Усилитель 2×100 класса D, когда на рынке начали появляться усилители класса D, вряд ли кто-то заинтересовался для домашних аудиосистем с усилителями этого класса. Причиной этого, вероятно, было очень большое искажение звука, вызванное несовершенными драйверами ШИМ, которые играют важную роль в качестве звука.
С развитием этого класса, все лучше и лучше были созданы усилители. Можно сказать, что класс D уже хорошо зарекомендовал себя среди усилителей и очень сильно конкурирует с существующими усилителями звука. TDF8591 — это высококачественный стереоусилитель, работающий в классе D. Предназначен, среди прочего, для аудиосистемы авто-аудио, после использования соответствующего преобразователя напряжения. Выходная мощность, которая может быть получена, составляет 2×100 Вт с сопротивлением динамика 4 ом.
Стоит обратить особое внимание на размеры самой микросхемы TDF8591. Глядя на плату усилитель 2×100 Вт, возникает только один вопрос, где находится основной активный элемент? Уверяю вас, это так! Микросхема выполнена по технологии SMD, а размеры ее корпуса составляют всего 16×11 мм! Именно класс D позволил добиться такой большой миниатюризации схемы с ее эффективностью до 90%.
При проектировании микросхемы производитель сделал так, чтобы ее нужно было устанавливать на стороне пайки, и поэтому, на первый взгляд, ее нельзя увидеть на печатной плате. Диапазон напряжений питания составляет от ± 14 В до ± 29 В. Усилитель может работать с динамиками с сопротивлением от 2 ом. Принципиальная схема усилитель 2×100 класса D приведена на рисунке.
Микросхема TDA3591 содержит силовые транзисторы, модуляторы ШИМ, входные цепи, а также систему измерения температуры, тока и напряжения. Описание выводов представлено на рисунке.
Аналоговый входной сигнал преобразуется в модулированный импульсный сигнал. Транзисторы выходной мощности управляются им, и из-за импульсного сигнала транзисторы работают только в открытом или закрытом состоянии. Мощность, которая на них излучается, зависит только от сопротивления канала транзистора и времени нарастания и спада. Из-за того, что транзисторы закрыты и открыты, на выходе системы появляется импульсный сигнал с амплитудой, приблизительно равной напряжению питания.
Такой сигнал имеет много нежелательных гармоник, которые могут мешать другим устройствам. Чтобы предотвратить это, используйте фильтры низких частот LC. Эти фильтры имеют один недостаток, они рассчитаны на определенное сопротивление нагрузки. В таблице показывают значения дросселей и конденсаторов C22 и C31 для различных сопротивлений в конфигурации стерео и работе моста (моно). При выборе этих элементов необходимо обратить особое внимание на ток, протекающий через дроссель, номинальное напряжение конденсатора и помнить, что транзисторы подключены с частотой 310 кГц (в зависимости от резистора Rosc).
Акустический сигнал имеет fmax 20 кГц, поэтому избавиться от ненужных гармоник очень легко. Усилитель может работать в трех режимах: Standby — это режим ожидания, в котором система потребляет очень мало тока, Mute — система активна и отключена, Operating — усилитель активен. Для установки режима переключатели S1 и S2 должны быть установлены соответствующим образом.
Усилитель 2×100 класса D оснащен защитой, которые отслеживают температуру структуры и выходной ток. Когда температура конструкции превышает 145°C, усилитель ограничивает выходную мощность. Если температура достигает 155˚C, то усилитель переходит в состояние «Без звука», а после достижения 160˚C усилитель выключается.
Блок защиты по току ограничивает выходной ток до 12А. При превышении этого значения усилитель изменяет переключение транзисторов, тем самым уменьшая выходную мощность в силовых транзисторах. Контроль напряжения основан на том факте, что, когда напряжение падает ниже ± 12,5 В, система отключается, а если оно увеличивается выше ± 33 В — система выключается. Схема сборки печатной платы представлена на рисунке.
Усилитель 2×100 класса D после сборки не требует каких-либо регулировок и после подключения питания готов к работе. Перед включением стоит установить переключатели S1 и S2 (они должны быть открыты для нормальной работы).
Мы оснащаем микросхему радиатором, чтобы она могла рассеивать 10% энергии, выделяющейся в виде тепла во время работы. Установите радиатор на стороне пайки, чтобы он прилегал параллельно интегральной микросхеме и не касался точек пайки. Вопрос о дросселях. Они должны быть намотаны проводом с минимальным диаметром 1 мм и иметь около 16 витков, но стоит проверить их индуктивность с помощью подходящего измерителя. Ну вот коротко и полагаю доходчиво.