Підсилювач класу D 100 Вт
Інтерес до підсилювачів потужності (РОЗУМ) класу D виник після розробки перших Імпульсних Джерел Харчування. Стояло завдання зібрати простий та економічний РОЗУМ. Ця тема не мала свого розвитку, поки на очі не попався патент, на той час провідного інженера-розробника фірми Філіпс, Бруно Путзейса [1]. Одночасно прочитав статтю Сергія Кузнєцова [2] на ту саму тему. Багато інформації та цінних порад отримано на vegalab.ru, у темі «клас Д для саба» [3]. Природно, обрана конструкція не претендує на закінченість або видатні параметри, так є на 100% аматорської. Але з упевненістю можна стверджувати, що конструкція є перевіреною та повторюваною, не вимагає виготовлення багатошарової ПП. Під час проектування головним критерієм була повторюваність, мала номенклатура використаних запчастин, їх доступність, і можливість складання в будь-яких домашніх умовах. На відміну від багатьох подібних схем використані smd резистори та конденсатори одного типорозміру – 1206 та 0805 відповідно, а всі комплектуючі доступні для замовлення через інтернет.
Крім того, після складання попередніх версій РОЗУМ була усвідомлена гостра необхідність включення до схеми вузла захисту від КЗ, оскільки короткочасне замикання, або інша позаштатна подія виводить з ладу вихідні ключі і, часто, мікросхему драйвер, які якраз і становлять левову частку вартості РОЗУМ .
Схему на дискретних елементах було відкинуто через необхідність налаштування кожного екземпляра пристрою та схильності до небажаних самозбуджень. Аналогічна схема на ІМС налаштування не вимагають і не настільки критична до заміни типів транзисторів та зміни напруги живлення.
На мікросхемі IC1 зібрано вхідний балансовий підсилювач напруги. Така схемаобрана у зв'язку з необхідністю взаємокомпенсації впливу наведень. Коефіцієнт посилення плечей визначається співвідношенням резисторів R2R5 R7R5, і при використанні зазначених номіналів становить приблизно 16дБ (6 разів). На елементах С2R2R4C4 та C1R1R3C3 сформована АЧХ сигналу, що надходить на ОУ та розв'язка по постійному струму. Симетричні сигнали з виходів 1 і 7 IC1, через резистори R8, R9 надходять на входи компаратора IC2 LM311, куди надходить сигнал зворотного зв'язку через патентований ланцюг ОС [1]. IC2, VT3-VT5, IC3, VT8,VT9 та інші елементи об'єднуються в підсилювач класу «Д», коефіцієнт посилення якого в звуковому діапазоні частот дорівнює відношенню R8, R9 до R15, R16 відповідно, для збереження балансу R8 повинен дорівнювати R9, а R15 – дорівнює R16. Крім того, як зазначено в [1] коефіцієнт посилення 13дБ (4,5 рази) є оптимальним для такого пристрою.
Так-так драйвер IR2110 IC3 має роздільні входи управління верхнім і нижнім плечем, сигнал з виведення компаратора, який, по суті, є ШИМ модульованим звуковим сигналом, що надходить на інвертор VT3, VT5, включених за схемою диференціального каскаду. На VT4VD3 зібрано джерело струму 1,2мА для забезпечення його роботи. Струм задається рівністю падіння напруги на складовому опорі R22, R23 та стабілітрона VD4. Для полегшення режиму роботи VT4 в ланцюзі емітера включений додатковий резистор R20, що гасить. Окрім інвертування сигналу VT3, VT4 виконують ще одну важливу функцію – функцію «левелшифтера». Так-так висновок Vss (сигнальна земля) мікросхеми драйвера підключений до негативного виведення живлення, необхідно «привести» сигнал ШІМ IC2 щодо землі пристрою до рівня щодо «Vcc». Номінали резисторів R21, R24 обрані таким чином,щоб напруга управління на входах IC3 не перевищувала 6В (1,2мА * 4,7кОм). Мікросхема IC3 включена за стандартною схемою. [4].
Щоб уникнути наскрізного струму через транзистори VT8, VT9 в зарядному ланцюзі встановлені асиметричні схеми, що обмежують струм заряду ємності затворів VD7R36, VD8R37. Час перемикання можна розрахувати, користуючись [5]. У цьому пристрої застосовані польові транзистори (ПТ) IRF 540Z як доступні, не дорогі та прийнятні за параметрами. При застосуванні в пристрої стабілітронів на 12В напруга управління на затворах ПТ становитиме 12В-1,5В=10,5В (так транзистор VT7 складової). При R36=R37 Завантажити список елементів (PDF)