У овом савременом свету, главни циљ појачања звука у аудио систему је тачна репродукција и појачавање датих улазних сигнала. А један од највећих изазова је имати високу излазну снагу са што мањом количином губитка снаге. Технологија појачала класе Д све више утиче на свет звука уживо нудећи велику снагу са нултом дисипацијом снаге и мањом тежином него икада раније. У данашње време преносни музички уређаји постају све популарнији са све већом потражњом за спољним звуковима у преносним музичким уређајима.
Појачање звука се понекад врши помоћу технологије цевног појачала, али оне су гломазне величине и нису погодне за преносне електронске звучне системе. За већину потреба за појачавањем звука, инжењери се одлучују да користе транзисторе у линеарном режиму како би створили скалирани излаз на основу малог улаза. Ово није најбољи дизајн за аудио појачала, јер ће транзистори у линеарном раду континуирано водити, генерисати топлоту и трошити енергију. Овај губитак топлоте главни је разлог зашто линеарни режим није оптималан за преносиве аудио апликације на батерије. Постоје многе класе аудио појачала А, Б, АБ, Ц, Д, Е и Ф. Они су класификовани у два различита начина рада, линеарни и преклопни.
Појачало класе Д.
Појачала за линеарни режим - класе А, Б, АБ и класа Ц су сви појачавачи линеарног режима који имају излаз који је пропорционалан њиховом улазу. Појачала у линеарном режиму не засићују, потпуно се укључују или потпуно искључују. Пошто су транзистори увек проводљиви, ствара се топлота и непрекидно троши енергију. То је разлог зашто линеарна појачала имају мању ефикасност у поређењу са преклопним појачалима. Преклопна појачала класе Д, Е и Ф су преклопна појачала. Имају већу ефикасност, која би теоретски требала бити 100%. То је зато што нема губитка енергије због расипања топлоте.
Шта је појачало класе Д?
Појачало класе Д је комутационо појачало и када је у стању „УКЉУЧЕНО“ спроводиће струју, али ће на прекидачима имати скоро нулти напон, па се топлота не одводи због потрошње енергије. Када је у режиму „ИСКЉУЧЕНО“, мрежни напон ће ићи преко МОСФЕТ-ови , али због одсуства струје прекидач не троши никакву снагу. Појачало ће трошити снагу током прелаза укључивања / искључивања само ако се не узимају у обзир струје цурења. Појачало класе Д који се састоји од следећих степени:
- ПМВ модулатор
- Прекидачки круг
- Излазни нископропусни филтер
Блок дијаграм појачала класе Д.
ПМВ модулатор
Треба нам склопни блок познат као упоредник. Компаратор има два улаза, наиме улаз А и улаз Б. Када је улаз А вишег напона од улаза Б, излаз компаратора ће ићи на свој максимални позитивни напон (+ Вцц). Када је улаз А нижег напона од улаза Б, излаз упоређивача прећи ће на свој максимални негативни напон (-Вцц). Доња слика показује како упоређивач ради у појачалу класе Д. Један улаз (нека то буде улаз А терминал) добија сигнал који треба појачати. Други улаз (улаз Б) испоручује се са тачно генерисаним таласом троугла. Када је сигнал тренутно виши по нивоу од таласа троугла, излаз постаје позитиван. Када је сигнал тренутно нижег нивоа од таласа троугла, излаз постаје негативан. Резултат је ланац импулса где је ширина импулса пропорционална тренутном нивоу сигнала. Ово је познато као „Модулација ширине импулса“, или ПВМ .
ПМВ модулатор
Свитцхинг Цирцуит
Иако је излаз упоређивача дигитални приказ улазног аудио сигнала, он нема снагу за покретање терета (звучника). Задатак овог комутационог кола је да обезбеди довољно појачања снаге, што је неопходно за појачало. Преклопни круг је генерално пројектован коришћењем МОСФЕТ-ова. Веома је важно дизајнирати да комутациони кругови производе сигнале који се не преклапају или у супротном наилазите на проблем кратког споја напајања равно на земљу или ако користите подељено напајање кратким напоном напајања. Ово је познато као пуцање, али се може спречити увођењем непреклопљених сигнала капија на МОСФЕТ-ове. Време које се не преклапа познато је као мртво време. Приликом дизајнирања ових сигнала морамо зауставити мртво време што је краће могуће да бисмо одржали тачан излазни сигнал са малим изобличењима, али морамо бити довољно дуги да истовремено спречимо провођење оба МОСФЕТ-а. Такође се мора смањити време у којем су МОСФЕТ-ови у линеарном режиму, што ће помоћи да се осигура да МОСФЕТ-ови раде синхроно, а не да истовремено проводе истовремено.
За ову апликацију се морају користити МОСФЕТ-ови снаге због повећања снаге у дизајну. Појачала Класе Д се користе због њихове високе ефикасности, али МОСФЕТ-ови имају уграђену телесну диоду која је паразитска и која ће омогућити да струја настави да пушта слободан ход током мртвог времена. Сцхоттки диода се може додати паралелно у одвод и извор МОСФЕТ-а како би се смањили губици кроз МОСФЕТ. Ово смањује његове губитке јер Сцхоттки диода је бржи од телесне диоде МОСФЕТ-а осигуравајући да се телесна диода не проводи током мртвог времена. Да би се смањили губици због високе фреквенције, Сцхоттки диода паралелно са МОСФЕТ-ом је практична и неопходна. Овај Сцхоттки осигурава напон на МОСФЕТ-овима пре искључивања. Укупни рад МОСФЕТ-ова и излазног ступња је аналоган раду синхроног Буцк претварач . Улазни и излазни таласни облици комутационог кола приказани су на доњој слици.
Свитцхинг Цирцуит
Излазни нископропусни филтер
Завршна фаза појачала класе Д је излазни филтер који умањује и уклања хармонике фреквенције комутационог сигнала. То се може урадити са уобичајеним распоредом нископропусних филтера, али најчешћа је комбинација индуктора и кондензатора. Пожељан је други филтар поруџбина тако да имамо -40дБ / Децаде ролл-офф. Опсег граничних фреквенција је између 20 кХз и око 50 кХз због чињенице да људи не могу чути ништа изнад 20 кХз. Доња слика приказује Буттервортх филтер другог реда. Главни разлог због којег смо одабрали Буттервортх-ов филтер је тај што захтева најмању количину компонената и има раван одзив са оштром пресечном фреквенцијом.
Излазни нископропусни филтер
Примене појачала класе Д.
Погоднији је за преносне уређаје јер не садржи никакав додатни распоред хладњака. Тако лако за ношење. Појачало високе снаге класе Д постало је стандард у многим потрошачким електронским апликацијама као што су
- Телевизори и системи кућног биоскопа.
- Потрошачка електроника великог обима
- Појачала за слушалице
- Мобилна технологија
- Аутомотиве
Дакле, овде се ради о раду и апликацијама појачала класе Д. Надамо се да сте боље разумели овај концепт. Даље, било каква питања у вези са овим концептом или било која примена електрични и електронски пројекти , дајте своје повратне информације коментаришући у одељку за коментаре испод. Ево питања за вас, Које су примене појачала класе Д?
