D Sınıfı Amplifikatör Nedir? Çalışma Prensibi, Verimlilik ve OEM Tasarım Temelleri

Bir saatlik oynatmanın ardından elinizi 500 W gücünde bir hoparlörün arkasına koyun. A Sınıfı veya AB Sınıfı bir tasarım genellikle dokunulamayacak kadar sıcaktır; D Sınıfı bir amplifikatör genellikle sadece sıcaktır. Bu tek fark önemli olan şeylerin çoğunu açıklıyor.

D Sınıfı amplifikatör bir anahtarlama amplifikatörüdür. Çıkış transistörleri yüksek frekansta tamamen açık veya tamamen kapalı olarak çalıştırılır ve ses bilgisi, cihazların doğrusal çalışma noktası yerine bu darbelerin genişliği tarafından taşınır. Çıkıştaki bir LC alçak geçiş filtresi, anahtarlama taşıyıcısını soyar ve güçlendirilmiş sesi bırakır. Transistörler neredeyse hiçbir zaman doğrusal bölgede bulunmadığından, çok az enerji ısıya dönüşür: Tipik verimlilik %80 ila %95 arasındadır; buna karşılık A Sınıfı için kabaca %25-30 ve AB Sınıfı için %50-70'tir.

D Sınıfı Amplifikatör Tam Olarak Nedir?

D harfi "dijital" anlamına gelmez. Bu, amplifikatör sınıfları sırasındaki bir sonraki harftir ve D Sınıfı sahne içindeki ses yolu analogdur: bir darbe genişlik modülasyonu (PWM) işlemi, birler ve sıfırlardan oluşan bir akış değil. Modern, güçlü bir hoparlörde gerçekten dijital olan şey genellikle amplifikatörün kendisi değil, amplifikatörü besleyen DSP'dir.

Tipik bir D Sınıfı güç amplifikatörü modülü beş fonksiyonel blok içerir:

• Darbe genişliği modülatörü - gelen sesi yüksek frekanslı bir üçgen taşıyıcıyla karşılaştırır ve görev döngüsü anlık sinyal seviyesini takip eden bir kare dalga üretir.
• Kapı sürücüsü ve MOSFET çıkış aşaması - yarım köprü olarak düzenlenmiş veya daha yüksek güçte tam köprü (BTL) konfigürasyonu olarak düzenlenmiş besleme raylarını birkaç yüz kHz'de anahtarlar.
• LC çıkış filtresi - darbe dizisinin ortalamasını bir ses dalga biçimine geri döndürür ve anahtarlama kalıntısını sürücüden uzak tutar.
• Geri bildirim ağı - çıktıyı örnekler ve hataları düzeltir; bu, temiz bir D Sınıfı tasarımı sert bir tasarımdan ayıran şeydir.
• Anahtarlamalı güç kaynağı - genellikle bir PFC ön uç artı profesyonel modüllerde bir LLC rezonans aşaması, rayı geniş bir AC giriş aralığında sabit tutar.

A - PFC ve LLC rezonans güç kaynağı; B - PWM modülatörü ve kapı sürücüsü; C - MOSFET çıkış aşaması; D - Geri beslemeli LC çıkış filtresi.

D Sınıfı Amplifikatör Adım Adım Nasıl Çalışır?

1. Giriş koşullandırma. Hat veya dengeli giriş arabelleğe alınır ve DSP donanımlı modüllerde güç aşamasından önce EQ, geçiş, sınırlama ve gecikmeden geçer.
2. Modülasyon. Bir karşılaştırıcı, sesi bir üçgen taşıyıcıyla karıştırır. Yüksek sesli pasajlar geniş darbeler üretir; sessizlik, filtrenin ortalamasının sıfır olduğu %50'lik bir görev döngüsü üretir.
3. Anahtarlama. Kapı sürücüsü, MOSFET'leri ölü zaman ekleyerek sert bir şekilde açıp kapatır, böylece yarım köprüdeki her iki cihaz da aynı anda çalışmaz.
4. Yeniden yapılanma. LC filtresi sesi geçirir ve kesme frekansı 20 kHz'in çok üzerinde ancak anahtarlama frekansının çok altında olacak şekilde taşıyıcıyı bloke eder.
5. Hata düzeltme. Geri bildirim, çıkışın ölçekli bir kopyasını modülatöre geri gönderir, distorsiyonu azaltır ve terminallerdeki sönümleme faktörünü iyileştirir.

Sonucun temiz mi yoksa kaba mı göründüğüne iki ayrıntı karar verir: frekans değiştirme ve döngü tasarımı. Anahtarlama frekansını yükseltmek filtreyi küçültür ve yüksek frekans davranışını iyileştirir, ancak anahtarlama kaybını ve EMI'yi artırır. Ön filtre geri bildirimi basit ancak yüke duyarlıdır; Filtre sonrası geri bildirim, filtrenin kendi hatalarını düzeltir ve 4 ohm veya 8 ohm yüklere karşı düz kalması gereken modüllerde standarttır.

D Sınıfı ve A Sınıfı, AB ve H Sınıfı: Aslında Ne Değişiyor?

Sınıf bir kalite derecelendirmesi değildir. Çıkış cihazlarının nasıl davrandığını ve tek seçeneğin verimliliği, ısıyı, kabin boyutunu ve güç kaynağı maliyetini nasıl artırdığını açıklar.

Boşluk hızla birleşir. %90 verimle, 1000 W'lık bir modül yaklaşık 110 W'ı ısıya dönüştürür; %55'te aynı çıkış, 800 W'tan fazla ısı anlamına gelir. Fansız kalıplanmış bir kabin ile zorlamalı soğutmalı bir raf ünitesi arasındaki fark budur.

D Sınıfı bir zamanlar EMI, yüke bağlı frekans tepkisi ve bandın tepesine yakın daha yüksek distorsiyon nedeniyle reddedildi. Bu şikayetler düşük anahtarlama frekanslarından ve ön filtre geri bildirimlerinden kaynaklanıyordu ve büyük ölçüde ortadan kaldırıldı. Bugün sınıf etiketinden daha önemli olan şey uygulamadır: döngü topolojisi, anahtarlama frekansı, güç kaynağı kalitesi ve termal tasarım.

Güçlendirilmiş Hoparlör veya Subwoofer'da D Sınıfının Ait Olduğu Yer

OEM üreten aktif hoparlörler için kararı genellikle kabin verir. Bir sütun hoparlöründe veya kalıplanmış iki yollu bir kutuda, doğrusal bir besleme ve büyük bir soğutucu için yer yoktur; bu nedenle, örneğin düşük frekanslı sürücüye 400 W ve yüksek frekanslı sürücüye 100 W sağlayan tek bir anahtarlama panosu pratik cevaptır. Aynı mantık, bir modülün dört rakamlı watt değerini fan olmadan 8 ohm'luk bir yüke itebildiği BTL subwoofer kanalları için de geçerlidir.

Üç modül ailesi bu alanın çoğunu kapsıyor:

EON520: LP400W HP100W PFC LLC Rezonans Geniş Gerilim Sınıfı D Güç Amplifikatörü Modülü ● PFC LLC ile Yüksek Verimli Anahtarlamalı Güç Kaynağı Rezonans: 800W ● Kendinden Uyarlanabilir Geniş Gerilim Girişi: 100V-240V ● Orta ve Düşük Frekanslı Güç Amplifikatörü: CLASS D 40... Ürünü Görüntüle →

EON522SUB: LP 500W/4ohm LLC Rezonans Aktif Subwoofer Güç Amplifikatörü Modülü ●LLC Rezonanslı Yüksek Verimlilik ve Yüksek Güvenilirlik Anahtarlama Güç Kaynağı: 800W ●Bas Amplifikatörü: CLASS D 500W-4 Ohm ●U-şekilli Alüminyum Radyatör, Kararlı Güç Çıkışı, ... Ürünü Görüntüle →

EON521 1500:LP 1500W/8ohm Pro Audio BTL Subwoofer Güç Amplifikatörü Modülü ●LLC Rezonanslı Yüksek Verimlilik ve Yüksek Güvenilirlik Anahtarlama Güç Kaynağı: 1800W ●BTL Güç Amplifikatörü: CLASS D 1500W-8 Ohm ●U-şekilli Alüminyum Radyatör, Kararlı Güç Çıkışı... Ürünü Görüntüle →

Modülün dönüştürücüyle eşleştirilmesi, eşleşen güç kadar önemlidir. İki yönlü bir modül, alçak geçişli bir kanalı yüksek geçişli bir kanalla eşleştirir ve HF sürücünüze uygun bir geçiş noktası bekler; Bir subwoofer modülü, bant sınırlı bir giriş ve buna göre tasarlandığı yük empedansını bekler. Uyumsuz empedans ve geçiş noktaları, D Sınıfı bir modülün tezgahta iyi ölçüm yapmasının ve kabin içinde yanlış ses çıkarmasının en yaygın nedenidir.

D Sınıfı Bir Modül Belirtmeden Önce Kontrol Edilmesi Gerekenler

Gerçekte kullandığınız yükte verimlilik

Veri sayfaları, tek bir çalışma noktasında en yüksek verimliliği belirtir. Nominal gücün %10 ila %100'ü boyunca ve 4 ohm, 8 ohm ve köprülü yüklerde eğri isteyin, çünkü yük empedansı düştükçe verim düşer.

THD N ve artık gürültü

%0,05 THD N veya daha düşük, modern bir modül için normal bir hedeftir. Sessiz bir dinleme odasında artık gürültü, distorsiyondan daha önemlidir; bu nedenle, yalnızca başlık rakamı yerine ağırlıklandırılmamış gürültü tabanını kontrol edin. Topolojilerin daha geniş bir karşılaştırması için, amplifikatör sınıfı kılavuzu A, AB, D ve H'yi yan yana kapsar.

Anahtarlama frekansı, EMI ve ölü zaman

Daha yüksek anahtarlama frekansı, daha küçük bir filtre ve daha iyi yüksek frekans performansı anlamına gelir, ancak daha sıkı ölü zaman kontrolü ve daha dikkatli PCB düzeni anlamına gelir. Modül bir radyo alıcısının veya kablosuz mikrofon alıcısının yanına yerleştirilecekse iletilen ve yayılan EMI verilerini isteyin.

Güç kaynağı topolojisi ve koruması

PFC plus LLC rezonansı, geniş voltajda çalışma ve stabil raylar için olağan cevaptır. Aşırı akım, aşırı gerilim, DC ofseti ve termal korumanın dahil olduğunu doğrulayın ve yalnızca nominal şebeke yerine voltaj kesintisinde ne olduğunu kontrol edin.

Standart bir parça kabine, yüke veya DSP özellik listesine uymadığında pratik yol mevcut platformu uyarlamaktır: özel amplifikatör modülü geliştirme sıfırdan yeni bir amplifikatör tasarlamak yerine genellikle kanıtlanmış bir güç aşamasından başlar ve çıkış kanallarını, EQ modlarını ve arayüzü ayarlar.

D Sınıfı Amplifikatör SSS