Giới thiệu về Amply Lớp D

Amply Lớp D

1. Giới thiệu về Amply Lớp D


Trên thị trường ngày nay xuất hiện nhiều amply với đa chủng loại. Hầu hết các
mặt hàng trên thị trường thường là khuếch đại ở lớp B, hoặc AB. Tuy nhiên dạng amply
cổ điển này có một vài nhược điểm như hiệu suất cao nhất chỉ đạt 78,5%, kích thước
lớn. Hiện nay một dạng amply mới ra đời đó là amply lớp D có thể cải thiện những
khuyết điểm của những amply cổ điển.
Amply lớp D là hoạt động dựa trên nguyên tắc on off do đó nó có hiệu suất cao vì
vậy nó có những đặc tính: công suất lớn có thể đạt đến hàng ngàn W, nhỏ gọn và với kích
thước nhỏ gọn sản phẩm này cũng đáp ứng nhu cầu thị hiếu về mẫu mã.
Bài viết này sẽ giới thiệu về nguyên lý của amply lớp D, các đặc tính của amply
lớp D, các vấn đề cần quan tâm khi thiết kế amply lớp D, và đặc biệt là đưa ra một sơ đồ
mạch hoàn chỉnh của một amply lớp D đã được thử nghiệm thành công.
Amply cổ điển



¾ Amply lớp B hoặc AB dùng mạch điều chỉnh độ dẫn điện của phần tử khuếch
đại để tạo điện áp ngõ ra.
¾
Hình thành dòng và áp trên phần tử khuếch đại vì thế hình thành công suất tiêu
tán vô ít trên nó dẫn đến hiệu suất thấp và công suất này tản ra môi trường dưới
dạng nhiệt nhiệt nên cần bộ tảng nhiệt lớn khi công suất của amply lớn, do đó thể
tích của bộ amply này sẽ gia tăng đáng kể theo công suất
.

Cách hoạt động của Amply lớp D




¾ Nguyên tắc hoạt động của Amply lớp D dựa trên kỹ thuật điều rộng xung để
điều chế tín hiệu âm tần và tín hiệu đã điều rộng xung được đưa qua bộ lọc chỉ với
các phần tử L và C để tái tạo lại tín hiệu âm tần đưa ra tải.
¾ Amply lớp D dùng MOSFET ở chế độ ON và OFF do đó gần như không có tiêu
tán công suất trên phần tử đóng mở này.Với phương pháp hoạt động này, hiệu suất
của Amply lớp D rất lớn.Từ đó không cần bộ tản nhiệt lớn dẩn đến giảm nhỏ được
thể tích của bộ Amply.

Nguyên lý cơ bản của điều chế độ rộng xung


Tín hiệu ngõ ra của bộ so sánh ở mức cao
khi sóng Sin cao hơn sóng tam giác.




¾ Bộ điều chế độ rộng xung hoạt động dựa trên nguyên tắc : một tín hiệu xung
tam giác tần số cao sẽ được so sánh với tín hiệu âm tần (tín hiệu cần điều chế) và
kết quả so sánh này tạo ở ngõ ra một chuỗi xung vuông với độ rộng thay đổi theo
mức của tín hiệu âm tần .Tín hiệu ngõ ra của bộ so sánh ở mức cao khi giá trị tức
thời của tín hiệu âm tần lớn hơn giá trị tức thời của tín hiệu tam giác và ngược lại
thì tín hiệu ngõ ra ở mức thấp.

Những vấn đề cần quan tâm khi thiết kế amply lớp D

¾ Bộ lọc cũng có thể gây nên méo dạng tín hiệu do độ phi tuyến của cuộn dây (lõi
ferit).
¾ Bộ điều rộng xung có thể gây sự méo dạng tín hiệu do lỗi lượng tử của bộ so
sánh và do sự không tuyến tính của xung tam giác.
¾ Đối với phần lái và phần tử đóng mở cũng gây ra sự méo dạng tín hiệu do sự trì
trễ trong đáp ứng của linh kiện và do nội trở của phần tử đóng mở
.







Lỗi độ rộng xung
Lỗi lượng tử

Độ từ cảm/tụ điện
không tuyến tính
Dead Time
Delay Time
Nội trở R
DS
(on)
Diode chống điện
áp n

gược









¾ Hệ số méo toàn phần và thời gian tắt





Dead Time 40ns THD=2.1%
Dead time 15ns THD=0.18%



2. Một sơ đồ mạch hoàn chỉnh của một Amply lớp D đã được nghiên
cứu thử nghiệm.

R1810
U1
IR2011
1
2
3

45
6
7
8
VCC
VB
HO
VSHIN
LIN
COM
LO
12v dc
C20
1u
C18
2200u
C22
103
R9
2.2k
Q3
2N1470
D7
1 2
WB
6.36mh
R15
10k
R13
10

C12
10u
C17
100u
J9
CON2
1
2
U11
74LS175
1
2
3
4
5
6
7
89
10
11
12
13
14
15
16
1
2
3
4
5

6
7
GND9
10
11
12
13
14
15
vcc
12v dc
5v dc
C3
10u
C19
10u
U6
74LS14
1
2
4
3
5
6
7 8
9
10
11
12
13

14
1
2
4
3
5
6
GND 8
9
10
11
12
13
vcc
D8
1N4148
1 2
tin hieu am tan
R2
560
R21
10k
Q9
IRF540
C23
103
R17
1.8k
12v dc
R1

1.5k
R11
1k
C15
10u
R6
1k
Q2
C1815
5v dc
C11
100u
R16
2.2k
C2
472
R5
560
R10
200
D10
1N4148
12
R20
2.2k
C9
103
Q1
2N2215A
-

+
U13A
TL082
3
2
1
84
32v dc
R19
R
R12
2.5k
R4
8.2k
C10
c
Q8
IRF540
U12
74HC04
1
2
4
3
5
6
7 8
9
10
11

12
13
14
1
2
4
3
5
6
GND 8
9
10
11
12
13
vcc
C13
10u
C21
103
Q4
2N2215A
R14
1k
R8
5.6k
R3
1.5k
Q5
2N2905A

C16
10u
5v dc
12v dc
D9
1N4148
12
12v dc
C7
10u
12v dc
C8
10u
C14
10u
C6
1u
R7
1M
J3
CON2
1
2





3. Kết quả mô phỏng, thử nghiệm

Dạng sóng xung vuông và tam giác























Dạng sóng trước và sau bộ so sánh

Tín hiệu tam giác chưa
dịch mức
Tín hiệu tam giác được dịch
mức
Tín hiệu xung vuông
Tín hiệu trước bộ so sánh
Tín hiệu sau bộ so sánh(đã điều rộng xung)