555 Amplificatore di potenza in classe D [130144

Oct 27, 2023

Con questo progetto, mi piace costruire un piccolo amplificatore di classe D basato su un circuito integrato timer 555. Mi piace anche utilizzare solo componenti "comuni", quindi questo progetto ha un grande valore educativo ed è facile da realizzare. Il mio obiettivo è produrre circa 5 W RMS di potenza su 4 ohm. Il livello di distorsione deve essere inferiore all'1%. Descrizione del circuito VERSIONE 1 (vedere lo schema elettrico di seguito)

Con questo progetto, mi piace costruire un piccolo amplificatore di classe D basato su un circuito integrato timer 555. Mi piace anche utilizzare solo componenti “comuni”, quindi questo progetto ha un grande valore educativo ed è facile da costruire.

Il mio obiettivo è produrre circa 5 W RMS di potenza su 4 ohm. Il livello di distorsione dovrebbe essere inferiore all'1%.

Descrizione del circuito VERSIONE1 (vedi schema elettrico sotto)

Per costruire un amplificatore di classe D, dobbiamo convertire il segnale analogico in un segnale digitale. Infatti ci piace utilizzare un impulso con segnale modulato che segue il segnale audio analogico. In questo modo possiamo accendere e spegnere 2 MOSFET di potenza in modo molto efficiente.

Utilizzo il NE555 come cuore dell'encoder PWM. All'ingresso abbiamo un ingresso a transistor NPN standard (Q4) polarizzato da R10 e R9. C1 blocca tutta la corrente continua all'ingresso. L'idea è quella di modulare il modo in cui il condensatore di carica C3 si carica con il segnale audio analogico.

Nella maggior parte delle configurazioni di temporizzazione 555 standard, il condensatore di temporizzazione viene caricato con una tensione costante, con conseguenti gravi non linearità, soprattutto a livelli di uscita elevati. Per migliorare la linearità, carico il condensatore di temporizzazione con corrente costante. Pertanto utilizzo una sorgente di corrente all'ingresso (Q3, R2 e R7) e un convertitore da tensione a corrente nel circuito di feedback del 555. (Q1, Q2, R1 e R3) In questo modo otteniamo una vera onda triangolare su C3. (vedi immagine sotto “segnale su C3 nessun segnale.jpg”)

La frequenza di oscillazione del 555 è di circa 300 kHz.

Il segnale di uscita è un segnale PWM da 0 V – 18 V che accende e spegne M1 e M2.

D1, D2, R4 e R5 si occupano dei tempi di "accensione" e "spegnimento" ed evitano che M1 e M2 siano "accesi" contemporaneamente (ed evitando di cortocircuitare l'alimentazione). R12, R14 e Q5 formano un circuito di feedback che migliora ulteriormente la linearità e i livelli di distorsione. L1 e C4 sono un LPF intorno ai 25 kHz, rimuovendo tutti i componenti di commutazione ad alta frequenza.

Per testare utilizzo un alimentatore per laptop SMPS da 18 V (economico). Inizialmente sentivo un rumore di commutazione nell'altoparlante. Pertanto aggiungo una bobina da 100μH per filtrarlo. Funziona bene!

Ho costruito questo circuito su una scheda di test standard e sono abbastanza soddisfatto del risultato. Il suono dell'audio per me è “diretto” e “chiaro”, con bassi stretti! Ottengo circa 6 W RMS di potenza, quello che va bene per il mio primo tentativo J Non ho alcuna attrezzatura per la misurazione della distorsione, quindi non sono sicuro che il mio obiettivo di <1% venga raggiunto.

Per quanto riguarda l'efficienza, il dissipatore di calore è freddo a tutti i livelli, quindi dovrebbe andare bene.

Ho allegato alcune immagini e ovviamente lo schema e anche alcune stampe dell'oscilloscopio dell'onda quadra in uscita e dell'onda del condensatore di carica. Ho anche aggiunto un breve video dell'amplificatore @ lavoro. Non preoccuparti della pessima qualità del suono del film; è la scarsa qualità del microfono della mia fotocamera J

Possibili miglioramenti (VERSIONE2 da confermare)

Qualsiasi aiuto, suggerimento o suggerimento è benvenuto per migliorare questo progetto!