Sa modernong mundo na ito, ang pangunahing layunin ng audio amplification sa isang audio system ay upang tumpak na kopyahin at palakasin ang ibinigay na mga signal ng input. At ang isa sa pinakamalaking hamon ay ang magkaroon ng mataas na lakas ng output na may pinakamaliit na pagkawala ng kuryente hangga't maaari. Ang teknolohiya ng amplifier ng Class D ay gumagawa ng isang pagtaas ng epekto sa live na tunog na mundo sa pamamagitan ng pag-aalok ng mataas na lakas na may zero power dissipation at mas kaunting timbang kaysa dati. Ngayong mga araw na ito, ang mga portable music device ay nagiging mas popular sa lumalaking pangangailangan para sa panlabas na tunog sa mga portable music device.
Ang amplification ng audio ay minsan ginagawa sa teknolohiya ng tube amplifier ngunit ang mga ito ay malaki ang laki at hindi angkop para sa portable electronic sound system. Para sa karamihan ng mga pangangailangan ng audio amplification, piniling gamitin ng mga inhinyero ang mga transistor sa linear mode upang lumikha ng isang naka-scale na output batay sa isang maliit na input. Hindi ito ang pinakamahusay na disenyo para sa mga audio amplifier dahil ang mga transistor sa linear na pagpapatakbo ay patuloy na magsasagawa, makakabuo ng init, at ubusin ang lakas. Ang pagkawala ng init na ito ang pangunahing dahilan kung bakit ang linear-mode ay hindi optimal para sa mga portable audio application na pinapatakbo ng baterya. Meron maraming mga klase ng audio amplifiers A, B, AB, C, D, E, at F. Ang mga ito ay inuri sa dalawang magkakaibang mga operating mode, linear at switching.
Class D Amplifier
Mga Linear Mode Power Amplifier - Class A, B, AB at ang klase C ay lahat ng mga linear mode amplifier na may isang output na proporsyonal sa kanilang input. Ang mga Linear mode amplifiers ay hindi nagbabadya, ganap na nakabukas o ganap na naka-off. Dahil ang transistors ay palaging nagsasagawa, ang init ay nabuo at patuloy na pag-ubos ng lakas. Ito ang dahilan kung bakit ang mga linear amplifiers ay may mas mababang kahusayan kung ihinahambing sa switching amplifiers. Ang Lumilipat na Mga Amplifier-Class D, E at F ay Mga Lumilipat na amplifier. Mayroon silang mas mataas na kahusayan, na kung saan sa teoretikal ay dapat na 100%. Ito ay dahil walang lakas na mawawala sa pagwawaldas ng init.
Ano ang Class D Amplifier?
Ang Class D amplifier ay isang switching amplifier at kapag nasa 'ON' na estado ay magsasagawa ito ng kasalukuyang ngunit mayroong halos zero boltahe sa mga switch, samakatuwid walang init na natanggal dahil sa pagkonsumo ng kuryente. Kapag nasa mode na 'OFF' ang supply boltahe ay tatawid ang MOSFETs , ngunit dahil sa walang kasalukuyang daloy, ang switch ay hindi gumagamit ng anumang lakas. Ang amplifier ay kukonsumo lamang ng kuryente sa panahon ng mga on / off na transisyon kung ang mga alon ng tagas ay hindi isinasaalang-alang. Class D amplifier na binubuo ng mga sumusunod na yugto:
- PMW modulator
- Lumilipat circuit
- Filter ng lowpass ng output
I-block ang Diagram ng Class D Amplifier
PMW Modulator
Kailangan namin ng isang circuit building block na kilala bilang isang kumpare. Ang isang kumpara ay may dalawang mga input, lalo ang Input A at Input B. Kapag ang Input A ay mas mataas sa boltahe kaysa sa Input B, ang output ng kumpare ay pupunta sa maximum na positibong boltahe nito (+ Vcc). Kapag ang Input A ay mas mababa sa boltahe kaysa sa Input B, ang output ng kumpare ay pupunta sa maximum na negatibong boltahe (-Vcc). Ipinapakita ang figure sa ibaba kung paano nagpapatakbo ang kumpare sa isang Class-D amplifier. Ang isang input (hayaan itong maging Input A terminal) ay ibinibigay na may signal na papalakas. Ang iba pang input (Input B) ay ibinibigay na may isang tumpak na nabuo na tatsulok na alon. Kapag ang signal ay agad na mas mataas sa antas kaysa sa triangle wave, positibo ang output. Kapag ang signal ay agad na mas mababa sa antas kaysa sa tatsulok na alon, ang output ay nagiging negatibo. Ang resulta ay isang kadena ng pulso kung saan ang lapad ng pulso ay proporsyonal sa instant na antas ng signal. Ito ay kilala bilang 'Pulso width modulation', o PWM .
PMW Modulator
Lumilipat sa Circuit
Kahit na ang output ng kumpara ay isang digital na representasyon ng input audio signal, wala itong lakas upang himukin ang load (speaker). Ang gawain ng switching circuit na ito ay upang magbigay ng sapat na pagkuha ng kuryente, na mahalaga para sa isang amplifier. Ang switching circuit ay karaniwang dinisenyo sa pamamagitan ng paggamit ng MOSFETs. Napakahalaga na idisenyo na ang mga switching circuit ay gumagawa ng mga senyas na hindi nagsasapawan o kung hindi man ay napunta ka sa problema ng pagpapaikli ng iyong supply nang diretso sa lupa o kung gumagamit ng split supply na kinukulang ang mga supply. Kilala ito bilang isang shoot through, ngunit mapipigilan ito sa pamamagitan ng pagpapakilala ng mga di-magkakapatong na signal ng gate sa mga MOSFET. Ang oras na hindi nagsasapawan ay kilala bilang Patay na oras. Sa pagdidisenyo ng mga signal na ito dapat nating panatilihin ang patay na oras hangga't maaari upang mapanatili ang isang tumpak na signal ng output ng mababang distorsyon ngunit dapat sapat ang haba upang mapanatili ang parehong MOSFET mula sa pagsasagawa nang sabay. Ang oras na ang mga MOSFET ay nasa linear mode ay dapat ding mabawasan na makakatulong sa pagtiyak na ang mga MOSFET ay gumagana nang magkasabay kaysa sa parehong pagsasagawa nang sabay.
Para sa application na ito, ang mga MOSFET na kuryente ay dapat gamitin dahil sa pagkakaroon ng kuryente sa disenyo. Ang mga amplifier ng Class D ay ginagamit para sa kanilang mataas na kahusayan, ngunit ang MOSFETs ay mayroong built-in na body diode na parasitiko at papayagan ang kasalukuyang magpatuloy sa freewheel sa oras ng patay. Ang isang Schottky diode ay maaaring idagdag kahanay sa alisan ng tubig at mapagkukunan ng MOSFET upang mabawasan ang pagkalugi sa pamamagitan ng MOSFET. Binabawasan nito ang pagkalugi nito dahil ang Schottky diode ay mas mabilis kaysa sa body diode ng MOSFET na tinitiyak na ang body diode ay hindi nagsasagawa habang patay. Upang mabawasan ang pagkalugi dahil sa mataas na dalas ng isang Schottky diode na kahanay ng MOSFET ay praktikal at kinakailangan. Tinitiyak ng Schottky na ito na ang boltahe sa MOSFETs bago patayin. Ang pangkalahatang pagpapatakbo ng MOSFETs at ang yugto ng output ay magkatulad sa pagpapatakbo ng isang kasabay Buck converter . Ang mga input at output waveform ng switching circuit ay ipinapakita sa figure sa ibaba.
Lumilipat sa Circuit
Output Mababang Pass Filter
Ang pangwakas na yugto ng isang Class D amplifier ay ang output filter na nagpapahina at nagtatanggal ng mga harmonika ng dalas ng signal ng paglipat. Maaari itong magawa sa isang karaniwang pag-aayos ng mababang pass filter, ngunit ang pinaka-karaniwan ay isang kumbinasyon ng inductor at capacitor. Ang isang 2ndorderfilter ay ninanais upang magkaroon kami ng -40dB / Decade roll-off. Ang saklaw ng mga frequency ng cutoff ay nasa pagitan ng 20 kHz hanggang sa 50 kHz dahil sa ang katunayan na ang mga tao ay hindi maaaring makarinig ng anumang higit sa 20 kHz. Ipinapakita ng figure sa ibaba ang pangalawang-order na filter ng Butterworth. Ang pangunahing dahilan na pumili kami ng isang filter ng Butterworth ay nangangailangan ito ng pinakamaliit na halaga ng mga bahagi at may isang patag na tugon na may isang matalim na cut off frequency.
Output Mababang Pass Filter
Mga aplikasyon ng Class D amplifier
Ito ay mas angkop para sa mga portable na aparato dahil hindi ito naglalaman ng anumang labis na pag-aayos ng heat sink. Napakadaling bitbitin. Ang mataas na power class D amplifier ay naging pamantayan sa maraming mga aplikasyon ng elektronikong mamimili tulad ng
- Mga hanay ng telebisyon at system ng home-theatre.
- Mataas na dami ng electronics ng consumer
- Mga amplifier ng headphone
- Teknolohiya ng mobile
- Sasakyan
Kaya, ito ay tungkol sa pagpapatakbo at mga aplikasyon ng amplifier ng klase D. Inaasahan namin na nakakuha ka ng mas mahusay na pag-unawa sa konseptong ito. Bukod dito, ang anumang mga query patungkol sa konsepto na ito o upang magpatupad ng anumang mga proyektong elektrikal at electronics , mangyaring ibigay ang iyong puna sa pamamagitan ng pagbibigay ng puna sa seksyon ng komento sa ibaba. Narito ang isang katanungan para sa iyo, Ano ang mga application ng Class D amplifier?
