¿Qué es un amplificador clase D?
Un amplificador de conmutación o amplificador clase D es un amplificador electrónico el cual, en contraste con los amplificadores clase AB cuyos transistores de potencia operan en modo lineal (región activa), usa el modo conmutado de los transistores (corte y saturación) para regular la entrega de potencia. Por lo tanto, el amplificador se caracteriza por una gran eficiencia (pequeñas pérdidas de energía), y esto trae consigo menos disipadores de calor y potencia, reduciendo el peso del amplificador gracias al circuito integrado IRS2092.
Además, si se requiere una conversión de voltaje, la alta frecuencia de conmutación permite que los transformadores de audio estorbosos sean reemplazados por pequeños inductores. Los filtros LC suavizan los pulsos y restauran la forma de la señal en la bocina.
Descripción
1. Forma: Rectangular
2. Color: Metálico
3. Medidas:
- Largo: N/A
- Ancho: N/A
- Alto: N/A
4. Peso: 700 gr
5. Material: Acero
6. Con que partes cuenta: N/A
Características
1. Temperatura de trabajo mínima: N/A
2. Temperatura de trabajo máximo: N/A
3. Modelo: DAMP-400WX1
4. Potencia de salida: 400W RMS
5. Número de canales: 1 Canal
6. Voltaje de alimentación mínima: N/A
7. Voltaje dealimentación máxima: N/A
8. Voltaje de alimentación operativo: N/A
9. Corriente de salida: N/A
10. Resistencia: N/A
10. Tipo de señal: Estéreo
Ventajas
Aplicaciones
Importante:
sgemx te ofrece este excelente amplificador clase D con 400W RMS a 1 canal estéreo.
Ahora conozcan más acerca de este tipo de amplificadores.
Conceptos básicos de la clase D
El amplificador clase D adopta un enfoque diferente y, en cambio, funciona de manera muy similar a una fuente de alimentación conmutada (Figura 2).
Figura 2: Un amplificador clase D convierte la entrada analógica en una forma de onda PWM para activar o desactivar por completo los interruptores con transistor de efecto de campo (FET). El filtro de paso bajo de salida recupera la forma de onda analógica en el altavoz.
El amplificador clase D convierte la señal analógica de entrada en una forma de onda con modulación por ancho de pulsos (PWM). La forma de onda PWM activa y desactiva completamente la etapa de salida del FET en contrafase para cada impulso. Cuando uno de los FET está encendido, la corriente que lo atraviesa es alta, pero el voltaje es muy bajo, por lo que la potencia solo se disipa durante las breves transiciones entre el estado de encendido y apagado. Del mismo modo, cuando el FET está apagado, el voltaje a través de este es alto, pero la corriente es prácticamente igual a cero. Una vez más, no hay disipación de potencia, excepto en las transiciones de estado.
La conversión de la forma de onda analógica en una forma de onda PWM se realiza mediante la aplicación de la forma de onda analógica a una entrada de un comparador, mientras que una forma de onda de triángulo o rampa, a la frecuencia de conmutación deseada, se aplica a la otra entrada (Figura 3). La traza superior representa la forma de onda de entrada, en este caso una onda sinusoidal de 10 kilohercios (kHz), que se aplica a una entrada de un comparador. La traza central es una onda triangular de 250 kHz que se aplica a la otra entrada del comparador. La salida del comparador es la forma de onda PWM que se muestra en la traza inferior. El ancho de pulso varía con la amplitud de la señal de entrada.
Figura 3: La creación de una señal PWM desde la entrada analógica requiere la señal de entrada (superior) y una función de triángulo o rampa (central). Ambas se aplican a las entradas de un comparador para producir una señal PWM con anchos de pulso que varían según la amplitud de la señal de entrada (inferior).
La salida de la etapa de potencia en contrafase del FET también es una señal PWM. Se aplica a un filtro simple de paso bajo de inductor y capacitador (LC) para recuperar la forma de onda analógica amplificada. La frecuencia de la onda triangular tiene que ser mucho más alta que la frecuencia de la esquina del filtro de paso bajo.
Una alternativa a la PWM es la modulación por densidad de pulsos (PDM). La PDM utiliza una serie de pulsos rectangulares de corta duración, cuya densidad varía en función de la amplitud de entrada analógica. Para generarla, se utiliza la modulación sigma-delta.
Los voltajes de bus afectan la ganancia del amplificador clase D. Si bien tiene un factor de rechazo a fuente de alimentación deficiente, se corrige mediante el uso de retroalimentación alrededor del amplificador. Esto se muestra en el diagrama de bloques de la Figura 2, donde la retroalimentación se toma de la entrada del filtro.
El beneficio clave del amplificador clase D es su alta eficiencia de aproximadamente 90 %. Este es mucho mejor que su rival analógico más cercano, el amplificador clase AB, con una eficiencia de 50 a 70 %.
La alta eficiencia permite un tamaño físico más pequeño y, posiblemente, la eliminación de disipadores térmicos y ventiladores de enfriamiento. Cuando se aplica en dispositivos portátiles, una mayor eficiencia significa una mayor duración de la batería. La eficiencia varía directamente con los niveles de potencia de salida y se reduce con la disminución de potencia.
Topologías de amplificadores clase D
Existen dos topologías generalmente utilizadas para los amplificadores clase D: la más simple de las dos es el circuito de medio puente que se muestra en la Figura 4.
Figura 4: Las dos topologías generalmente utilizadas para la clase D son la configuración de medio puente y de puente completo.
La topología de puente completo, denominada carga ligada en puente (BTL), ofrece la ventaja de una potencia de salida más alta para los mismos voltajes de alimentación que la configuración de medio puente. El medio puente tiene la entrada del filtro que oscila entre los rieles de alimentación positivos o negativos, mientras que el circuito BTL tiene la carga entre los rieles positivos y negativos, que duplica simultáneamente el voltaje aplicado a la carga y, por lo tanto, cuadruplica la salida de potencia. El funcionamiento BTL también permite el uso de una sola fuente de alimentación unipolar.
