стал ШИМ-контроллер IRS20955S. Применение IRS20955S исключает из схемы до 27 внешних компонентов. Встроенный генератор «мертвого времени» устанавливает точное значение данного параметра для обеспечения максимального уровня качественных параметров усилителя D класса, а именно, низкий коэффициент гармонических искажений и шум, а также высокая устойчивость к помехам. Задержка на переключение МОП-транзисторов может устанавливаться в 15, 25, 35, 45 нс. IRS20955S работает на частотах до 800 кГц и может применяться не только в полумостовых схемах с двухполярным питанием, но и в мостовых схемах с однополярным. Совместно с транзисторами серии IRFI4024x-117P можно вдвое уменьшить общий размер печатной платы для усилителя мощности до 500 ватт.
При проектировании печатной платы для усилителей мощности класса D нужно обязательно придерживаться схемотехнических способов конструирования высокочастотных устройств.
Располагать дорожки на печатной плате нужно только в одном направлении, а не в хаотичном порядке. Это поможет избежать появления ВЧ составляющей. Минусовые дорожки нуждаются в устранении наводок с силовых линий путем установки керамических конденсаторов емкостью 1 нФ и 10 нФ.
Практическая часть: схема усилителя класса D
В заключение теоретической части нашего обзора хотелось бы отметить, что все классы усилителей имеют достоинства и недостатки. Где-то оправдано применение одних и совершенно нерационально применение других. Некоторые радиолюбители при конструировании усилителей мощности звуковой частоты отдают предпочтение одному-двум классам и совершенно не приемлют остальные. Другие же, являясь универсалами, пробуют свои силы в большинстве классов усилителей, выбирая лучшие конструкции. Мы же советуем обратить внимание на D-класс. Их сборка не так и сложна, как может показаться.
Если вас, уважаемые радиолюбители, заинтересовала затронутая тема, можете высказываться, делиться идеями, и мы в дальнейшем ещё не раз вернемся к рассмотрению подобных самых популярных схем усилителей.
Из ранее опубликованного можем посоветовать усилители D класса на 300, 900 и 1200 Вт от Алексея Королькова. А сейчас хотим представить простую полумостовую схему усилителя D класса с выходной мощностью 120 ватт.
КПД усилителя составляет 96% при нагрузке на динамик импедансом 4 Ом. В качестве ШИМ-контроллера применяется IRS20955S. На выходе стоят мощные МОП-транзисторы IRFI4212-117P, разработанные специально для D класса. Точнее, это сборка из двух MOSFET, соединенных по полумостовой схеме. КНИ при полной мощности составляет 1%; при 60 Вт – 0,05%. Диапазон воспроизводимых частот от 20 Гц до 35 кГц. Питается усилитель от двуполярного источника напряжением +/-40 вольт. Все номиналы радиодеталей указаны на схеме.
Метки: УНЧ
Радиолюбителей интересуют электрические схемы:
УНЧ 900 Вт – Класс D
Ламповый усилитель
Схема усилителя класса D 4500Вт на драйвере IR2110
Содержание
- Схема усилителя класса D 4500Вт
- Схема усилителя:
- Печатная плата усилителя:
- Схема усилителя класса D — список деталей:
Схема усилителя класса D — в этой статье хочу поделится с вами схемой усилителя D класса сверх высокой мощности, он способен отдать в нагрузку 4Ом 3000Вт а на нагрузку 2Ом 4500Вт. Такой усилитель можно использовать как на соревнованиях по автозвуку так и на разных эстрадных мероприятиях на открытом воздухе.
Схема усилителя:
Усилитель построен с использованием всем известного драйвера IR2110 выход которого усилен транзисторами BD139/BD140. На выходе используется 3 пары выходных транзисторов типа IRFP260 что дает возможность усилителю, работать на мало омные нагрузки.
Такой мощности усилитель обязательно нуждается в хорошей защите от перегрузок и коротких замыканий на выходе. В этой схеме защита построена с использованием таймера NE555 и быстрого компаратора LM311 что обеспечивает быстрое срабатывание защиты не приводя к выходу из строя выходных транзисторов и драйвера.
Печатная плата усилителя:
Настройка усилителя сводится к установки срабатывания защиты переменным резистором RV1. Напряжение питания усилителя двухполярное от 32В до 100В. В выходном каскаде усилителя можно использовать транзисторы типа: IRFP260, IRFP4227, IRFP4242 и другие подобные, транзисторы следует обязательно закрепить на радиатор.
Схема усилителя класса D — список деталей:
Резисторы
R1, R3, R4, R9, R13, R18, R19, R20= 1K
R2, R16, R39= 100K
R5, R6= 10R
R7, R8=6K8/2W
R10, R21, R26, R27=4K7
R11, R17=6K8
R12=100R
R14, R15=4R7
R22, R23, R24, R25, R31, R33=47R
R28, R29, R30=0,1R/2W
R36, R38=22R/2W
R40=1K5/5W
R41=10R/2W
RV1=10K
Конденсаторы
C1=10uF/16V
C2=10N
C3, C4=1N
C5=470uF/16V
C6=220uF/16V
C7, C9, C11, C12, C13, C15, C16, C18, C19=100N MKP
C8=470uF/16V
C10, C14, C17=100uF/16V
C20=10uF/50V
C21, C22, C23=220N/475V
C24, C25, C26=470uF/180V
C27, C31, C33=100N/275V
C28, C29, C30=470uF/180V
C32=470N/250V
Диоды
D1, D2, D5, D10, D11= 1N4148
D3, D4= ZD5V6
D6, D18, D19= MUR460
D7= LED (RED) OCP
D8= ZD5V6
D9= LED (BLUE)
D12,D13,D14,D15,D16,D17= 1N5819
Транзисторы
Q1= 2N5401
Q4, Q6= BD139
Q5, Q7= BD140
Q8, Q9, Q10, Q11, Q12, Q13= IRFP260
Микросхемы
U1= TL071
Q2= CD4049
Q3= IR2110
U2= NE555
U3= LM311
Фото собранного усилителя:
Скачать: Печатная плата, схема усилителя
Изготовление печатной платы усилителя:
Тест усилителя:
Источник: soundbass
Полупроводниковые и системные решения – Infineon Technologies
встроенный мир 2023
Посетите нашу цифровую платформу!
Узнать больше
Infineon на выставке APEC 2023
Посетите нас в Орландо, штат Флорида, с 19 по 23 марта!
Узнать больше
Интерактивная интеллектуальная фабрика
Погрузитесь в различные уровни промышленного предприятия и получите подробный обзор портфеля продуктов и решений Infineon для промышленной автоматизации
Исследуйте сейчас
Расширьте возможности проектирования AURIX™ с помощью полного набора наборов, инструментов, программного обеспечения и документации. Откройте для себя также студию разработки AURIX™ и сообщество
Исследуйте сейчас
Формирование будущего мобильности
Наши полупроводниковые решения обеспечивают переход к чистым, безопасным и интеллектуальным мобильным услугам на всех видах транспорта
Открой для себя больше
Высококачественный звук для интеллектуальных устройств
МЭМС-микрофоны XENSIV™ со сверхнизким уровнем шума и сверхнизким энергопотреблением обеспечивают высокое качество звука при вызове, активное шумоподавление и длительный срок службы батареи
Посмотреть вебинар по запросу
AIROC™ CYW43022
Лидер отрасли по мощности Wi-Fi снижает энергопотребление в спящем режиме на 65 % для аккумуляторных приложений
Узнать больше
Новости
21 марта 2023 г. | Business & Financial Press
Infineon и Delta Electronics будут сотрудничать в области электромобильности; Меморандум о взаимопонимании расширяет долгосрочное партнерство от промышленных до автомобильных приложений
13 марта 2023 г. | Business & Financial Press
Эффективная и высокопроизводительная автомобильная архитектура: сотрудничество Continental и Infineon
Новости рынка
23 марта 2023 г. | Новости рынка
Infineon AIROC™ CYW20829 SoC Bluetooth LE с новейшей спецификацией Bluetooth 5.4
Посетите Infineon в Твиттере
WONDOM | МАГАЗИН
Эта 6-канальная плата аудиоусилителя средней мощности способна обеспечить выходную мощность 100 Вт на канал при нагрузке 6 Ом на основе топологии класса D и TDA749. 8 усилитель IC, отличающийся высоким КПД до 95% и высоким качеством звука с низким уровнем искажений и шума. Простая установка, средняя выходная мощность и высокая надежность делают эту плату аудиоусилителя подходящей для домашнего аудио, аудио DIY, автомобильного аудио и требовательных промышленных приложений. Требуется источник питания постоянного тока 14–36 В.
Плата 6-канального аудиоусилителя
Этот аудиомодуль имеет 6 выходных каналов, каждый из которых обеспечивает выходную мощность 100 Вт при нагрузке 6 Ом, что делает его пригодным для домашнего аудио и приложений, требующих многоканальности.
Высокое качество звука
Благодаря специально разработанной компоновке печатной платы и тщательной отладке инженеров, эта плата аудиоусилителя средней мощности отличается такими высокими звуковыми характеристиками, что вы можете наслаждаться музыкой в чистом виде, чье отношение сигнал-шум достигает 94,4 дБ, а общий коэффициент нелинейных искажений достигает 94,4 дБ. +N хорошо работает как 0,053% при 6 Ом, 1 Вт, 1 кГц.
Высокая надежность и длительный срок службы
Малошумный охлаждающий вентилятор вместе с оптимизированным прочным радиатором установлены на плате усилителя для эффективного снижения температуры. Полная схема защиты, такая как защита от перегрева и защита от перегрузки по току, оборудована на этой плате для обеспечения высокой надежности и длительного срока службы.
Простота установки
Четыре отверстия для винтов делают эту плату усилителя простой в установке и быстрой интеграции в любой шкаф. Благодаря предварительно смонтированным промышленным терминальным интерфейсам все, что вам нужно сделать, это подключить кабели для подключения, не требуя пайки, что быстро и удобно. На плате имеется активный индикатор, чтобы клиенты могли видеть рабочее состояние платы усилителя.
Четырехступенчатая регулировка усиления
Этот аудиомодуль обеспечивает четыре уровня усиления по выбору клиента: 25,6 дБ, 31,6 дБ, 35,6 дБ и 37,6 дБ.
Комплект поставки
1 шт. AA-AB34181
- StyleBoards
- Количество каналов 6
- Выходная мощность100
- Размер6 x 4,5 дюйма (152,4 мм x 114,3 мм)
- ЧипсетTDA749x
- Теплоотвод Радиатор и вентилятор
- Поддерживаемый режим параллельной мостовой нагрузки/
- входной несимметричный Линейный вход,
- Напряжение питания 14–36 В
- Output Power
- 100W@6Ohm 36V DC THD+N 10%
- 70W@6Ohm 36V DC THD+N 1%
- Active Indicator
- Optimized Heatsink Design
- Low Noise Cooling Fan
- Overcurrent Protection
- Защита от перегрева
- 4 винта Простая установка
- Вес: 610 г/1,34 фунта (±10%)
- Размер: 6,00 x 4,50 x 1,53 дюйма
Технические характеристики могут быть изменены без
уведомление.| Параметр | Условия | Мин. | Тип. | Макс. | Единицы |
| Источник питания | – | 14 | 36 | – | VDC |
| Мощность холостого хода | SD Плавающий, ВЕНТИЛЯТОР ВКЛЮЧЕН | – | 6.1 | 10 | Вт |
| SD Плавающий, ВЕНТИЛЯТОР ВЫКЛ. | – | 3,6 | 7 | Вт | |
| Поддерживать Власть | SD-карта подключена
к GND, ВЕНТИЛЯТОР ВЫКЛ. | – | 2,5 | 5 | Вт |
| Максимум Текущий | 600 Вт @ 6 Ом | – | 18.1 | – | А |
| Эффективность | 100 Вт @ 6 Ом | 90 | – | 95 | % |
| Минимум Сопротивление нагрузки | – | – | 6 | – | Ом |
| Частота переключения | SD Плавающий | – | 350 | – | кГц |
Типовые характеристики при +25℃, с питанием
на 36 В постоянного тока, если не указано иное. Технические характеристики могут быть изменены без
уведомление.
| Параметр | Условия | Мин. | Тип. | Макс. | Единицы |
| Прирост (регулируется SW1, SW2, SW3) | К1 ВКЛ, К2 ВКЛ | – | 25,6 | – | дБ |
| К1 ВЫКЛ., К2 ВКЛ. | – | 31,6 | – | дБ | |
| К1 ВКЛ, К2 ВЫКЛ | – | 35,6 | – | дБ | |
| К1 ВЫКЛ, К2 ВЫКЛ | – | 37,6 | – | дБ | |
| Входная чувствительность (RMS) | @ 6 Ом, 100 Вт, 1 кГц | – | 1,271 | В | |
| Входное сопротивление | – | – | 33 | – | кОм |
| Выходная мощность | при 6 Ом, THD+N 1% | – | 70 | – | Вт |
| @ 6 Ом, THD+N 10% | – | 100 | – | Вт | |
| Полоса пропускания при ±3 дБ | @ 6 Ом | 20 | – | 20 тыс. | Гц |
| THD | @ 6 Ом, 1 Вт, 1 кГц | – | 0,053 | – | % |
| @ 6 Ом, 10 Вт, 1 кГц | – | 0,0938 | – | % | |
| Выходной уровень шума | А-взвешивание, Вход подключен к GND | – | 270,12 | – | мкВ |
| ОСШ | 70 Вт при 6 Ом, THD+N 1% | – | 94,4 | – | дБ |
Per_1_FR.jpg
per-1.jpg
per-2.jpg
per-4.jpg
6 x 100 Вт TDA7498 AA-AB34181 MidPowerMultiSeriesManual.pdf
Плата аудиоусилителя средней мощности Series-Mono.
