Блок питания для усилителя класса d как выбрать

Обновлено: 05.07.2024

Серия AS состоит из интеллектуальных решений по мощности аудиоусилителей, разработанных для высококонкурентных потребительских и профессиональных аудиоприложений. Ключевыми отличительными качествами модулей серии AS являются отличное качество звука, надежность, удобство использования, гибкость и широкий набор функций.

Серия ASX

Поднимите воспроизведение звука на новый уровень с серией ICEpower ASX. Эти сверхкомпактные и легкие аудиоусилители класса D со встроенными источниками питания разработаны как высококонкурентные модули с точки зрения низкой стоимости и тщательно подобранных функций. Четыре модуля серии ASX можно комбинировать в качестве строительных блоков приложений для создания разнообразных 1-8-канальных аудиоприложений в потребительских или профессиональных аудиопродуктах.

Усилители класса D, что они из себя представляют и что они могут сделать для вас

Усилитель мощности звука играет важную роль в каждой системе, генерирующей слышимый звук. В течение десятилетий усилители производились с использованием аналоговых (класса А и АВ) конструкций, которые очень неэффективны и приводят к созданию объемных, тяжелых и довольно дорогих изделий. Инновационный цикл аналогового преобразования мощности звука достиг своей зрелости, и вряд ли в нем можно сделать какие-либо инновации. Здесь в игру вступают усилители класса D. Технологии коммутации или усилителей класса D находятся только в начале своего развития. Эти технологии обладают большим потенциалом для обеспечения гораздо более высокой эффективности и качества звука, что делает аудиопродукты более надежными, более качественными, меньшими по размеру и с более низкими затратами.

Вместо линейного регулирования мощности, используемого в усилителях класса AB, что приводит к потерям энергии в силовых транзисторах, в усилителях класса D используются переключающие транзисторы, которые работают только в два этапа — «включено» или «выключено». На транзисторе почти не происходит потерь энергии, и почти вся мощность передается на преобразователь. В то время как аудиоусилители, использующие технологии класса D, только зарождаются, технологии класса D фактически существуют уже несколько десятилетий. До 1990-х годов их конструкция и интеграционные характеристики не были доведены до уровня, необходимого для достижения высоких характеристик в качественном аудио и Hi-Fi приложениях. Только в 1990-х годах полупроводниковые и цифровые технологии развились достаточно далеко, чтобы сделать возможным усовершенствование технологий класса D. Компания ICEpower стала пионером в разработке новых технологий для улучшения усилителей класса D и доведения качества звука до уровня, приемлемого для меломанов и взыскательных профессионалов. Это позволило впоследствии ввести модули мощности усилителя для широкого спектра аудиоприложений; Активные динамики для живого и домашнего прослушивания, сверхлегкие басовые и гитарные усилители, энергоэффективные сабвуферы и многоканальное аудио для коммерческих и жилых помещений

Аудиоусилители

Что можно сделать с аудиоусилителем ICEpower

Дни скрипящего звука из настенного домофона, который выглядит устаревшим лет на двадцать, прошли. Выделить свой лучший аудиоусилитель для комнаты для прослушивания или гостиной, ограничивая себя радиочасами в спальне, — это дело прошлого. За последние двадцать лет дома стали все чаще строить так, чтобы провода громкоговорителей шли в каждую комнату дома. Первоначально это было сделано с помощью больших и неэффективных усилителей звука класса AB с большими и тяжелыми тороидальными трансформаторами. Для передачи звука по всему дому требовалось огромное количество выделенного пространства в стойке, которое потребляло много энергии, даже в режиме ожидания.

С лучшими на сегодняшний день усилителями класса D то, что раньше занимало четыре места в стойке, сто фунтов и выделялось достаточно избыточного тепла, чтобы обогреть ваш подвал, теперь может быть достигнуто в высокоэффективном усилителе мощности, занимающем одну стойку.
С современной обработкой и DSP в сочетании с лучшими усилителями класса D вам даже не нужно несколько предусилителей или процессоров, вы даже можете иметь один процессор для воспроизведения звука всей семьей.Эффективность усилителей мощности класса D позволяет производителям совмещать обработку звука с аудиоусилителем в одном корпусе, не беспокоясь о том, что избыток повлияет на производительность любого из них. Импульсный источник питания, в целом повышая эффективность по сравнению с тороидальными трансформаторами, может оказать наибольшее влияние, просто будучи меньше и легче, чем традиционный тороидальный источник питания. Преимущества меньшего размера очевидны, позволяя производителям разместить больше силовых модулей усилителя или больше функций в одном и том же пространстве. Преимущества снижения веса более легких импульсных блоков питания менее очевидны для продуктов, которые устанавливаются и, вероятно, никогда не перемещаются, но, тем не менее, значительны. Легкие импульсные блоки питания означают, что корпус обычно может быть изготовлен из менее громоздкого материала. Значительная экономия веса снижает прочность, необходимую для транспортных коробок, и снижает стоимость самой доставки. Все это приводит к значительной экономии средств производителя, дилера и самого конечного потребителя.

Многоканальное аудио для дома

С лучшими на сегодняшний день усилителями класса D то, что раньше занимало четыре места в стойке, сто фунтов и выделялось достаточно избыточного тепла, чтобы обогреть ваш подвал, теперь может быть достигнуто в высокоэффективном усилителе мощности, занимающем одну стойку.
С современной обработкой и DSP в сочетании с лучшими усилителями класса D вам даже не нужно несколько предусилителей или процессоров, вы даже можете иметь один процессор для воспроизведения звука всей семьей. Эффективность усилителей мощности класса D позволяет производителям совмещать обработку звука с аудиоусилителем в одном корпусе, не беспокоясь о том, что избыток повлияет на производительность любого из них. Импульсный источник питания, в целом повышая эффективность по сравнению с тороидальными трансформаторами, может оказать наибольшее влияние, просто будучи меньше и легче, чем традиционный тороидальный источник питания. Преимущества меньшего размера очевидны, позволяя производителям разместить больше силовых модулей усилителя или больше функций в одном и том же пространстве. Преимущества снижения веса более легких импульсных блоков питания менее очевидны для продуктов, которые устанавливаются и, вероятно, никогда не перемещаются, но, тем не менее, значительны. Легкие импульсные блоки питания означают, что корпус обычно может быть изготовлен из менее громоздкого материала. Значительная экономия веса снижает прочность, необходимую для транспортных коробок, и снижает стоимость самой доставки. Все это приводит к значительной экономии средств производителя, дилера и самого конечного потребителя.

Усилители музыкальных инструментов

Традиционно в усилителях музыкальных инструментов для баса и гитар использовались большие и тяжелые тороидальные трансформаторы в сочетании с лампами или выходными секциями класса AB. Лучшие по звучанию, самые мощные усилители для бас-гитары весили от 40 до 80 фунтов. Сегодня, с появлением импульсного источника питания и новейших и лучших усилителей класса D, басисты могут наслаждаться громкостью и качеством звука в усилителе мощности, который весит в десять раз меньше тех гигантских предков прошлого. Усилитель, который может поместиться в переднем кармане сумки для концерта, — чудесная вещь. Небольшие размеры и малый вес имеют и другие преимущества, особенно в сочетании с новейшей технологией неодимовых драйверов. Восьмикилограммовый усилитель мощности в сочетании с сорокафунтовой колонкой, которая может не отставать от старой СВТ, и стофунтовой «холодильной» колонкой превращает то, что когда-то было несколькими поездками туда и обратно из машины на сцену, можно было сделать в одна поездка!

Что касается усилителей и гитар класса D, то это не было любовью с первого взгляда. Компрессия и искажения, создаваемые лампами в традиционном гитарном усилителе, всегда были ключевыми для звука рок-н-ролла и оставляли мало места для импульсных источников питания и даже для лучших усилителей класса D.В то время как это искажение остается ключевым для некоторых из лучших исторических гитарных звуков, современные технологии привели к разработке новой высокоэффективной цифровой обработки сигналов, которая позволила умелым разработчикам моделировать эти традиционные ламповые звуки с поразительно высоким уровнем точности. . Что это означает для гитаристов и усилителей класса D? Это означает, что гитаристы больше не ограничены одним усилителем, который они могут установить на сцене. Это возможность выбрать лучший усилитель для каждой песни! Важно для достижения этого превосходного качества звука от усилителя мощности. Мощный, но прозрачный усилитель необходим, чтобы получить максимальную отдачу от всей тяжелой работы, которая потребовалась для правильного моделирования этих исторических гитарных усилителей. Лучшие усилители класса D прозрачны, не придают звуку индивидуальности, что делает их идеально подходящими для воплощения этих методов моделирования в жизнь.

Усилители класса D для коммерческого использования

Коммерческое аудио имеет много общего с многоканальным аудио для дома, но в то же время может быть более сложным и несколько проще. Коммерческие аудиоусилители прошлого не всегда были ориентированы на производительность. Учитывая, как правило, более низкое качество акустических технологий, используемых в таких местах, как продуктовые магазины или торговые центры, количество каналов и стоимость обычно имели приоритет над качеством звука и мощностью, поэтому усилители мощности больше предназначались для выполнения работы с наименьшими возможными затратами. Современные технологии коммерческих аудиодинамиков прошли долгий путь, в некоторых случаях с использованием 2-х или 3-х полосных динамиков. С этим пришла необходимость в аудио усилителе, чтобы наверстать упущенное. Лучшие усилители класса D соответствуют потребностям коммерческого аудио во многих отношениях.

Новые экологические инициативы, такие как сертификация LEED, означают, что эффективность проектирования должна быть достигнута повсюду. Дело не только в том, насколько эффективно отопление и охлаждение здания, но и во всей потенциальной потребляемой мощности. Здание, которому требуется 128 аудиоканалов с несколькими старыми, неэффективными усилителями мощности, не только будет потреблять много энергии во время работы, но и тратить много энергии впустую и в ожидании активации. Лучшие усилители класса D и импульсные блоки питания могут потреблять полватта или меньше в режиме ожидания, ожидая активации. Старые усилители мощности с традиционной технологией будут тянуть много раз. Коммерческое аудио иногда основано на усилителях мощности с постоянным напряжением 70 В или 100 В. С силовыми модулями усилителя, способными питать эти выходы в качестве прямого привода, потери энергии и качества звука, связанные с использованием повышающих трансформаторов, которые были необходимы для питания этих систем, могут уйти в прошлое. Более того, лучшие усилители класса D, изготовленные с использованием новейшей технологии аудиоИС, означают, что вам не нужно хранить или покупать специальные усилители мощности для каждого варианта использования. Раньше компании требовалась версия на 70 В, версия на 100 В и версия с низким импедансом одного и того же усилителя для поддержки всех вариантов использования. Теперь коммерческий аудиоусилитель, основанный на лучших на сегодняшний день усилителях класса D, может работать с высоким импедансом при напряжении 70 В и 100 В и воспроизводить звук с низким импедансом в одном SKU, что позволяет одному продукту работать с самыми разными вариантами использования.

Да, я любитель видео. Вы, наверное, слышали, как один из нас (не я) неуважительно преуменьшает вездесущую область акустической инженерии, говоря, что «это просто звук». Эта статья о звуке, но пока не активируйте свои щиты. Я на твоей стороне. опытный руководитель проекта аудиосистемы с соотношением сигнал/шум CD-качества и неизмеримыми гармоническими искажениями. Хотя я изначально запрограммирован обновлять свою память со скоростью 30 кадров в секунду (или мой разум пуст), я действительно иногда отправлялся в это самое священное из царств в поисках большего динамического диапазона.

Сегодня аудио — это больше, чем динамический диапазон или полное гармоническое искажение (THD). Это также о власти. больше за меньшие деньги. Аудиосистемы класса D зарекомендовали себя как практичный выбор, независимо от того, требуется ли вам больше мощности звука от небольшой системы или больше мощности звука от небольшой батареи.

Классы усилителя

Существует пять "классов" усилителей: A, B, AB, C и D. Чтобы понять, куда мы идем, полезно знать, где мы были. Давайте рассмотрим. Усилитель класса А представляет собой традиционный полностью линейный усилитель с активными элементами схемы, смещенными в их линейную рабочую область. Это означает, что область должна иметь достаточный диапазон напряжения, чтобы охватить весь динамический диапазон — амплитуду — входящего сигнала, чтобы воспроизвести его без клиппирования или сжатия в любом из крайних значений. По этой причине выходное напряжение источника питания усилителя должно равняться примерно 200% ожидаемого максимального размаха выходного сигнала.Амплитуды сигналов, достигающие нелинейной области, искажаются. Этот метод работы чистый, но неэффективный. Усилители класса А редко превышают 20 % эффективности с точки зрения потребляемой мощности (преобразованной в тепло) по сравнению с мощностью, подаваемой на нагрузку.

Усилители класса B несколько более эффективны за счет использования двух приводных элементов, работающих в двухтактной конфигурации. При положительном отклонении сигнала верхний элемент подает питание на нагрузку, а нижний выключен. Во время отрицательных отклонений сигнала происходит обратное действие. Это повышает эффективность работы, но страдает от нелинейной области включения и выключения, создаваемой там, где элементы драйвера переключаются из своего состояния ВКЛ в состояние ВЫКЛ. Эта ошибка переключения создает состояние, обычно называемое перекрестным искажением.

Усилители класса AB в значительной степени устраняют перекрестные искажения, сочетая лучшие характеристики обоих классов. Двухтактные драйверы тщательно смещены чуть выше их полностью выключенного состояния, чтобы переход между драйверами был более плавным. Поэтому каждый драйвер никогда не отключается полностью. Это уменьшает большую часть перекрестных искажений за счет эффективности. Сеть смещения с температурной компенсацией требуется в непосредственной близости от устройств вывода. Усилитель AB все же более эффективен (60 - 65%), чем усилитель класса A. Тем не менее, показатели эффективности усилителя обычно получаются при использовании устойчивых синусоидальных тонов с низким коэффициентом амплитуды. Если принять во внимание коэффициент амплитуды (отношение пикового сигнала к среднеквадратичному сигналу) реальных сигналов, эффективность классов A или AB падает в лучшем случае до 20 %.

Усилители класса C со смещением на уровне отсечки или ниже обычно используются для определенных типов радиочастотной передачи, но редко используются в аудиоприложениях. Поэтому в этой статье мы не будем останавливаться на классе C.

D НЕ равно цифровому

Усилители класса D не являются цифровыми в полном смысле этого слова. Они не управляются напрямую когерентными двоичными данными. Они действуют в цифровой форме, поскольку выходные драйверы работают либо в полностью включенной области, либо в полностью выключенной области. Думайте об усилителях класса D как о импульсном источнике питания, но со звуковыми сигналами, модулирующими действие переключения.

Импульсный источник питания использует широтно-импульсную модуляцию (ШИМ) для управления рабочим циклом включения/выключения силовых переключающих транзисторов, обеспечивающих питание нагрузки. Эффективность высока, потому что во время проводимости на ключевом транзисторе мало падения напряжения. Это означает очень низкое рассеивание мощности в коммутаторе, в то время как практически вся мощность передается на нагрузку. В течение периода ВЫКЛ ток практически отсутствует. Качество и скорость устройств MOSFET (полупроводниковый полевой транзистор с металлическим оксидом) привели к созданию компактных, эффективных высокочастотных источников питания. Импульсные источники питания более эффективны на высоких частотах. При более высоких рабочих частотах компоненты могут становиться меньше, а блок питания становится очень компактным для подаваемой мощности. Кроме того, компоненты выходного фильтра могут быть намного меньше. Сегодня частоты переключения свыше 1 МГц не редкость. Но, как вы, наверное, знаете, импульсные источники питания создают значительный шум.

Какое это имеет отношение к звуку? Аудиосигналы можно использовать для модуляции системы ШИМ для создания мощного аудиоусилителя при номинальном напряжении с использованием небольших компонентов. Звук класса D использует фиксированную высокочастотную несущую, имеющую импульсы, ширина которых варьируется в зависимости от амплитуды сигнала. Усилители класса D достигают КПД до 90%. Это имеет большое значение для портативных приложений, использующих питание от батареи. Срок службы портативных аудиоустройств класса D с питанием от батарей может быть увеличен в 2,5 раза и более.

Сейчас становится проблемой экономия электроэнергии. Оборудование, использующее системы класса D, значительно экономит рабочую мощность. Для оборудования с ограниченным бюджетом мощности или доступным диапазоном напряжения класс D может выполнить работу без перепроектирования блоков питания для большего запаса сигнала. Звучит как система, чреватая низкой производительностью? Думаю, вы будете приятно удивлены качеством. Давайте подробнее рассмотрим, как это работает.

Пора заглянуть под капот

В наиболее распространенной реализации амплитуда входящего аудиосигнала сравнивается с треугольным сигналом, работающим на предполагаемой частоте переключения. Схема компаратора переключает свой выход на высокий или низкий уровень в зависимости от порога входящего звука в зависимости от эталонной амплитуды и частоты треугольной волны. Когда звуковой сигнал поднимается выше порога компаратора, компаратор включается и остается включенным в течение времени, в течение которого звук превышает опорный уровень, создавая таким образом широкую положительную ширину импульса. И наоборот, когда звуковой сигнал ниже опорного уровня компаратора, отрицательная часть рабочего цикла выходного импульса шире. Обратитесь к рисунку 1, чтобы увидеть это соотношение.

Некоторые описывают этот метод преобразования как 1-битный аналого-цифровой преобразователь. Большим преимуществом этого метода преобразования является линейность. Отношение амплитуды звука к импульсам переменной ширины в этой системе совершенно линейно. Эта последовательность импульсов с фиксированной частотой становится несущей для звука.

Выходы компаратора подключаются к схеме управления затвором выходных МОП-транзисторов. Обычно компаратор имеет комплементарные выходы и управляет двумя наборами транзисторных переключателей с «тотемным полюсом». Эта конфигурация вместе с точкой подключения громкоговорителя описывает топологию выходного привода, известную как конфигурация «H» или «мостовая» нагрузка. На рис. 2 показана более упрощенная схема топологии класса D.

Рис. 2. Топология класса D

Последний и не менее важный раздел — это выходной фильтр. В большинстве конструкций класса D используется схема фильтра Баттерворта из-за простоты и низкой стоимости. Выходной фильтр необходим для фильтрации нижних частот или интеграции изменяющегося рабочего цикла импульса несущей в исходный аудиоконтент при ослаблении (поглощении) несущей частоты переключения. Выбор значений компонентов фильтра очень важен для достижения максимальной эффективности.

Динамический диапазон достигается выбором частоты переключения несущей. Рекомендуется коэффициент, по крайней мере, в 12 раз превышающий верхнюю частоту среза звука. Это означает, что минимальная частота переключения будет около 250 кГц. В состоянии покоя (нет сигнала) рабочий цикл частоты переключения составляет 50 % или равномерно распределяется между ВКЛ и ВЫКЛ. Интересно, что состояние отсутствия входного сигнала является наиболее напряженным для конструкции класса D. Положительные пики сигнала управляют рабочим циклом в одном направлении, а отрицательные пики управляют им в противоположном направлении. Таким образом, чем выше частота переключения, тем больше «бит» разрешения доступно для воспроизведения сигнала.

Интересно. Как насчет качества?

Усилители класса D подвергались критике за более низкое качество, чем системы класса AB, и их использование ограничено приложениями с более низкими характеристиками, такими как системы громкой связи. Благодаря недавним достижениям в области силовых полупроводниковых устройств и необходимости повышения эффективности при питании от батарей интерес к классу D возрождается. Теперь можно разработать конструкцию класса D, которая может конкурировать с большинством усилителей AB. Например, взгляните на частотную характеристику системы класса D от Extron на рис. 3. Теперь сравните его отношение сигнал/шум с типичным усилителем класса AB (рис. 4 и 5). Обратите внимание на близость производительности между двумя классами, в то время как конструкция Extron выдает на 67 % больше мощности при той же нагрузке. Наконец, на Рисунке 6 показаны очень достойные характеристики полного гармонического искажения (THD), которые вполне конкурентоспособны с классом AB. Также интересно отметить, что при полной выходной мощности радиатор транзистора выходного ключа класса D становится теплым на ощупь. Его напряжение питания составляет половину уровня, необходимого для устройства класса AB.

Преимущество класса D

Самое большое преимущество заключается в эффективности. Повышение эффективности означает более низкую стоимость системы, более низкие рабочие температуры, более низкое напряжение питания и более низкое энергопотребление. Кроме того, стандартные блоки класса D легко доступны вместе со значительной поддержкой проектирования для быстрого внедрения в конструкции новых продуктов. В то время как реальная эффективность работы в усилителях класса AB колеблется около 20%, системы класса D достигают 75% эффективности без значительных усилий. Возможна более высокая эффективность в зависимости от деталей конструкции с усилителями большей мощности (около 100 Вт или более), которые на самом деле достигают более высокой эффективности, чем их маломощные родственники.

Рисунок 6. Суммарные гармонические искажения (THD) при 25 Вт на нагрузке 8 Ом. Обратите внимание, что полоса пропускания усилителя ниже 49 Гц должна спадать.

Хорошо, в чем подвох?

Конкурировать с конструкциями класса AB во имя эффективности следует с некоторыми оговорками. Из трех важнейших конструктивных особенностей выходной фильтр занимает первое место. Выходной фильтр восстанавливает исходный аудиосигнал и ослабляет несущую частоту переключения. Он также устанавливает полосу пропускания усилителя -3 дБ. При проектировании выходного фильтра важно выбрать топологию фильтра и значения компонентов таким образом, чтобы частота переключения была достаточно ослаблена, а звуковая полоса не подвергалась существенному влиянию. Некоторый остаточный носитель всегда присутствует после фильтра. Новичок в классе D не увидит тихого состояния отсутствия сигнала на клеммах динамика. Некоторая потеря эффективности в классе D является результатом конструкции выходного фильтра.

Из-за работы на высокой частоте развязка источника питания очень важна. Переключающий носитель должен быть отключен от всех источников питания, чтобы предотвратить ухудшение работы схемы.Наконец, хорошая технология компоновки высокочастотной печатной платы необходима для минимизации генерации электромагнитных помех. По мере увеличения уровня мощности коммутационные токи, проходящие по дорожкам платы с высоким импедансом, будут создавать значительные электрические помехи.

Дивный новый класс

Достижения в области электронного искусства носят более междисциплинарный характер, чем когда-либо прежде. Аудиоприложения класса D требуют обширных знаний и техники проектирования. Поддержание чистоты аудиосигнала является Святым Граалем во время этой оркестровки высокоскоростной энергии из хаотической в область упорядоченного, эффективного воспроизведения сигнала. Аудиосистемы класса D быстро приближаются к ожиданиям аудиофилов и завоевывают похвалы экспертов по энергоэффективности. Должен ли сегодня какой-либо инженер-конструктор отвергать аудиосистемы как бесспорные? Я думаю, что нет.

Я пытаюсь подобрать источник питания для микросхемы усилителя класса D. Я вычислил максимальное среднеквадратичное потребление тока, взяв среднеквадратичную номинальную мощность усилителя, увеличив ее, чтобы компенсировать потери эффективности, а затем применив: $$P = I^2R$$, где \$R\$ — импеданс динамика.

Однако мой блок питания должен быть рассчитан на пиковый ток, а не на среднеквадратический ток, верно? Итак, предполагая, что приведенный выше подход верен, как мне получить пиковое потребление тока усилителя класса D?

2 ответа 2

К сожалению, таких простых отношений не существует. Громкоговорители и усилитель (и фильтры) образуют резонансную систему, которая может подавать в систему намного более высокие напряжения, чем подается от источника питания.

Однако это не имеет большого значения:

Пиковая потребляемая мощность – это не то, что вам нужно обеспечивать, а конструктивный фактор, который вы можете выбрать. Вы сами решаете, сколько пикового тока должна потреблять ваша система усилителя, чтобы не повредить динамики или переключающие транзисторы.

Например, вы можете решить, что ваш блок питания должен обеспечивать мощность, достаточную для максимальной среднеквадратичной потребляемой мощности усилителя (это не обязательно! Вы можете построить усилитель, который будет потреблять больше энергии, чем блок питания). предложение, а затем использовать его на меньшем, чем максимальный объем). Это легко, вы просто используете \$P=U\cdot I\$ и решаете для \$I\$ , и получаете источник питания с напряжением \$U\$, который может, по крайней мере, непрерывно обеспечивать ток \$I\$.< /p>

Затем вы решаете, что при такой (несомненно громкой) настройке вы все равно хотите иметь возможность в течение короткого периода времени \$t=0,5\,\text\$ подавать больше энергии, скажем, в четыре раза больше. Таким образом, это будет текущим коэффициентом четыре. Вы решаете, что вам нужно обеспечить половину этого, имея половину соответствующего заряда ( \$I\cdot t = Q\$ ) в конденсаторе и увеличивая мощность вашего источника питания в 2 раза. при этом учитывается КПД или экспоненциальная кривая разряда конденсатора)

В любом случае импеданс динамика здесь не играет роли: ваш ток проходит через переключающие транзисторы вашего усилителя класса D, поэтому производитель вашего усилителя отвечает за определение максимальной мощности и/или тока. , так или иначе.

Усилитель класса D был впервые изобретен британским ученым Алеком Ривзом в 1950 году. В последние годы спрос на аудиоусилители класса D растет, и они становятся все более популярными на музыкальной арене благодаря своей высокой эффективности.

В этой статье я расскажу, что это такое, как это работает, плюсы и минусы и почему это лучше всего подходит для вашей домашней стереосистемы.

Что такое усилитель класса D?

Усилитель класса D – это электронный усилитель, также известный как усилитель с переключением мощности. где выходной транзисторный каскад работает как электронные переключатели, а линейное усиление не такое большое, как у других усилителей. Усилитель класса D начинает работу, принимая входящий аналоговый входной сигнал и генерируя ШИМ или ШИМ. Затем он преобразует входной сигнал в поток импульсов. Это усилитель, который в основном усиливает MOSFET и транзисторы. Итак, мы можем сказать, что типичный усилитель класса D состоит из двух выходных МОП-транзисторов, широтно-импульсного модулятора и внешнего фильтра нижних частот для восстановления усиленного звука.

Как работает усилитель класса D?

Как известно, усилитель класса D работает с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) или модуляцией плотности импульсов (ШИМ). Таким образом, используя ширину импульса или плотность импульса, он создает равный аналоговый выходной каскад для динамиков, а не традиционное цифро-аналоговое преобразование.Усилительные устройства обычно представляют собой полевые МОП-транзисторы или транзисторы, которые работают как электронные переключатели.

Давайте углубимся в более подробное объяснение для лучшего понимания.

Усилитель класса D создает серию прямоугольных импульсов фиксированной амплитуды, когда начинает работать. Он различается по площади и разделению или по количеству в единицу времени. Кроме того, эти импульсы также представляют собой изменения амплитуды входного аналогового аудиопотока. Также возможно синхронизировать часы модулятора с входным цифровым звуковым сигналом, что устраняет необходимость преобразования цифрового звукового сигнала в аналоговый сигнал. Выходной каскад модулятора управляет работой выходных транзисторов, попеременно включая и выключая их. Важно убедиться, что пара транзисторов не будет проводить вместе одновременно. Если они будут проводить вместе, произойдет короткое замыкание между шинами питания через транзистор. Затем схема усилителя класса d использует индуктивность громкоговорителя, чтобы предотвратить перегрев звуковой катушки высокочастотным компонентом.

Поскольку транзисторы либо полностью «включены», либо полностью «выключены», они проводят очень короткое время в линейной зоне, и их рассеиваемая мощность в течение этого периода очень мала. Это главный фактор его высокой эффективности. Он имеет меньшую рассеиваемую мощность и меньшее тепловыделение по сравнению со своими предшественниками, что означает, что он более эффективен, чем класс A, класс B, класс AB и класс D. Базовый фильтр нижних частот, состоящий из катушки индуктивности и конденсатора. направляет путь для низких частот звукового сигнала, оставляя позади высокочастотные импульсы. Иногда фильтр выходного каскада не используется в приложениях, чувствительных к стоимости.

Согласно Википедии

Трудно ли вам понять описанный выше принцип работы? Не волнуйтесь, мы поможем вам суммировать преимущества прямо ниже, чтобы вы могли просто понять, какую пользу вам приносит усилитель класса d!

Преимущества усилителей класса D

<р>1. Высокая эффективность

Самым большим преимуществом усилителя мощности класса D является его высокая эффективность. Он также обеспечивает низкое тепловыделение, невероятную производительность, отличную производительность и может использоваться для различных целей. Этот класс D весит меньше, чем усилители A, B или AB. Когда речь идет о портативном оборудовании для звукоусиления и басовых усилителях, это жизненно важный вопрос.

<р>2. Широкое применение

Усилители мощности класса D имеют широкий спектр применения и низкую минимальную подключаемую нагрузку. Кроме того, коэффициент преобразования батареи остается постоянным независимо от емкости нагрузки.

<р>3. Чистый звук

Усилители мощности класса d лишены высоких и промежуточных частот, допускают относительную регулировку частоты, воспроизводят очень чистый звук, а звуковой образ достаточно точен в своем позиционировании.

<р>4. Массовое производство

Усилители мощности класса D идеально подходят для массового производства. Если компоненты размещены правильно, вы можете обеспечить согласованность продукта и устранить необходимость отладки во время производственного процесса, что является безопасным и надежным.

<р>5. Универсальная функциональность

Усилитель класса d может выполнять групповое управление, удаленное управление, мониторинг и другие операции напрямую, без необходимости в каком-либо другом оборудовании.

<р>6. Энергоэффективный

По сравнению с другими усилителями, такими как класс A, класс b и AB, усилитель класса d более энергоэффективен. Класс AB дает максимальную эффективность только 78,5%. Эффективность усилителя класса AB может упасть до 50% на реальной сцене. Хорошо структурированный усилитель класса D никогда не будет давать менее 90% эффективности с реальными динамиками в качестве нагрузки одновременно с усилителем AB. Из-за большой эффективности усилителей класса D им требуется меньший радиатор и блок питания. По этой причине усилители класса D намного легче аналоговых усилителей, что является ключевым преимуществом усилителя класса D.

Теперь вы можете полюбить усилитель класса D и захотеть его приобрести. Но ни одно устройство не идеально, так как усилитель класса D. Нам также нужно знать его недостатки, чтобы увидеть, соответствует ли он нашим потребностям или нет. В следующем разделе я помогу вам суммировать некоторые недостатки.

Недостатки усилителей класса D

Усилитель мощности класса D не имеет специального переключателя. Качество всего продукта ухудшится, если установленный силовой транзистор и другие компоненты не будут правильно подобраны.

Потенциал рядом с землей силового транзистора будет колебаться во время процессов первоначального подключения и окончательного отключения усилителя класса d, вызывая увеличение шума.

В выходной цепи усилителя класса d может быть мертвая зона.

Несмотря на то, что усилитель класса D имеет перечисленные выше недостатки, в настоящее время он является популярным среди аудиоусилителей из-за его небольшого размера и высокой эффективности.Преимуществ так много, что недостатки не вызовут больших проблем при использовании, которыми можно пренебречь. И позвольте нам привести вам больше примеров, более подходящих для вашей домашней стереосистемы.

Почему для домашней стереосистемы стоит выбрать усилитель класса D?

Пока вы ищете лучший аудиоусилитель для своей домашней стереосистемы, вы обнаружите, что большая часть усилителя сделана на усилителе класса D. Он почти повсеместно используется в стереосистеме домашнего кинотеатра. Потому что он имеет простую конструкцию, стабильную работу и гораздо меньший размер по сравнению с другими усилителями. Другая причина заключается в том, что он лучше всего подходит для беспроводного динамика объемного звучания или системы объемного звучания Bluetooth. Выбор усилителя мощности класса d будет для вас правильным решением, если вы не хотите слышать какие-либо звуковые искажения, такие как щелчки, хлопки или шипение из вашей аудиосистемы. Усилитель класса D звучит более прилично и известен своей высокой эффективностью.

Современный усилитель класса D разработан с беспроводной системой, поэтому любой может передавать свою любимую музыку без проводов через Bluetooth, WIFI и Airplay. Вы можете управлять подключением звука всего дома по беспроводной сети через усилители. Современный демпфер класса улучшит характеристики ваших динамиков и сабвуфера, сделает ваши динамики громкими и четкими, а также обеспечит студийное качество звука. Учитывая все факты и сравнения с другими усилителями, усилитель класса D лучше всего подходит для вашей домашней стереосистемы.

Наша система Arylic точно соответствует современным тенденциям, согласно которым мы занимаемся производством беспроводных усилителей класса D для домашней стереосистемы. В зависимости от применения и использования у нас есть разные модели, подходящие для ваших домашних стереодинамиков и потолочных динамиков объемного звучания, чтобы вы могли добавить в свою систему беспроводные возможности, такие как WiFi , Bluetooth и Airplay.

Вы можете найти готовые усилители класса D или различные типы самостоятельных плат усилителей класса D, которые могут удовлетворить ваши потребности по доступной цене.

Читайте также: