Підсилювачі класу «Д»

1. Загальні відомості.
2. Структурні схеми підсилювачів класу Д.
3. Структурні схеми широтно-імпульсних модуляторів.
4. Підсилювачі імпульсних сигналів.
5. Ключовий підсилювач потужності.

1. Загальні відомості.

Недоліком підсилювачів класу А, АВ і В (лінійнійний режим роботи) є залежність їх ККД (<30%) від рівня підсилювального сигналу. Це пояснюється тим, що при малих амплітудах підсилювального сигналу трапляються значні втрати в підсилювальних елементах (далі ПЕ) потужних каскадів, коли вони працюють в лінійних режимах.

Підсилювачі класу Д, ПЕ яких працює в ключовому режимі, мають більш високі енергетичні показники. Їхній ККД залежить від втрат в ПЕ у відкритому і закритому стані, які незначні у порівнянні з втратами в лінійному рішенні. ККД таких підсилювачів з харошими імпульсними характеристиками ПЕ досягає 95-100% також при підсиленні звукових сигналів.

Але підвищення ККД підсилювачів класу Д відбувається за рахунок погіршення інших показників.

По-перше – підсилювальний сигнал необхідно промодулювати, перетворювати його в імпульси прямокутної форми, якими легко керувати електронними ключами (потужніми вихідними транзисторами), а це ускладнює схему підсилювача, погіршуючи його надійність і підвищує вартість).

По-друге – ключовий режим ПЕ сприяє збільшенню нелінійних спотворень підсилювального сигналу, що потребує застосування додаткових фільтрующих пристроїв, а це підвищує масу і вартість підсилювача.

По-третє – модульовані сигнали являють собою прямокутні імпульси однакової амплітуди але різної тривалості (рис. 2), мають широкий спектр частот, тому попередні каскади підсилювачів класу Д повинні бути достатньо широкосмугові, для забезпеченнямінімальних спотворень викривлень форми промодульованих імпульсних сигналів. А це також ускладнює схему підсилювача.

По-четверте – перехід ПЕ з відкритого стану в закритий та навпаки потужного закінчення каскаду, в якому комутується значний струм, супроводжується помітними перехідними процесами, що впливають на роботу попередніх каскадів підсилення. Це вимагає додаткових засобів захисту цих каскадів від впливу струмів комутації ПЕ кінцевого каскаду, що працює в ключовому режимі, за допомогою ланцюгів розвязки, що складаються з оптопар.

Таким чином, значне підвищення ККД підсилювачів класу Д у порівнянні з класами підсилення АВ та В досягається за рахунок ускладнення їх схемотехніки, деякого зниження їх надійності та погіршення частотних та лінійних властивостей.

2. Структурні схеми підсилювачів класу Д.

	наван-таження

  ФНЧ

ключовий підси-лювач

Рис. 1.

Так як для керування транзисторами окінцевого каскаду підсилювача потужності класу Д, що працюють в ключовому режимі, потрібні прямокутні імпульси, то підсилювальний гармонійний сигнал, що подається на вхід підсилювача, перетворюється за допомогою ШІМ-а в прямокутні імпульси однакової амплітуди, але різної тривалості. Джерелом сигналу та навантаженню характерізовані раніше, а інші ланки структурної схеми не такі як у підсилювачів гармонійного сигналу, тому їх необхідно охарактеризувати.

3 Структурні схеми широтно-імпульсних модуляторів.

При перетворенні підсилювального сигналу в імпульси однакової амплітуди прямокутної форми, тривалість яких змінюється у відповідності зі зміною миттєвих значень сигналу, з метою зменшення спотворень, частота слідування імпульсів повинна вибиратися в 5 разів більше максимальної частоти підсилювального сигналу f≥ 5 f макс., а амплітуда повинна підтримуватися постійною.

Згідно закону ШІМ-ції середнє значення прямокутних імпульсів, що отримані в результаті модуляції, представляють собою підсилювальний сигнал (штрих-пунктирна лінія).

Рис. 2.

Дата добавления: 2014-01-07