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18/ Amplificador Push – Pull
Vamos a analizar los amplificadores de audio desde lo más simple a lo más complejo. El audio es un tema muy especial porque es el primer circuito complejo con el que suele experimentar un estudiante. Por complejo nos referimos a que tiene mas de 5 transistores o un circuito integrado.
Y lo mas simple que vamos a analizar en esta entrega es una etapa de salidapush-pull (literalmente: tira y afloja) a transistores bipolares. Vamos a dejar de lado los amplificadores a transformador (técnicamente Clase A) porque ya no se utilizan en ningún equipo dado su bajo rendimiento.
La generación de calor en los transistores de salida
En la lección anterior comparamos los transistores de salida con un potenciómetro y dijimos que el problema de los transistores es quenunca se llegan a cerrar o a abrir del todo y entonces cuando circula la corriente que opera al parlante se calientan debido a que cuando circula una corriente por un resistor se genera potencia eléctrica y por lo tanto calor. Y donde hay calor hay perdida de rendimiento.
La potencia de la fuente de poder no se transforma solo en energía sonora; parte se transforma en calor. Los rendimientosclásicos de una etapa de salida están tan solo en el 60% aproximadamente. Esto no solo significa que la fuente debe entregar mas energía, sobre todo implica que los elementos que desperdician esa energía transformándola en calor son precisamente los mas caros de un amplificador: los transistores de salida y que el único modo de protegerlos es montándolos sobre disipadores de aluminio que son caros yvoluminosos.
Pero para que un transistor se pueda montar sobre un disipador debe ser un transistor especial. Debe tener una superficie de montaje plana que haga un buen contacto mecánico con el disipador y entonces pasan a llamarse transistores de potencia. En la figura 1 se pueden observar los dos tipos mas comunes de transistores de potencia que existen en el momento actual.
* Observe que enambos casos los transistores tienen una o dos perforaciones que permiten montarlos sobre un disipador de aluminio.
* La superficie de montaje suele estar conectada al colector (por lo menos en los dos tipos de encapsulados que mostramos) de modo que si el disipador esta conectado a tierra, o vamos a usar el mismo disipador para montar dos componentes se debe realizar un montaje que los aísleeléctricamente y los acople térmicamente al disipador.
* Por lo general se utilizan aisladores de mica o de plástico conductor del calor y niples de plástico para los tornillos de modo que los colectores que están conectados a la carcaza en el TO3 o a la chapita de montaje del TO220 queden eléctricamente aislados y disponibles para el circuito.
Nota1: la carcaza del encapsulado TO3 no posee patade conexión por lo tanto la misma se debe efectuar a través de uno de los tornillos de anclaje o de un terminal semilla montado en la cabeza del tornillo y conectado con un cable.
Nota2: ya sea que se use o no se use aislador de mica, o de plástico, para que el transistor este térmicamente conectado al disipador, se debe utilizar grasa siliconada entre las superficies de apoyo de los transistoresy el disipador.
Circuito de la etapa de salida push – pull
En la figura 2 mostramos el circuito mas básico posible de una etapa de salida de audio con fuente positiva solamente conectada a un generador de funciones lista para excitar un parlante.
Analizando el circuito se observa que consta de dos transistores de potencia complementarios: Q1 que es un NPN y Q2 que es un PNP. Q1 se encarga dehacer circular corriente desde la fuente al parlante cargando además a C1 y Q2 se encarga de hacer circular corriente desde el parlante a masa descargando al capacitor C1.
La palabra cargar y descargar es aquí prácticamente metafórica; porque realmente C1 se carga y descarga muy poco durante cada ciclo (la tensión sobre él prácticamente no varía) aun a la frecuencia mas baja que puede...