Amplificadores de potencia

ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES Y DE TELECOMUNICACIÓN
UNIVERSIDAD DE CANTABRIA

INSTRUMENTACIÓN ELECTRÓNICA DE COMUNICACIONES

(5º Curso Ingeniería de Telecomunicación)

Tema V: Amplificadores de potencia.

José María Drake Moyano Dpto. de Electrónica y Computadores Santander, 2005

Contenido: V.1 V.2 V.3 V.4 V.5 Clasificación de las etapas de potencia. Modelotérmico de un dispositivo electrónico. Etapas de potencia clase A. Etapas de potencia clase B. Amplificadores de potencia integrados.

CAPITULO 5
AMPLIFICADORES DE POTENCIA
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5.1 CLASIFICACIÓN DE LAS ETAPAS DE POTENCIA. Los transistores y amplificadores integrados que se utilizan para procesar señales son de baja potenciay solo tienen capacidad de generar en su salidas tensiones en el rango de voltios, proporcionar intensidades en el rango de los miliamperios, y en consecuencia, transferir a las cargas conectadas a su salida, potencias en el rango de miliwatios o décimas de watios. En muchas aplicaciones dentro de los sistemas de instrumentación, tales como en el control de pequeños motores, en el gobierno desistemas de altavoces, etc., se necesitan proporcionar potencias en el rango de las decenas o centenas de watios, y para conseguirlo se requiere utilizar amplificadores de media potencia. Un amplificador de potencia es aquel cuya etapa de salida se ha diseñado para que sea capaz de generar uno rangos de tensión e intensidad mas amplios de forma que tenga capacidad de transferir a la carga la potenciaque se requiere. Cuando se diseñan utilizando amplificadores operacionales, un amplificador de potencia consiste en una etapa de baja potencia basada en un amplificador operacional, a la que se dota de una etapa (interna o externa) de potencia, con ganancia reducida, (habitualmente 1) pero con capacidad de suministrar las intensidades que se necesitan. Para seguir manteniendo los beneficios de larealimentación, la etapa de potencia debe estar incluida dentro del bucle de realimentación.

Amplificador operacional Etapa de potencia

+ vi

vo

El amplificador operacional proporciona la alta ganancia que se necesita en el bucle de realimentación para reducir la no linealidad y distorsión que introduce la etapa de potencia. Sin embargo, en estas configuraciones, la posible gananciaextra de la etapa de potencia, y las cargas reactivas, introducen nuevos problemas de estabilidad.

En este tema solo se tratan etapas de media o baja potencia, para baja frecuencias, realizables mediante circuitos con dispositivos semiconductores y sin la utilización de transformadores. No obstante, los problemas que se plantean son similares a los que se presentan en alta frecuencia, o parapotencias más altas. Las etapas de potencias se clasifican en función del punto de trabajo en que se polarizan los dispositivos de potencia, y en la fracción del ciclo de señal durante las que conducen, como consecuencia de ello.

Etapa clase A: El dispositivo se polariza en una zona de respuesta lineal, con capacidad de responder a señales de cualquier polaridad. Su principal ventaja es que sigueun modelo de amplificador lineal convencional. Su desventaja es que aún con señal nula disipa una cantidad considerable de potencia. Etapa clase B: El dispositivo se polariza en el extremo de la zona de respuesta lineal, y en consecuencia sólo tiene capacidad de responder a señales con una determinada polaridad. En estas etapas no se produce disipación de potencia cuando la señal es nula, perorequiere la utilización de etapas complementarias para pode generar una respuesta bipolar. Etapa clase AB: El dispositivo se polariza en la zona lineal pero en un punto muy próximo al extremo de respuesta lineal. Esta configuración es una variante de la etapa de tipo B en la que se sacrifica la disipación de una pequeña cantidad de potencia cuando opera sin señal, a cambio de evitar la zona muerta...