Amplificador clase d

AMPLIFICADOR DE POTENCIA CLASE D

1. INTRODUCCION

En este informe se darán a conocer algunos aspectos importantes del amplificador de potencia clase D, como lo son la potencia suministrada por la fuente, la potencia suministrada a la carga, la eficiencia como también algunos usos en el mercado. Además se mostraran algunos ejemplos.

2. RESUMEN

Un amplificador de conmutación oamplificador Clase D es un amplificador electrónico usa el modo conmutado de los transistores para regular la entrega de potencia. el amplificador se caracteriza por una gran eficiencia (pequeñas pérdidas de energía), y esto trae consigo menos disipadores de calor. La alta frecuencia de conmutacion reemplaza los transformadores de audio inservibles por inductores para hacer una conversión detensión. Los filtros LC pasa-bajas suavizan los pulsos y restauran la forma de la señal en la carga.

3. .MARCO TEORICO

Esta clase de operación es una forma de operación de amplificador que utiliza señales de pulso (digitales) las cuales se activan para un intervalo corto y se desactivan para un intervalo más largo. [1]

Este es el tipo básico de amplificador en que los transistorestrabajan en conmutación, pasan del estado de corte al de conducción y viceversa de forma instantánea. Su esquema se muestra en la figura 1.1 La señal de entrada, vin, debe ser cuadrada y de suficiente amplitud para llevar los transistores alternativamente de corte a saturación (de corte a zona lineal si son MOSFETs). Trabajando en este modo el transistor se puede asimilar a un interruptor ideal(abierto en corte, cerrado en saturación). Al reemplazar los transistores por interruptores resulta el circuito equivalente que se representa en la figura 1.2.

Figura 1.1 (amplificador clase D)

Figura 1.2 (circuito equivalente).

En el circuito 1.2 la señal vx es cuadrada de amplitud ±VCC. El circuito LC está sintonizado a la frecuencia fundamental de vin (la frecuencia de trabajo) ytiene un Q elevado: a RL solo le llega la componente fundamental de vx.

Además, a esa frecuencia Zin = RL por lo que

Esta corriente circula durante medio periodo por QN y en el otro medio por QP. Las tensiones y corrientes en el circuito se muestran en la figura 1.3.


Figura 1.3 (Tensiones y corrientes en el amplificador clase D).
La potencia entregada a la carga es

Y lapotencia total disipada es la misma, porque en todo el circuito tan sólo la carga disipa potencia, así que el rendimiento es η = 100%.
Si los transistores no son ideales, en cuanto a que en conducción no tienen resistencia nula (Ron ≠ 0), el circuito equivalente es el que se muestra en las figuras 1.4 y 1.5


Figura 1.4 (circuito equivalente del amplificador clase D con interruptores no ideales)Figura 1.5 (circuito equivalente de la figura 1.4 a la frecuencia de trabajo)
La tensión de salida se reduce a

y la potencia de salida a

El rendimiento también se reduce

Este tipo de amplificadores no son lineales (muchas veces ni siquiera ganan en tensión, sólo en corriente), sólo se pueden aplicar a señales de amplitud constante, como por ejemplo las moduladas en PM o enFM (pero de banda muy estrecha), o a señales digitales. En RF no se suelen emplear debido a que las pérdidas de conmutación en los transistores son elevadas. Estas pérdidas se producen en los transitorios de corte a conducción y de conducción a corte, porque durante los transitorios ni la corriente ni la tensión en el transistor son nulas. En RF se emplean los amplificadores clase E y F queemplean un solo transistor trabajando en conmutación y un circuito optimizado para reducir las pérdidas de conmutación. [2]
Los amplificadores de clase D se pueden clasificar en dos grupos:
• Clase D de conmutación de tensión (o voltaje de fuente) amplificadores;

• Clase D de corriente de conmutación (o fuente de corriente) amplificadores.
Clase D amplificadores de conmutación de tensión...