پروژه آمپلی فایر سوئیچینگ + پایان نامه

امروزه تقویت کننده های سوئیچینگ به طور گسترده ای در وسایل قابل حمل و در خودروها به عنوان پخش های پر قدرت به کار می روند. این نوع تقویت کننده ها می توانند کاربرد زیادی به عنوان مدولاتور در فرستنده ها نیز داشته باشند که در مباحث مخابراتی بررسی می شود.

تقویت کننده های صوتی از ابتدایی ترین مباحث الکترونیک می باشند، اما به علت کاربرد گسترده ای که دارند مطالعه بر روی آن ها می تواند مفید باشد. امروزه طراحی های الکترونیکی به سوی کوچکتر شدن و صرفه جویی در جا و انرژی پیش می روند. تقویت کننده های کلاسیک مورد استفاده در طبقات خروجی حجم و انرژی زیادی نیاز دارند که مانع صرفه جویی در طراحی می شوند. بزرگترین مشکل تقویت کننده های معمولی بازده پایین و تلفات حرارتی زیاد آن ها است. تقویت کننده های سوئیچینگ خصوصاً در محدوده فرکانس صوتی با حجم کم و تلفات پایین می توانند راه حلی برای این مشکل باشند. ترانزیستور در این تقویت کننده ها فقط قطع یا اشباع می باشند و انرژی بسیار کمی تلف می کند. هدف این مقاله معرفی تقویت کننده های سوئیچینگ صوتی    ( کلاس D ) و تشریح اجمالی ساختمان آن ها می باشد. این تقویت کننده ها از لحاظ تئوری می توانند بازده ۱۰۰% داشته باشند و در عمل بازده آن ها در تولیدات تجاری تا ۹۸% هم می رسد.

تقویت کننده ها از لحاظ نوع بایاسینگ ترانزیستور و نواحی کار آن به کلاس های مختلفی تقسیم می شوند. کلاس هایA ، B و AB معروفترین انواع در تقویت کننده های صوتی به شمار می روند اما در عمل پر بازده ترین آن ها نمی تواند بیش از ۵۰ تا ۶۰ درصد راندمان داشته باشد، با این حال برای کاربرد های صوتی با کیفیت بسیار بالا هنوز هم کلاس AB کاربرد دارند. اما در بسیاری از کاربردهای معمولی مخصوصاً در مواردی که دستگاه باید قابل حمل باشد و تقویت کننده تغذیه محدود می باشند، این تقویت کننده ها کارایی خود را از دست می دهند.

تقویت کننده های سوئیچینگ

کلاس D یا S که موضوع بحث این مقاله است، از انواع سوئیچینگ با تکنیک PWMمی باشد که می تواند در باند صوتی کار کند. البته در بعضی مراجع کلاس D از نوع مخابراتی شمرده شده و به جای آن کلاس S معرفی گردیده است.

لازم به تذکر است که کلاس های C ، E و F برای باند RF به کار می روند و خارج از بحث این مقاله می باشند.

کاربرد این تقویت کننده ها در سالن های نمایش در قدرت های بسیار بالا نیز مدتی است که مورد توجه قرار گرفته است و برای برطرف کردن معایب آن ها تلاش هایی در حال انجام است. امروزه بعضی از شرکت ها انواع اصلاح شده این نوع تقویت کننده را با نام های جدید همانند تقویت کننده های کلاس T ، I و … عرضه کرده اند که همگی بر پایه تقویت در کلاس D ساخته شده اند.

 

مهم ترین عیب تقویت کننده های سوئیچینگ آثار غیر خطی آن هاست که باعث تولید هارمونیک های اضافی در خروجی می شود. اگر چه می توان با فیدبک گرفتن از خروجی به ورودی، مقدار زیادی از این هارمونیک ها را تضعیف کرد. اما همیشه مقداری از آن ها در خروجی وجود دارد. این مقدار اعوجاج معمولاً در کیفیت های معمولی و نسبتاً خوب اثر زیادی ندارد. و قابل توجه نیست. اما در کارهای کیفیت بالا و در قدرت های زیاد، کم کردن هارمونیک های اضافی مشکل می گردد و کار طراحی را پیچیده می کند.

عیب دیگر این تقویت کننده ها، فرکانس بالای مدارات آن ها خصوصاً مدار قدرت آن ها است. در صورت نشت این فرکانس به خروجی یا بدنه دستگاه و انتشار آن در محیط، می تواند منبع پر قدرتی برای ایجاد نویز در وسایل الکترونیکی اطراف خود باشد. برای جلوگیری از این عیب باید بخش های فرکانس بالا را کاملاً از خارج ایزوله نمود و آن ها را با محفظه های فلزی پوشاند.

اگر این نوشته‌ برایتان مفید بود لطفا کامنت بنویسید.