D Sınıfı Amplifikatörlerin Çalışması ve Uygulamaları

Bu modern dünyada, bir ses sistemindeki ses amplifikasyonunun temel amacı, verilen giriş sinyallerini doğru bir şekilde yeniden üretmek ve yükseltmektir. Ve en büyük zorluklardan biri, mümkün olan en az miktarda güç kaybıyla yüksek çıkış gücüne sahip olmaktır. D Sınıfı amplifikatör teknolojisi, sıfır güç kaybı ve her zamankinden daha az ağırlık ile yüksek güç sunarak canlı ses dünyasında artan bir etki yaratıyor. Günümüzde taşınabilir müzik cihazları, taşınabilir müzik cihazlarında artan harici ses talebi ile daha popüler hale geliyor.

Ses amplifikasyonu bazen tüp amplifikatör teknolojisi ile yapılır, ancak bunlar hantal boyuttadır ve taşınabilir elektronik ses sistemleri için uygun değildir. Çoğu ses amplifikasyon gereksinimi için mühendisler, küçük bir girişi temel alan ölçeklenmiş bir çıktı oluşturmak için doğrusal modda transistörleri kullanmayı seçerler. Bu, ses amplifikatörleri için en iyi tasarım değildir çünkü doğrusal işlemdeki transistörler sürekli olarak hareket eder, ısı üretir ve güç tüketir. Bu ısı kaybı, doğrusal modun pille çalışan taşınabilir ses uygulamaları için ideal olmamasının ana nedenidir. Var birçok ses amplifikatörü sınıfı A, B, AB, C, D, E ve F. Bunlar doğrusal ve anahtarlama olmak üzere iki farklı çalışma modu olarak sınıflandırılır.

D Sınıfı Amplifikatör

Doğrusal Mod Güç Amplifikatörleri - Sınıf A, B, AB ve C sınıfı tüm doğrusal mod amplifikatörleri girdileriyle orantılı bir çıktıya sahip olanlar. Doğrusal mod amplifikatörleri doymaz, tamamen açılmaz veya tamamen kapanmaz. Transistörler her zaman iletken olduğu için ısı üretilir ve sürekli güç tüketir. Doğrusal amplifikatörlerin anahtarlamalı amplifikatörlere kıyasla daha düşük verime sahip olmasının nedeni budur. Anahtarlama Yükselteçleri-Sınıf D, E ve F Anahtarlama yükselteçleridir. Teorik olarak% 100 olması gereken daha yüksek verime sahiptirler. Bunun nedeni, ısı dağılımında enerji kaybı olmamasıdır.

D Sınıfı Amplifikatör nedir?

D Sınıfı amplifikatör bir anahtarlama amplifikatörüdür ve 'AÇIK' durumdayken akımı iletir ancak anahtarlar arasında neredeyse sıfır gerilime sahip olur, bu nedenle güç tüketimi nedeniyle ısı yayılmaz. 'KAPALI' moddayken, besleme voltajı geçecektir MOSFET'ler , ancak akım akışı olmadığından, anahtar herhangi bir güç tüketmez. Amplifikatör, yalnızca kaçak akımlar hesaba katılmazsa açma / kapama geçişleri sırasında güç tüketecektir. Aşağıdaki aşamalardan oluşan D Sınıfı amplifikatör:

• PMW modülatörü
• Anahtarlama devresi
• Düşük geçiş filtresi çıkışı

D Sınıfı Amplifikatörün Blok Şeması

PMW Modülatör

Karşılaştırıcı olarak bilinen bir devre yapı taşına ihtiyacımız var. Bir karşılaştırıcının iki girişi vardır: Giriş A ve Giriş B. Giriş A, Giriş B'den daha yüksek voltaj olduğunda, karşılaştırıcının çıkışı maksimum pozitif voltajına (+ Vcc) gidecektir. Giriş A voltajı Giriş B'den daha düşük olduğunda, karşılaştırıcının çıkışı maksimum negatif voltajına (-Vcc) gidecektir. Aşağıdaki şekil gösterir karşılaştırıcı nasıl çalışır D Sınıfı bir amplifikatörde. Bir giriş (Giriş A terminali olsun), yükseltilecek sinyalle birlikte sağlanır. Diğer giriş (Giriş B), hassas bir şekilde oluşturulmuş bir üçgen dalga ile sağlanır. Sinyal, üçgen dalgadan anlık olarak daha yüksek olduğunda, çıktı pozitif olur. Sinyal seviyesi üçgen dalgadan anlık olarak daha düşük olduğunda, çıktı negatif olur. Sonuç, darbe genişliğinin anlık sinyal seviyesi ile orantılı olduğu bir darbe zinciridir. Bu olarak bilinir 'Darbe genişlik modülasyonu' veya PWM .

PMW Modülatör

Anahtarlama Devresi

Karşılaştırıcının çıkışı, giriş ses sinyalinin dijital bir temsili olsa da, yükü (hoparlörü) çalıştıracak güce sahip değildir. Bu anahtarlama devresinin görevi, bir amplifikatör için gerekli olan yeterli güç kazancı sağlamaktır. Anahtarlama devresi genellikle MOSFET'ler kullanılarak tasarlanır. Anahtarlama devrelerinin üst üste gelmeyen sinyaller üretmesini tasarlamak çok önemlidir, aksi takdirde beslemenizi doğrudan toprağa kısa devre yapma problemi yaşarsınız veya kaynakları kısa devre yapan bölünmüş bir besleme kullanırsanız. Bu, geçiş olarak bilinir, ancak MOSFET'lere üst üste binmeyen kapı sinyalleri eklenerek önlenebilir. Örtüşmeyen zaman Ölü zaman olarak bilinir. Bu sinyalleri tasarlarken, doğru bir düşük distorsiyonlu çıkış sinyalini korumak için ölü zamanı olabildiğince kısa tutmalıyız, ancak her iki MOSFET'in aynı anda iletilmesini sağlayacak kadar uzun olmalıdır. MOSFET'lerin doğrusal modda olduğu sürenin de azaltılması gerekir, bu da MOSFET'lerin her ikisinin de aynı anda yürütülmesi yerine eşzamanlı olarak çalışmasını sağlamaya yardımcı olacaktır.

Bu uygulama için tasarımdaki güç kazanımı nedeniyle güç MOSFET'leri kullanılmalıdır. D Sınıfı amplifikatörler yüksek verimlilikleri için kullanılır, ancak MOSFET'lerde parazitik olan ve akımın ölü zaman boyunca serbest dönmeye devam etmesine izin veren yerleşik bir vücut diyotu vardır. MOSFET üzerinden kayıpları azaltmak için MOSFET'in tahliyesine ve kaynağına paralel olarak bir Schottky diyot eklenebilir. Bu kayıplarını azaltır çünkü Schottky diyot MOSFET'in gövde diyotundan daha hızlıdır ve vücut diyotunun ölü zaman boyunca iletmemesini sağlar. Yüksek frekans nedeniyle kayıpları azaltmak için, MOSFET ile paralel bir Schottky diyotu pratik ve gereklidir. Bu Schottky, kapanmadan önce MOSFET'ler boyunca voltajın olmasını sağlar. MOSFET'lerin genel çalışması ve çıkış aşaması, bir senkronizasyonun çalışmasına benzerdir. Buck dönüştürücü . Anahtarlama devresinin giriş ve çıkış dalga formları aşağıdaki şekilde gösterilmektedir.

Anahtarlama Devresi

Çıkış Düşük Geçiş Filtresi

D Sınıfı bir amplifikatörün son aşaması, anahtarlama sinyali frekansının harmoniklerini zayıflatan ve ortadan kaldıran çıkış filtresidir. Bu, ortak bir düşük geçişli filtre düzenlemesi ile yapılabilir, ancak en yaygın olanı bir indüktör ve kapasitör kombinasyonudur. -40dB / Decade roll-off'umuz olması için 2.sipariş filtresi isteniyor. İnsanların 20 kHz'nin üzerinde hiçbir şeyi duyamaması nedeniyle, kesme frekanslarının aralığı 20 kHz ila yaklaşık 50 kHz arasındadır. Aşağıdaki şekil ikinci dereceden Butterworth filtresini göstermektedir. Bir Butterworth filtresi seçmemizin ana nedeni, en az miktarda bileşen gerektirmesi ve keskin bir kesme frekansı ile düz bir tepkiye sahip olmasıdır.

Çıkış Düşük Geçiş Filtresi

D Sınıfı amplifikatörün uygulamaları

Herhangi bir ekstra soğutucu düzenlemesi içermediği için taşınabilir cihazlar için daha uygundur. Taşıması çok kolay. Yüksek güçlü D sınıfı amplifikatör, birçok tüketici elektroniği uygulamasında standart hale gelmiştir.

• Televizyon setleri ve ev sinema sistemleri.
• Yüksek hacimli tüketici elektroniği
• Kulaklık amplifikatörleri
• Mobil Teknoloji
• Otomotiv

Bu nedenle, bu tamamen D sınıfı amplifikatörlerin çalışması ve uygulamaları ile ilgilidir. Bu kavramı daha iyi anladığınızı umuyoruz. Ayrıca, bu konseptle ilgili herhangi bir sorgu veya herhangi bir elektrik ve elektronik projeleri , lütfen aşağıdaki yorum bölümünde yorum yaparak geri bildiriminizi verin. İşte sana bir soru D Sınıfı amplifikatörün uygulamaları nelerdir?