Amplificador de potencia clase D 555 [130144

Sep 28, 2023

Con este proyecto, me gusta construir un pequeño amplificador de clase D basado en un IC de temporizador 555. También me gusta usar solo componentes "comunes", por lo que este proyecto tiene un gran valor educativo y es fácil de construir. Mi objetivo es producir aproximadamente 5 W RMS de potencia en 4 ohmios. El nivel de distorsión debe ser inferior al 1%. Descripción del circuito VERSIÓN1 (consulte el diagrama del circuito a continuación)

Con este proyecto, me gusta construir un pequeño amplificador de clase D basado en un IC de temporizador 555. También me gusta usar sólo componentes "comunes", por lo que este proyecto tiene un gran valor educativo y es fácil de construir.

Mi objetivo es producir aproximadamente 5 W RMS de potencia en 4 ohmios. El nivel de distorsión debe ser inferior al 1%.

Descripción del circuito VERSIÓN1 (ver diagrama de circuito a continuación)

Para construir un amplificador clase D, debemos convertir la señal analógica en una señal digital. De hecho, nos gusta utilizar un pulso con señal modulada que sigue la señal de audio analógica. De esta forma podremos encender y apagar 2 MOSFET de potencia de forma muy eficiente.

Utilizo el NE555 como corazón del codificador PWM. En la entrada tenemos una entrada de transistor NPN estándar (Q4) polarizada por R10 y R9. C1 bloquea todos los CC en la entrada. La idea es modular la forma en que el condensador de carga C3 carga la señal de audio analógica.

En la mayoría de las configuraciones de temporización estándar del 555, el condensador de temporización se carga con un voltaje constante, lo que produce graves no linealidades, especialmente a niveles de salida altos. Para mejorar la linealidad, cargo el condensador de sincronización con corriente constante. Por lo tanto, utilizo una fuente de corriente en la entrada (Q3, R2 y R7) y un convertidor de voltaje a corriente en el circuito de retroalimentación del 555. (Q1, Q2, R1 y R3) De esta manera obtenemos una onda triangular real en C3. (ver imagen a continuación “señal en C3 sin señal.jpg”)

La frecuencia de oscilación del 555 es de alrededor de 300 kHz.

La señal de salida es una señal PWM de 0 V – 18 V que enciende y apaga M1 y M2.

D1, D2, R4 y R5 se ocupan de los tiempos de “encendido” y “apagado” y evitan que M1 y M2 estén “encendidos” al mismo tiempo (y evitando cortocircuitar la fuente de alimentación). R12, R14 y Q5 forman un circuito de retroalimentación que mejora aún más los niveles de linealidad y distorsión. L1 y C4 son un LPF de alrededor de 25 kHz, lo que elimina todos los componentes de conmutación de alta frecuencia.

Utilizo una fuente de alimentación SMPS para computadora portátil de 18 V para realizar la prueba (barata). Al principio tenía ruido de conmutación en el altavoz. Por lo tanto, agrego una bobina de 100 µH para filtrar esto. ¡Funcionando bien!

Construí este circuito en una placa de prueba estándar y estoy muy contento con el resultado. El audio me suena “directo” y “claro”, ¡con bajos ajustados! Obtengo aproximadamente 6 W RMS de potencia, lo que está bien para mi primer intento. No tengo ningún equipo de medición de distorsión, por lo que no estoy seguro de alcanzar mi objetivo de <1%.

En cuanto a la eficiencia, el disipador de calor está frío en todos los niveles, por lo que debería estar bien.

Adjunté algunas imágenes y, por supuesto, el esquema y también algunas impresiones del alcance de la onda cuadrada de salida y la onda del condensador de carga. También agregué un video corto del amp @ work. No te preocupes por la mala calidad del sonido de la película; es la mala calidad del micrófono de mi cámara J

Posibles mejoras (VERSIÓN 2 por confirmar)

¡Cualquier ayuda, sugerencia o sugerencia es bienvenida para mejorar este proyecto!