כיצד לבנות מעמד יעילות גבוה

תוכן האודיו עשה דרך ארוכה בעשורים האחרונים, ממגבר צינורות קלאסי ועד נגני מדיה בימינו, ההתקדמות הטכנולוגית שינתה את אופן צריכת המדיה הדיגיטלית. בין כל החידושים הללו, נגני המדיה הניידים הפכו לאחת הבחירות הראשונות בקרב הצרכנים, בגלל איכות הצליל התוססת שלהם וחיי הסוללה הארוכים. אז איך זה עובד, ואיך זה נשמע כל כך טוב. כחובב אלקטרוני, שאלה זו תמיד עולה במוחי. למרות ההתקדמות בטכנולוגיית הרמקולים, שיפורים במתודולוגיית המגברים מילאו תפקיד גדול והתשובה הברורה לשאלה זו היא מגבר Class D.אז בפרויקט זה ננצל את ההזדמנות לדון במגבר Class D ולדעת את היתרונות והחסרונות שלו. לבסוף, אנו בונים אב טיפוס של החומרה של המגבר ונבדוק את ביצועיו. נשמע מעניין נכון! אז בואו ניכנס לזה.

אם אתה מעוניין במעגלי מגבר שמע, תוכל לבדוק את המאמרים שלנו בנושא בו בנינו מעגלים באמצעות מגברי אופ, MOSFET ו- IC כמו TDA2030, TDA2040 ו- TDA2050.

היסודות של מגבר Class D

מהו מגבר שמע Class-D? התשובה הפשוטה ביותר תהיה, זה מגבר מיתוג. אך על מנת להבין את פעולתו, עלינו ללמוד כיצד הוא מתפקד וכיצד מופק אות המיתוג, לשם כך, תוכלו לעקוב אחר דיאגרמת הבלוקים המופיעה למטה.

אז למה מגבר מיתוג? התשובה הברורה לשאלה זו היא יעילות. בהשוואה למגברים Class A, Class B ו- Class AB, מגבר השמע Class D יכול להגיע ליעילות של עד 90-95%. כאשר היעילות המקסימלית של מגבר Class AB היא 60-65%, מכיוון שהם עובדים על האזור הפעיל ומפגינים איבוד הספק נמוך, אם תכפיל את מתח הקולט-פולט עם הזרם, תוכל לגלות זאת. למידע נוסף על הנושא, עיין במאמר שלנו על שיעורי מגברי הספק, שם דנו בכל גורמי ההפסד הקשורים.

כעת, חזור לתרשים הבלוקים הפשוט שלנו של מגבר שמע Class D, כפי שאתה יכול לראות במסוף הלא הפוך, יש לנו את כניסת השמע שלנו, ועל המסוף ההפוך, יש לנו את האות המשולש בתדר הגבוה שלנו. בשלב זה, כאשר המתח של אות השמע הקלט גדול יותר מהמתח של הגל המשולש, הפלט של המשווה עולה גבוה, וכשהאות נמוך, הפלט נמוך. עם התקנה זו, פשוט ניתבנו את אות השמע הקלט עם אות מוביל בתדר גבוה, המתחבר לאחר מכן לכונן שער MOSFET IC, וכפי שהשם מרמז, הנהג משמש לנהיגה בשער של שני MOSFETs עבור שניהם הגבוהים. צד וצד נמוך פעם אחת. ביציאה, אנו מקבלים גל מרובע חזק בתדירות גבוהה ביציאה, אותו אנו עוברים בשלב מסנן נמוך לעבור כדי לקבל את אות השמע הסופי שלנו.

רכיבים נדרשים לבניית מעגל מגבר שמע מסוג Class-D

עכשיו, אנחנו מבינים את היסודות של מגבר אודיו Class-D ואנחנו יכולים לעבור כדי למצוא את הרכיבים לבנות DIY Class D amplifie r. מכיוון שמדובר בפרויקט בדיקה פשוט, דרישת הרכיב היא כללית מאוד ותוכלו למצוא את רובם מחנות תחביבים מקומית. להלן רשימת רכיבים עם תמונה.

רשימת חלקים לבניית מגבר כוח מסוג D:

1. IR2110 IC - 1
2. Lm358 מגבר OP - 1
3. NE555 טיימר IC - 1
4. LM7812 IC - 1
5. LM7805 IC - 1
6. קבלים 102 pF - 1
7. קבלים 103 pF - 1
8. קבלים 104 pF - 2
9. קבלים 105 pF - 1
10. קבלים 224 pF - 1
11. קבל 22uF - 1
12. קבלים 470uF - 1
13. קבלים 220uF - 1
14. קבל 100uF - 2
15. נגד 2.2K - 1
16. נגד 10 K - 2
17. נגד 10R - 2
18. שקע שמע 3.5 מ"מ - 1
19. מסוף בורג 5.08 מ"מ - 2
20. UF4007 דיודה - 3
21. IRF640 MOSFETs - 2
22. סיר לקצץ 10K - 1
23. משרן 26uH ​​- 1
24. שקע אוזניות 3.5 מ"מ - 1

מגבר שמע Class D - תרשים סכמטי

התרשים הסכימטי של מעגל המגבר Class-D שלנו מוצג להלן:

בניית המעגל על ​​PerfBoard

כפי שניתן לראות מהתמונה הראשית, יצרנו את המעגל על ​​פיסת לוח. מכיוון, ראשית המעגל הוא פשוט מאוד, ושנית אם משהו משתבש, נוכל לשנות אותו במהירות ובקלות. ביצענו את רוב החיבורים בעזרת חוט נחושת, אך בחלק מהשלבים האחרונים נאלצנו להשתמש בכמה חוטי חיבור כדי להשלים את הבנייה. מעגל ה- perfboard שהושלם מוצג להלן.

עבודה של מגבר שמע Class-D

בחלק זה נעבור על כל בלוק מרכזי במעגל ונסביר כל בלוק. מגבר אודיו Class-D מבוסס -מגבר זה מורכב מרכיבים כלליים מאוד שתוכלו למצוא אותם בחנות התחביבים המקומית שלכם.

ויסות מתח הקלט:

אנו מתחילים בוויסות מתח הכניסה עם וסת מתח LM7805, 5 וולט, וווסת ​​מתח 12 וולט LM7812. זה חשוב מכיוון שאנחנו הולכים להפעיל את המעגל באמצעות מתאם 13.5 וולט DC, וכדי להזין את אספקת החשמל NE555 ו- IR2110 IC, 5 וולט ו 12 וולט.

גנרטור גל משולש עם 555 רב-ויברטור אסטטי:

כפי שניתן לראות מהתמונה לעיל, השתמשנו בטיימר 555 עם נגן 2.2K ליצירת אות משולש של 260KHz, אם ברצונכם לדעת יותר על Multivibrator Astable, תוכלו לבדוק את ההודעה הקודמת שלנו בנושא 555 Multivibrator Astable מבוסס טיימר. מעגל, שם תיארנו את כל החישובים הדרושים.

מעגל האפנון:

כפי שניתן לראות מהתמונה לעיל, השתמשנו במגבר OpM Amp LM358 פשוט כדי לווסת את אות השמע הקלט. אם כבר מדברים על אותות שמע נכנסים, השתמשנו בשני נגדי כניסה של 10K כדי לקבל את אות השמע וכאשר אנו משתמשים באספקה ​​יחידה, צירפנו פוטנציומטר לקיזוז אות האפס הקיים באודיו הקלט. הפלט של המשווה הזה יהיה גבוה כאשר הערך של אות השמע הקלט גדול יותר מהגל המשולש הקלט, ובפלט נקבל גל מרובע מאופנן, אותו אנו מזינים לנהג שער MOSFET IC.

מנהל ההתקן של שער ה- IR2110 MOSFET IC:

כשאנחנו עובדים עם כמה תדרים גבוהים למדי, השתמשנו ב- IC של מנהל השער MOSFET כדי להניע את ה- MOSFET כהלכה. כל המעגלים הדרושים ממוקמים על פי המלצת גליון הנתונים של IR2110 IC. לצורך פעולה תקינה, IC זה דורש אות הפוך של אות הקלט, ולכן השתמשנו ב- BF200, טרנזיסטור בתדר גבוה כדי לייצר את הגל המרובע ההפוך של אות הקלט.

שלב הפלט של MOSFET:

כפי שניתן לראות מהתמונה לעיל, יש לנו את שלב הפלט MOSFET, שהוא גם מניע הפלט העיקרי, שכן אנו מתמודדים עם תדרים גבוהים ומשרנים, תמיד ישנם ארעיים המעורבים, ולכן השתמשנו בכמה UF4007 כ- flyback דיודות המונעות את פגיעות ה- MOSFET.

מסנן המעבר הנמוך של LC:

הפלט משלב הנהג של MOSFET הוא גל מרובע בתדירות גבוהה, אות זה אינו מתאים לחלוטין להנעת עומסים כמו רמקול. על מנת למנוע זאת, השתמשנו במשרן 26uH ​​עם קבל שאינו מקוטב 1uF לייצור מסנן מעבר נמוך המסומן כ- C11. כך מתפקד המעגל הפשוט.

בדיקת מעגל המגבר Class-D

כפי שניתן לראות מהתמונה לעיל, השתמשתי במתאם מתח 12V להפעלת המעגל. כשאני משתמש בסינית במחיר סביר, זה נותן קצת יותר מ 12 וולט, זה 13.5 וולט ליתר דיוק, וזה מושלם לווסת המתח LM7812 המשולב שלנו. כעומס, אני משתמש ברמקול 4 אוהם, 5 וואט. עבור קלט השמע, אני משתמש במחשב הנייד שלי עם שקע שמע ארוך 3.5 מ"מ.

כאשר המעגל מופעל, אין צליל זמזום מורגש כפי שאתה עשוי לקבל מסוגים אחרים של מגברים, אך כפי שאתה יכול לראות בסרטון, מעגל זה אינו מושלם ויש לו בעיית גזירה ברמות כניסה גבוהות יותר, אז זה במעגל יש הרבה מקום לשיפורים. מכיוון שנסעתי בעומסים נמוכים בינוני, ה- MOSFET כלל לא התחמם, ולכן לצורך בדיקות אלה, אין צורך בקירור.

שיפורים נוספים

זו מחלקה D מעגל מגבר הספק הוא אב טיפוס פשוט יש הרבה מקום לשיפור, הבעיה העיקרית שלי עם מעגל זה היה הטכניקה הדגימה, אשר צריך להשתפר. על מנת להפחית את גזירת המגבר, יש לחשב את ערכי ההשראות והקיבול הנכונים כדי לקבל שלב מושלם של מסנן נמוך. כמו תמיד, המעגל יכול להתבצע על גבי PCB לקבלת ביצועים טובים יותר. ניתן להוסיף מעגל הגנה שיגן על המעגל מפני תנאי התחממות יתר או קצר חשמלי.

אני מקווה שאהבת את המאמר הזה ולמדת ממנו משהו חדש. אם יש לך ספק, אתה יכול לשאול בתגובות למטה או להשתמש בפורומים שלנו לדיון מפורט.