Operasi dan Aplikasi Penguat Kelas D

Operasi dan Aplikasi Penguat Kelas D

Di dunia moden ini, tujuan utama penguatan audio dalam sistem audio adalah menghasilkan semula dan memperkuat isyarat input yang diberikan dengan tepat. Dan salah satu cabaran terbesar adalah mempunyai kuasa output tinggi dengan jumlah kehilangan kuasa sebanyak mungkin. Teknologi penguat Kelas D memberi impak yang semakin meningkat pada dunia suara langsung dengan menawarkan kuasa tinggi dengan pelesapan daya sifar dan kurang berat daripada sebelumnya. Pada masa ini, peranti muzik mudah alih menjadi lebih popular dengan permintaan untuk bunyi luaran yang semakin meningkat dalam peranti muzik mudah alih.



Penguatan audio kadang-kadang dilakukan dengan teknologi penguat tiub tetapi saiznya besar dan tidak sesuai untuk sistem bunyi elektronik mudah alih. Untuk kebanyakan keperluan penguat audio, jurutera memilih untuk menggunakan transistor dalam mod linear untuk membuat output berskala berdasarkan input kecil. Ini bukan reka bentuk terbaik untuk penguat audio kerana transistor dalam operasi linier akan terus melakukan, menghasilkan haba, dan menghabiskan tenaga. Kehilangan haba ini adalah sebab utama mengapa mod linear tidak optimum untuk aplikasi audio mudah alih yang dikendalikan oleh bateri. Disana ada banyak kelas penguat audio A, B, AB, C, D, E, dan F. Ini dikelaskan kepada dua mod operasi yang berbeza, linear dan pensuisan.


Penguat Kelas D

Penguat Kelas D





Penguat Kuasa Mod Linear - Kelas A, B, AB dan kelas C adalah semua penguat mod linier yang mempunyai output yang sebanding dengan input mereka. Penguat mod linier tidak tepu, menghidupkan sepenuhnya atau mematikan sepenuhnya. Oleh kerana transistor selalu mengalir, haba dihasilkan dan memakan tenaga secara berterusan. Inilah sebab mengapa penguat linier mempunyai kecekapan yang lebih rendah jika dibandingkan dengan penguat beralih. Switching Amplifier-Class D, E dan F adalah Switching amplifier. Mereka mempunyai kecekapan yang lebih tinggi, yang secara teorinya harus 100%. Ini kerana tidak ada kehilangan tenaga akibat hilangnya haba.

Apakah Penguat Kelas D?

Penguat Kelas D adalah penguat pengalihan dan ketika berada dalam keadaan 'AKTIF' ia akan mengalirkan arus tetapi mempunyai voltan hampir sifar di semua suis, oleh itu tidak ada panas yang hilang kerana penggunaan kuasa. Ketika berada dalam mod 'OFF' voltan bekalan akan melintasi yang MOSFET , tetapi kerana tidak ada arus, suis tidak menggunakan tenaga. Penguat hanya akan menggunakan kuasa semasa peralihan hidup / mati jika arus kebocoran tidak diambil kira. Penguat Kelas D yang terdiri daripada peringkat berikut:



  • Modulator PMW
  • Litar pensuisan
  • Penapis lowpass keluaran
Blok Diagram Penguat Kelas D

Blok Diagram Penguat Kelas D

Modulator PMW

Kita memerlukan blok bangunan litar yang dikenali sebagai pembanding. Pembanding mempunyai dua input, iaitu Input A dan Input B. Apabila Input A lebih tinggi dalam voltan daripada Input B, output pembanding akan menuju ke voltan positif maksimumnya (+ Vcc). Apabila Input A lebih rendah voltan daripada Input B, output pembanding akan menuju ke voltan negatif maksimumnya (-Vcc). Gambar di bawah menunjukkan bagaimana pembanding beroperasi dalam penguat Kelas-D. Satu input (biarkan terminal Input A) dibekalkan dengan isyarat yang akan diperkuat. Input lain (Input B) dibekalkan dengan gelombang segitiga yang dihasilkan dengan tepat. Apabila isyarat seketika lebih tinggi daripada gelombang segitiga, output akan menjadi positif. Apabila isyarat seketika lebih rendah dari gelombang segitiga, output menjadi negatif. Hasilnya adalah rantai nadi di mana lebar nadi berkadar dengan tahap isyarat sesaat. Ini dikenali sebagai ‘Modulasi lebar nadi’, atau PWM .

Modulator PMW

Modulator PMW

Litar Beralih

Walaupun output pembanding adalah perwakilan digital dari isyarat audio input, ia tidak mempunyai kekuatan untuk mendorong beban (pembesar suara). Tugas litar pensuisan ini adalah untuk memberikan penguatan kuasa yang cukup, yang penting bagi penguat. Litar pensuisan umumnya dirancang dengan menggunakan MOSFET. Adalah sangat penting untuk merancang bahawa litar pensuisan menghasilkan isyarat yang tidak bertindih atau jika anda menghadapi masalah kekurangan bekalan anda terus ke tanah atau jika menggunakan bekalan terpecah yang mengurangkan bekalan. Ini dikenali sebagai tembakan melalui, tetapi ia dapat dicegah dengan memperkenalkan isyarat gerbang yang tidak bertindih ke MOSFET. Masa yang tidak bertindih dikenali sebagai Waktu mati. Dalam merancang isyarat ini, kita mesti memastikan masa mati sesingkat mungkin untuk mengekalkan isyarat output distorsi rendah yang tepat tetapi mesti cukup lama untuk mengekalkan kedua MOSFET daripada melakukan pada masa yang sama. Masa MOSFET berada dalam mod linier juga mesti dikurangkan yang akan membantu memastikan bahawa MOSFET berfungsi secara serentak daripada kedua-duanya melakukan pada masa yang sama.


Untuk aplikasi ini, MOSFET kuasa mesti digunakan kerana kenaikan kuasa dalam reka bentuk. Penguat Kelas D digunakan untuk kecekapan tinggi mereka, tetapi MOSFET mempunyai diod badan terbina dalam yang bersifat parasit dan akan membiarkan arus terus bergerak ke roda semasa waktu mati. Dioda Schottky dapat ditambahkan selari dengan saluran dan sumber MOSFET untuk mengurangkan kerugian melalui MOSFET. Ini mengurangkan kerugiannya kerana diod Schottky lebih pantas daripada diod badan MOSFET memastikan bahawa diod badan tidak berlaku semasa waktu mati. Untuk mengurangkan kerugian kerana frekuensi tinggi, dioda Schottky selari dengan MOSFET adalah praktikal dan perlu. Schottky ini memastikan bahawa voltan merentasi MOSFET sebelum dimatikan. Keseluruhan operasi MOSFET dan tahap output adalah serupa dengan operasi segerak Penukar Buck . Bentuk gelombang input dan output dari litar pensuisan ditunjukkan dalam rajah di bawah.

Litar Beralih

Litar Beralih

Penapis Lulus Rendah Keluaran

Tahap akhir penguat Kelas D adalah penapis output yang melemahkan dan menghilangkan harmonik frekuensi isyarat beralih. Ini dapat dilakukan dengan susunan penapis lulus rendah biasa, tetapi yang paling umum adalah gabungan induktor dan kapasitor. Filter 2order diinginkan supaya kita mempunyai roll-off -40dB / Decade. Julat frekuensi pemotongan adalah antara 20 kHz hingga sekitar 50 kHz kerana fakta bahawa manusia tidak dapat mendengar apa-apa di atas 20 kHz. Gambar di bawah menunjukkan penapis Butterworth pesanan kedua. Sebab utama kami memilih penapis Butterworth adalah kerana ia memerlukan komponen yang paling sedikit dan mempunyai tindak balas rata dengan frekuensi pemotongan tajam.

Penapis Lulus Rendah Keluaran

Penapis Lulus Rendah Keluaran

Aplikasi penguat Kelas D

Ia lebih sesuai untuk peranti mudah alih kerana tidak mengandungi susunan pendingin tambahan. Begitu senang dibawa. Penguat kelas daya tinggi D telah menjadi standard dalam banyak aplikasi elektronik pengguna seperti

  • Set televisyen dan sistem teater rumah.
  • Elektronik pengguna dengan jumlah tinggi
  • Penguat fon kepala
  • Teknologi mudah alih
  • Automotif

Oleh itu, ini semua berkaitan dengan operasi dan aplikasi penguat kelas D. Kami harap anda mendapat pemahaman yang lebih baik mengenai konsep ini. Selanjutnya, sebarang pertanyaan mengenai konsep ini atau untuk melaksanakannya projek elektrik dan elektronik , sila berikan maklum balas anda dengan memberi komen di bahagian komen di bawah. Inilah soalan untuk anda, Apakah aplikasi penguat Kelas D?