Микросхемы усилителей класса d: маленькие, но сильные! / Подборки товаров с Aliexpress и не только / iXBT Live

Третье поколение микросхем УМЗЧ класса D от Texas Instruments

Усилители мощности звуковой частоты (УМЗЧ) класса D постоянно совершенствуются. Компания Texas Instruments занимается разработкой и производством микросхем для УМЗЧ класса D более 20 лет и выпускает уже третье поколение этих микросхем. Настоящая статья посвящена особенностям и принципам работы микросхем УМЗЧ класса D третьего поколения от Texas Instruments (TI).

Если проследить историю развития схемотехники микросхем УМЗЧ класса D, то можно заметить следующую тенденцию. Первые микросхемы для УМЗЧ класса D были, собственно, не усилителями мощности, а драйверами для управления выходным двухтактным УМ. Они содержали ШИМ (широтно-импульсный модулятор) и предоконечные каскады усиления. Современные микросхемы имеют такую структуру только для очень мощных усилителей, но и из этого правила тоже есть исключения. Примером тому может служить микросхема MP7781 [2], которая производится американской фирмой MPS (Monolithic Power Systems). Эта микросхема представляет собой монофонический УМЗЧ класса D с мостовым выходом и выходной мощностью 80 Вт.

После этого мощные биполярные и полевые транзисторы начали встраивать в микросхемы УМЗЧ и широко использовать мостовое включение этих транзисторов. В англоязычной литературе такое включение сокращенно обозначают аббревиатурой BTL (Bridge Tied Load — мостовое подключение нагрузки, то есть громкоговорителя). Использование BTL и некоторых ноу-хау, патентованных компанией Texas Instruments, о которых мы будем говорить ниже, позволило в ряде УМЗЧ класса D отказаться от одной из самых дорогих и громоздких деталей—дросселя выходного фильтра. Точнее — от всего выходного фильтра. Отсутствие фильтра низких частот (ФНЧ) на выходе — не единственное достоинство технологии и схемотехники мостовых УМЗЧ класса D третьего поколения от Texas Instruments. Чтобы разобраться в этих усилителях, рассмотрим вкратце те особенности традиционных УМЗЧ класса D с мостовым выходом, на которые не всегда обращают внимание как производители микросхем, так и разработчики устройств на этих микросхемах.

Особенности традиционных УМЗЧ класса D с мостовым выходом

Основные принципы работы УМЗЧ класса D, а также УМЗЧ класса A, B и AB с мостовым выходом относительно подробно рассмотрены автором ранее [1–2]. Кратко повторим основные моменты. В режиме работы класса D происходит преобразование входного сигнала в импульсы прямоугольной формы одинаковой амплитуды, длительность которых пропорциональна мгновенной амплитуде сигнала в каждый заданный момент времени (ШИМ — широтно-импульсная модуляция). Активные элементы выходного каскада при этом работают в ключевом режиме и имеют два состояния. Транзистор заперт или открыт до насыщения. Усилители класса D имеют большой КПД, так как основные потери энергии на выходных мощных ключах происходят только в момент переключения, при насыщении потери энергии минимальны и будут тем меньше, чем меньше сопротивление насыщенного ключа. Обычные усилители класса D имеют КПД более 90% и достаточно большой коэффициент нелинейных искажений (около 10%), но применение новых технологий (ноу-хау производителей) позволяет снизить коэффициент нелинейных искажений до долей процента. УМЗЧ класса D содержит генератор пилообразного напряжения, частота которого лежит значительно выше звукового диапазона, и широтно-импульсный модулятор (ШИМ). ШИМ преобразует «пилу» от генератора в прямоугольные импульсы, длительность которых зависит от мгновенного значения напряжения НЧ-сигнала (сигнала звука). Эти импульсы управляют двухтактными выходными ключами, которые нагружены на громкоговоритель через ФНЧ. ФНЧ пропускает на громкоговоритель звуковую составляющую выходного сигнала и подавляет импульсные составляющие, имеющие более высокие частоты [1–2].

УМЗЧ с мостовым выходом имеет два одинаковых комплементарных или квазикомплементарных выходных усилителя (канала), которые работают в противофазе. Нагрузка (громкоговоритель) включается между выходами этих каналов [1–2].

Упрощенная схема традиционного УМЗЧ класса D с мостовым выходом показана на рис. 1.

Упрощенная схема традиционного УМЗЧ класса D с мостовым выходом (Рис. 1)

Рис. 1. Упрощенная схема традиционного УМЗЧ класса D с мостовым выходом

Этот УМЗЧ состоит из генератора пилообразного напряжения, каскада ШИМ и двух одинаковых инвертирующих усилителей (каналы 1 и 2). На выходах каждого из каналов перед громкоговорителем установлены ФНЧ: L1, C5 и L2, C6. Конденсаторы C1–C4 — разделительные. R1, R2 — делитель напряжения сигнала на входе канала 2.

Рассмотрим работу этого УМЗЧ в режиме покоя, то есть при отсутствии сигнала на входе.

Это именно тот режим, которому уделено мало внимания в различной радиотехнической литературе и технической документации.

Эпюры напряжений в некоторых узловых точках и выходного тока этой схемы в режиме покоя изображены на рис. 2.

Эпюры напряжений и выходного тока традиционного УМЗЧ класса D с мостовым выходом в режиме покоя (Рис. 2)

Рис. 2. Эпюры напряжений и выходного тока традиционного УМЗЧ класса D с мостовым выходом в режиме покоя

Пилообразное напряжение от генератора поступает на ШИМ, где преобразуется в симметричные прямоугольные импульсы, так как на схему в режиме покоя не подан НЧ-сигнал звука. На выходах OUTN (е) и OUTР (г) эти импульсы будут противофазны (см. рис. 2) и будут иметь размах, близкий к напряжению питания (в данном примере 5 В). Между этими выходами размах сигнала увеличится вдвое (от –5 до +5 В). Это приводит к тому, что через ФНЧ и частично через громкоговоритель в режиме покоя будет протекать заметный высокочастотный ток. Он будет иметь пилообразную форму, так как в ФНЧ происходит интегрирование сигнала. Некоторые потери энергии в режиме покоя неизбежны.

Ноу-хау компании Texas Instruments позволяют не только уменьшить эти потери, но и отказаться от самого ФНЧ, установив вместо него шунтирующий нагрузку по ВЧ конденсатор небольшой емкости.

Основные принципы работы УМЗЧ класса D с мостовым выходом без ФНЧ

Упрощенная схема этого УМЗЧ показана на рис. 3. Он также содержит два выходных усилителя (канала), НЧ-сигналы на выходах которых имеют одинаковый размах, но противоположные фазы.

Упрощенная схема УМЗЧ класса D с мостовым выходом без ФНЧ (Рис. 3)

Рис. 3. Упрощенная схема УМЗЧ класса D с мостовым выходом без ФНЧ

В каждом канале имеется свой ШИМ. Причем прямоугольные сигналы в режиме покоя на выходе схемы вовсе не противофазны, как в предыдущей схеме, а синфазны или имеют небольшой фазовый сдвиг (см. рис. 4).

Эпюры напряжений и выходного тока УМЗЧ класса D с мостовым выходом без фильтра в режиме покоя (вверху) и при положительном мгновенном значении НЧ-сигнала (внизу) (Рис. 4)

Рис. 4. Эпюры напряжений и выходного тока УМЗЧ класса D с мостовым выходом без фильтра в режиме покоя (вверху) и при положительном мгновенном значении НЧ-сигнала (внизу)

Это достигается с помощью инвертора (рис. 3) с коэффициентом усиления по напряжению равным 1 (K_U = 1). В результате на громкоговоритель в режиме покоя в худшем случае поступают противофазные симметричные импульсы малой длительности (рис. 4). Для их сглаживания используется небольшая емкость и индуктивность громкоговорителя. Сравнив рис. 4 и рис. 2, легко заметить, что ток нагрузки в режиме покоя заметно ниже в схеме рис. 3, чем в схеме рис. 1. В режиме усиления входного НЧ-сигнала звука ШИМы работают в противофазе, то есть если длительность импульсов на выходе одного ШИМ увеличивается, то на выходе другого— уменьшается, и наоборот (рис. 4). Это приводит к асимметрии импульсов, прикладываемых к нагрузке, а значит, к появлению в токе громкоговорителя составляющей, величина которой зависит от разности длительности импульсов ШИМ 1 и ШИМ2. Эта составляющая меняется по закону входного НЧ-сигнала звука и будет преобразовываться громкоговорителем в акустические колебания.

Обзор микросхем УМЗЧ класса D фирмы Texas Instruments

Корпорация Texas Instruments производит множество микросхем для УМЗЧ класса D. До сих пор в изделиях и в продаже можно встретить микросхемы первого поколения, такие как TL1451, TL1453 и другие, которые были разработаны еще в начале 80-х годов. Но на много интереснее более поздние микросхемы УМЗЧ класса D. В одном из последних релизов представлено 19 таких микросхем. Их основные параметры и характеристики приведены в таблице 1.

Таблица 1. Параметры микросхем УМЗЧ класса D фирмы Texas Instruments

Рассмотрим подробнее две микросхемы УМЗЧ класса D из этой таблицы, одна из которых — монофонический усилитель, а другая — стереофонический.

Микросхема TPA2000D1 фирмы Texas Instruments

Микросхема TPA2000D1 фирмы Texas Instruments представляет собой монофонический УМЗЧ класса D с мостовым выходом без ФНЧ и плавным (без щелчка) включением и выключением. Микросхема способна развивать мощность 2 Вт на нагрузке сопротивлением 4 Ом и нелинейных искажениях менее 1%. Диапазон рабочих температур составляет –40…+85 °C. Коэффициент усиления микросхемы можно устанавливать равным 6 дБ (2 раза), 12 дБ (4 раза), 18 дБ (8 раз) и 23,5 дБ (15 раз), задавая логические уровни на входах установки усиления GAIN0 и GAIN1. Она питается от одиночного источника питания +2,7…+5,5 В. Микросхема УМЗЧ TPA2000D1 изготавливается в одном из двух корпусов для поверхностного монтажа: TSSOP с 16 выводами (TPA2000D1PW) или MicroStar Junior BGA с 48 выводами (TPA2000D1GQC). Эти корпуса в фирменной документации называют и обозначают по-разному. Так, первый из них может обозначаться как 16TSSOP, PW или R-PDSO-G16, а второй — 48VFBGA, GQC или S-PBGA-N48.

Корпус 16TSSOP достаточно распространен. Поэтому его внешний вид и расположение выводов мы не приводим. Его размеры 5×4,5мм (без выводов). Он имеет двустороннее расположение выводов с шагом 0,65 мм. Корпус 48VFBGA (рис. 5) встречается заметно реже. Он имеет 48 выводов каплеобразной формы, которые расположены снизу корпуса в виде матрицы 7×7 с шагом 0,5 мм. Вывод С3 отсутствует. Размер корпуса 4×4 мм.

Размеры и расположение выводов корпуса 48VFBGA (MicroStar Junior BGA) (Рис. 5)

Рис. 5. Размеры и расположение выводов корпуса 48VFBGA (MicroStar Junior BGA)

Функциональная схема TPA2000D1 показана на рис. 6, а назначение выводов микросхемы сведено в таблицу 2. В таблице 3 показана зависимость коэффициента усиления и входного сопротивления микросхемы TPA2000D1 от логических уровней на входах GAIN0 и GAIN1.

Функциональная схема микросхемы TPA2000D1 (Рис. 6)

Рис. 6. Функциональная схема микросхемы TPA2000D1

Таблица 2. Назначение выводов микросхемы TPA2000D1 фирмы Texas Instruments в разных корпусах

Таблица 3. Зависимость коэффициента усиления и входного сопротивления микросхемы TPA2000D1 от логических уровней на входах GAIN0 и GAIN1

Из рис. 6 и таблицы 2 видно, что в микросхема TPA2000D1 имеет дифференциальный вход, мостовой выход и вход SHUTDOWN. При подаче низкого потенциала на вход SHUTDOWN выходные каскады обоих каналов плавно запираются, и потребление микросхемы значительно снижается. При высоком уровне управляющего напряжения на этом выводе схема запуска и защиты (Start-Up Protection Logic) поддерживает микросхему во включенном состояниии отключает ее только при перегрузке.

Типовая схема включения микросхемы TPA2000D1 показана на рис. 7.

Типовое включение микросхемы TPA2000D1 (Рис. 7)

Рис. 7. Типовое включение микросхемы TPA2000D1

Конденсаторы C4, C5, C6, C8 блокируют источник питания по переменной составляющей тока микросхемы. Конденсаторы C2, C3 — разделительные, а C7 блокирует неинвертирующие входы обоих каналов усиления напряжения, создавая заземленную среднюю точку. R1, C1 — времязадающая цепь генератора пилообразного напряжения (Ramp Generator). Для обеспечения устойчивой работы ШИМ и всей схемы частота этого генератора должна быть в пределах 200–300 кГц. Эту частоту можно посчитать по формуле: fs = 6,6/R1×C1.

Указанные на схеме рис. 7 номиналы R1 и C1 обеспечивают рабочую частоту 250 кГц. Резистор времязадающей цепи должен иметь допуск не более 10%, а конденсатор — 5%.

Особенности микросхемы УМЗЧ TPA2012D2 фирмы Texas Instruments

Микросхема TPA2012D2 фирмы Texas Instruments представляет собой стереофонический УМЗЧ класса D с мостовым выходом без ФНЧ и плавным (без щелчка) включением и выключением. Она имеет дифференциальные входы и раздельные входы плавного выключения (SHUTDOWN) для каждого из стереоканалов, а также общий генератор пилообразного напряжения без внешних времязадающих цепей. Условно можно говорить, что УМЗЧ TPA2012D2 — это два усовершенствованных УМЗЧ TPA2000D1 в одном корпусе. Это видно из функциональной схемы микросхемы TPA2012D2 (рис. 8).

Функциональная схема микросхемы TPA2012D2 фирмы Texas Instruments (Рис. 8)

Рис. 8. Функциональная схема микросхемы TPA2012D2 фирмы Texas Instruments

Напряжение питания микросхемы 2,5–5,5 В. При напряжении питания 5 В на нагрузке 4 Ом она обеспечивает выходную мощность до 2,1 Вт, а на нагрузке 8 Ом — 1,4 Вт в каждом канале. При питании от источника 3,6 В и нагрузке 8 Ом — 720 мВт в каждом канале.

Микросхема изготавливается в корпусе QFN размером 4×4 мм, который имеет 20 выводов (рис. 10). Кроме того, планируется «упаковка» микросхем в корпус WCSP еще меньших размеров (2×2 мм), с 16 каплеобразными выводами. Назначение выводов микросхемы TPA2012D2 в обоих корпусах сведено в таблицу 4.

Типовое включение микросхемы TPA2012D2 (Рис. 9)

Рис. 9. Типовое включение микросхемы TPA2012D2

Расположение выводов корпуса 20QFN (Рис. 10)

Рис. 10. Расположение выводов корпуса 20QFN

Таблица 4. Назначение выводов микросхемы TPA2012D2 фирмы Texas Instruments в разных корпусах

Литература

1. Безверхний И. Микросхемы УМЗЧ для переносных компьютеров и игрушек // Компоненты и технологии. 2005. № 1.
2. Безверхний И. Современные микросхемы для УМЗЧ класса D фирмы MPS // Современная электроника. 2004. № 1.
3. www.ti.com.
4. 2 W filterless mono class-D audio power amplifier. Texas Instruments.
5. 2.1 W/ch stereo filter-free class-D audio power amplifier. Texas Instruments.

Усилитель класса D — мал, да удал

Функция звукового усилителя заключается в воспроизведении входного сигнала элементами выходной цепи, с необходимой громкостью и мощностью, точно, с минимальным рассеянием энергии и малыми искажениями. Усилитель должен обладать хорошими характеристиками в диапазоне звуковых частот, который находится в области 20–20 000 Гц (для узкополосных динамиков, таких как сабвуфер или высокочастотная головка, диапазон может быть уже). Выходная мощность варьируется в широких пределах в зависимости от назначения усилителя — от милливатт в головных телефонах до нескольких ватт в телевизоре и персональном компьютере (ПК), десятки ватт в домашней или автомобильной стереосистеме; наконец, сотни ватт в наиболее мощных домашних или коммерческих аудиосистемах для театров и концертных залов.

Простейший вариант реализации усилителя звука — использование транзисторов в линейном режиме, что позволяет получить на выходе увеличенное входное напряжение. Усиление в данном случае обычно велико (по меньшей мере, 40 дБ). Часто используется отрицательная обратная связь, так как она улучшает качество усиления, снижая вызванные нелинейностью усилительных каскадов искажения и подавляя помехи от источника питания.

В обычном усилителе выходной каскад содержит транзисторы, обеспечивающие необходимое мгновенное значение выходного тока. Во многих аудиосистемах выходные каскады работают в классах A, B и AB. В сравнении с выходным каскадом, работающим в D классе, мощность рассеяния в линейных каскадах велика даже в случае их идеальной реализации. Это обеспечивает D классу значимое преимущество во многих приложениях вследствие меньшего тепловыделения, уменьшения размеров и соответственно стоимости изделий, увеличения времени работы автономных устройств.

Выходные каскады линейных усилителей соединяются непосредственно с громкоговорителем (в некоторых случаях через емкости). Биполярные транзисторы в выходном каскаде обычно работают в линейном (активном) режиме при достаточно больших напряжениях между коллектором и эмиттером. Выходной каскад может также строиться на полевых транзисторах.

Энергия рассеивается во всех линейных выходных каскадах, поскольку при обеспечении выходного напряжения, по крайней мере, в одном транзисторе каскада неизбежно возникает отличный от нуля ток и напряжение. Мощность рассеяния сильно зависит от начального смещения выходных транзисторов.

В выходном каскаде, выполненном в классе A, один транзистор служит источником постоянного тока, протекающего через громкоговоритель даже в отсутствие сигнала. В данном классе можно получить хорошее качество звука, однако мощность рассеяния очень велика из-за большого постоянного тока, протекающего через выходные транзисторы (там, где ток нежелателен), даже в отсутствие тока в громкоговорителе (там, где ток собственно и нужен).

Построение выходного каскада в классе B практически исключает постоянный ток через транзисторы и существенно уменьшает мощность рассеяния. Выходные транзисторы в этом случае работают по двухтактной схеме, верхнее плечо обеспечивает положительные токи через громкоговоритель, нижнее плечо — отрицательные. Мощность рассеяния уменьшается потому, что через транзисторы протекает только связанный с сигналом ток, постоянная составляющая практически отсутствует. Однако выходной каскад класса B дает худшее качество звука вследствие нелинейного характера выходного тока при переходе через ноль (переходные искажения), что имеет место из-за особенностей включения/выключения выходных транзисторов.

В классе AB, являющемся компромиссом между A и B классами, постоянный ток смещения существует, однако гораздо меньший, чем в классе A. Небольшого постоянного тока смещения оказывается достаточно для устранения переходных искажений и обеспечения тем самым хорошего качества звучания. Мощность рассеяния в данном случае оказывается больше, чем в классе B, и меньше, чем в A классе, но все же количественно ближе к классу B. В этом случае, как и в классе B, необходимо управление выходными транзисторами для обеспечения больших положительных и отрицательных выходных токов.

Тем не менее, даже хорошо спроектированный усилитель класса AB характеризуется значительной мощностью рассеяния, так как средние значения выходных напряжений обычно далеки от напряжений на шинах питания. Большое падение напряжения между стоком и истоком приводит, таким образом, к рассеянию энергии.

Благодаря совершенно иному принципу, мощность рассеяния усилителя класса D гораздо меньше, чем в вышеперечисленных случаях. Ключи выходного каскада такого усилителя коммутируют выход с отрицательной и положительной шиной питания, создавая тем самым серии положительных и отрицательных импульсов. Такая форма выходного сигнала существенно уменьшает мощность рассеяния, так как при наличии напряжения ток через выходные транзисторы практически не идет (транзистор «закрыт»), либо, когда транзистор открыт и протекает ток, на нем падает небольшое напряжение. Мгновенная мощность рассеяния в этом случае минимальна.

Поскольку звуковые сигналы заметно отличаются от последовательности импульсов, для преобразования входного сигнала в набор импульсов необходим модулятор.

Частотный спектр сигнала модулятора содержит как звуковую составляющую, так и высокочастотную компоненту, которая появляется в процессе модуляции. Поэтому для уменьшения высокочастотной составляющей между выходным каскадом и громкоговорителем часто включается фильтр низких частот. Фильтр должен обеспечивать минимальные потери, чтобы не растерять преимущество экономичности импульсного режима работы выходного каскада. Фильтр обычно строится из емкостных и индуктивных элементов.

Таким образом, основное достоинство усилителей D-класса — высокий КПД. Однако есть и серьезный недостаток — частотный диапазон усилителя чаще всего бывает серьезно ограничен сверху. Именно это долгое время и было причиной применения этой технологии только в басовых моноблоках, рассчитанных исключительно на сабвуферное применение. Но, конечно же, с ее развитием и обычные, широкополосные усилители D-класса уже давно перестали быть экзотикой и активно используются для построения домашних и автомобильных звуковоспроизводящих систем.

Компания Мастер Кит предлагает испытать преимущества таких усилителей. Рассмотрим некоторые усилители D-класса из ассортимента, предлагаемого в разделе Мультимедиа на сайте Мастер Кит.

1. MP3116mini — усилитель НЧ D-класс 2х50Вт с регулировкой тембра (TPA3116)

Модуль построен на базе звуковой микросхемы D-класса TPA3116. Драйверы микросхемы имеют мостовое включение. Таким образом, достигается 50Вт выходной мощности на канал с малыми интермодуляционными помехами и низким коэффициентом искажений. Благодаря высокому КПД микросхемы, более 90%, не требуется массивных радиаторов и систем активного охлаждения. На плате установлен регулятор громкости и регуляторы тембра ВЧ и НЧ частот, что делает усилитель боле удобным в применении.

 Технические характеристики

Особенности:

— широкий диапазон питающего напряжения 5В-24В;

— защита от превышения температуры корпуса микросхемы;

— защита от короткого замыкания в нагрузке;

— высокая частота преобразования 400 кГц-1,2 МГц, что позволяет получить качественный сигнал без применения громоздких фильтров для очистки ШИМ;

— высокий КПД более 90%;

— возможность подключения к линейному входу без предварительных усилителей и цепей согласования;

— применение замкнутой обратной связи обеспечивает отличный уровень подавления помех источников питания;

— на плате установлен регулятор громкости и регуляторы тембра ВЧ и НЧ частот.

2. MP3116 — усилитель НЧ D-класса 2х100Вт (TPA3116)

Модуль построен на базе звуковой микросхемы D-класса. В модуле используются две отдельные микросхемы TPA3116, включенные в мостовом режиме. Таким образом, достигается 100Вт выходной мощности на канал с малыми интермодуляционными помехами и низким коэффициентом искажений. Благодаря высокому КПД микросхемы, более 90%, не требуется массивных радиаторов и систем активного охлаждения. На плате установлен регулятор громкости, что делает усилитель боле удобным в применении.

 Технические характеристики

3. MP3116btl — усилитель НЧ D-класса 1х150Вт для сабвуфера (TPA3116)

Модуль представляет собой мощный одноканальный усилитель для сабвуфера с фильтром для среза высоких частот. Универсальное питание позволяет его использовать в качестве готового усилителя для сабвуфера в машине или дома. Устройство можно использовать в качестве усилителя сабвуфера домашнего кинотеатра. Данный усилитель НЧ обладает минимальными: коэффициентом нелинейных искажений, уровнем собственных шумов и широким диапазоном питающих напряжений и сопротивлений нагрузки. Для отключения фильтра и использования устройства в качестве обычного мощного монофонического усилителя необходимо удалить конденсатор C29.

 Технические характеристики

4. MP3117box — усилитель НЧ D-класс 2. 1, 2х50Вт, 1x100Вт (TPA3116)

Устройство представляет собой качественный усилитель низкой частоты D-класса в DIY корпусе из прозрачного пластика. Благодаря применению отлично зарекомендовавшей себя микросхемы TPA3116 усилитель обладает минимальным  коэффициентом нелинейных искажений, уровнем собственных шумов и широким диапазоном питающих напряжений. Он способен работать с любыми акустическими системами сопротивлением от 4 Ом до 16 Ом. В модуле имеется выделенный канал для сабвуфера мощностью 100Вт.  Усилитель мощности можно использовать как на открытом воздухе для проведения различных мероприятий, так и дома при изготовлении музыкального аудиокомплекса своими руками. Отлично подойдет для компьютерной акустики или домашнего кинотеатра. В модуле используются две отдельные микросхемы TPA3116. Одна из них используется в стереоканале, вторая, включенная в мостовом режиме, в канале сабвуфера. Таким образом, достигается 100Вт выходной мощности на канал с малыми интермодуляционными помехами и низким коэффициентом искажений. Благодаря высокому КПД микросхемы, более 90%, не требуется массивных радиаторов и систем активного охлаждения. На плате установлен регулятор громкости, что делает усилитель боле удобным в применении.

 Технические характеристики

Предлагаем ознакомиться с другими материалами по теме усиления звука и построения домашних и автомобильных звукоусилительных систем на нашем сайте, например:

Обзор усилителей звуковой частоты BM2043M и BM2043Pro

Обзор темброблока BM2112 на микросхеме XR1075 BBE

Обзор ФНЧ для сабвуфера

Обзор темброблока BM2112 на микросхеме XR1075 BBE

Обзор усилителей звуковой частоты BM2043M и BM2043Pro

BM2114dsp — Цифровой процессор звука

Усилитель НЧ D-класс 2х50Вт с регулировкой тембра

Наш каталог постоянно обновляется и пополняется новыми товарами, поэтому подписывайтесь на наши новости,  чтобы всегда быть всегда в курсе новинок и специальных предложения на сайте компании Мастер Кит.

Микросхема аудиоусилителя класса D

Обзор

ИС аудиоусилителя MERUS™ класса D, многокристальные модули и дискретные ИС драйвера MOSFET/HEMT

Традиционный усилитель класса D представляет собой импульсный усилитель, обычно состоящий из двух мощных полевых МОП-транзисторов с сигналом с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). LC-фильтр необходим для выходных уровней >20 Вт, что увеличивает размер и стоимость.

В связи с увеличением количества аудиоканалов на продукт традиционные усилители мощности класса D сталкиваются с трудностями проектирования в компактных приложениях: низкая энергоэффективность, чрезмерное тепловыделение (даже при умеренной громкости прослушивания) и необходимость в громоздких и дорогих фильтрах. Разработанная Infineon технология многоуровневого аудиоусилителя класса D — первая в мире в своем роде — позволила снизить энергопотребление при одновременном снижении электромагнитных помех и внеполосного шума. Затраты на производство также могут быть снижены за счет устранения или минимизации использования фильтров, что помогает сэкономить пространство для проектирования.

Благодаря революционным многоуровневым интегральным схемам усилителей класса D компания Infineon лидирует по энергоэффективности и удельной мощности. Более холодные, компактные и легкие аудиоусилители класса D для великолепно звучащих продуктов.

Аудиоусилитель IC класса D Преимущества продукта, решения и области применения

Преимущество микросхемы аудиоусилителя класса D

Послушайте. Почувствуй это. Испытайте это. Все дело в чистом звуке. Продукты Infineon MERUS™, разработанные в соответствии с тремя основными принципами работы аудиоусилителей, обеспечивают именно это.

Микросхемы аудиоусилителей Infineon класса D обладают следующими преимуществами:

Энергоэффективность  – воспроизводить звук в динамиках, а не нагревать окружающее пространство

Интеграция а тяжелый – это история

Качество  — быть прочным и гибким, а не деликатным и требовательным

Решения на микросхемах усилителей звука класса D

Ассортимент интегральных схем усилителей класса D от Infineon включает полностью интегрированные однокристальные аудиорешения, а также дискретные аудиорешения с высокомасштабируемыми комбинациями драйверов усилителей и мощных полевых МОП-транзисторов. MERUS™ — это торговая марка Infineon, предназначенная для применения на интегральных схемах аудиоусилителей класса D с уровнями выходной мощности от 20 Вт до более чем 2000 Вт на канал. Портфолио MERUS™ идеально подходит для широкого спектра требований к дизайну.

Infineon сочетает свои основные принципы, компетенции и лидерство в области новаторских силовых полупроводников с революционными технологиями ИС усилителей мощности класса D, такими как MERUS™. Это позволяет предлагать комплексные решения, которые не только компактны, легки, прочны и гибки, но и имеют меньшее тепловыделение.

В дополнение к выдающемуся качеству и надежности решения Infineon для схем аудиоусилителей класса D обеспечивают максимальную энергоэффективность и динамический диапазон, обеспечивая лучшую в своем классе производительность в различных форм-факторах и формах.

Именно поэтому интегральные схемы аудиоусилителей Infineon MERUS™ класса D оптимально подходят для высокопроизводительных приложений как в низком (<40 В), так и в высоковольтном (100–600 В) диапазонах. Наши мощные интегральные схемы усилителей класса D обеспечивают превосходное качество звука и масштабируемую выходную мощность, а наши маломощные усилители класса D обеспечивают многоуровневую коммутацию для сверхвысокой энергоэффективности и удельной мощности. Используя нашу технологию многоуровневого усиления, клиенты могут производить высокопроизводительные аудиопродукты без радиаторов и фильтров, с меньшим количеством компонентов, меньшими общими затратами на систему и более длительным временем воспроизведения от батареи.

Благодаря запатентованным архитектурам, запатентованным алгоритмам, передовым технологиям производства, а также тщательным проверкам и испытаниям, Infineon предлагает опыт и партнерство производителям, стремящимся поставлять прогрессивные продукты для беспрецедентного звучания. Решения для аудиоусилителей MERUS™ обеспечивают выдающуюся производительность, максимальную гибкость и высочайшую надежность.

Ассортимент маломощных и высокомощных схем усилителей класса D, доступных как в корпусах усилителей класса D с аналоговым, так и с цифровым входом, предназначен для широкого спектра приложений премиум-класса D. Он включает в себя полностью интегральные монолитные ИС аудиоусилителя , многокристальные модули аудиоусилителя (MCM) , а также ИС драйвера дискретного усилителя и силовые МОП-транзисторы. Продукция MERUS™, масштабируемая в диапазоне выходной мощности от 20 Вт до нескольких киловатт, отвечает самым строгим и требовательным требованиям приложений.

MERUS™ от Infineon идеально подходит для портативных устройств и устройств с питанием от батареи, активных громкоговорителей с голосовым управлением , телевизоров, стереосистем HiFi, саундбаров, мониторов, Power-over-Ethernet (PoE) и многоканальных аудиосистем.

Применение интегральных схем усилителей класса D

Infineon предлагает полные решения интегральных схем усилителей класса D для портативных/аккумуляторных, а также домашних и профессиональных усилителей. Ассортимент схем аудиоусилителей MERUS™ класса D от Infineon охватывает диапазон мощностей от 20 Вт до 2000 Вт на канал. Он включает в себя однокристальные устройства, многокристальные усилители класса D (MCM) и высокомасштабируемые дискретные аудиоусилители, состоящие из мощных комбинаций HEMT MOSFET/CoolGaN™ в режиме улучшения (e-mode) и драйверов ИС.

Давайте творить! Давайте внедрять инновации! Давайте вместе работать над индивидуальным дизайном. Вот некоторые из приложений, которые мы могли бы выбрать.

Портативные/батарейные аудиоприложения

Для портативных/батарейных аудиоустройств важно максимально увеличить время воспроизведения от батареи при сохранении отличной производительности. Микросхемы аудиоусилителей MERUS™ класса d от Infineon обеспечивают вдвое более длительное время воспроизведения от батареи в сочетании с лучшими в своем классе характеристиками и непревзойденным качеством звука.

• Динамики с батарейным питанием
• Мобильные Bluetooth-динамики
• Док-станция для колонок
• Бум-боксы
• Носимые динамики

Домашнее и звуковое оборудование

Современные домашние аудиоустройства бывают самых разных форм, размеров и конфигураций, но их всех объединяет одно: требование великолепного звука в сочетании с выдающимся промышленным и акустическим дизайном. Микросхемы усилителей мощности звука MERUS™ класса D от Infineon прокладывают путь к инновационным и незабываемо звучащим домашним аудиоустройствам в форм-факторах и формах, которые ранее были немыслимы.

• Системы мультирум
• Домашние втулки
• Телевизоры
• Саундбары
• Системы домашнего кинотеатра
• Умные колонки

Профессиональные аудиоприложения

Профессиональное аудиооборудование предназначено для максимизации выходной мощности и удельной мощности. Большая, тяжелая и энергоемкая профессиональная аудиоэлектроника ушла в прошлое. Решения Infineon MERUS™ для мощных усилителей класса D предлагают заказчикам масштабируемость уровней выходной мощности для достижения качества звука на профессиональном уровне.

• Аудиосистемы Power-over-Ethernet (PoE)
• Туристические усилители
• Активные динамики
• Публичное объявление Системы 70-100 В
• Усилители для музыкальных инструментов

>Загрузить брошюру по применению решений MERUS™

Воспользуйтесь преимуществами исключительного качества звука, сверхвысокой энергоэффективности, максимальной выходной мощности, высокой надежности, свободы проектирования и быстрого выхода на рынок, выбрав Infineon MERUS™ для своего проекта.

В мире, где экологически чистые технологии приобретают все большее значение, преимущества решений MERUS™ подкрепляют миссию Infineon: Часть вашей жизни. Часть завтрашнего дня. Мы делаем жизнь проще, безопаснее и экологичнее с помощью технологий, которые достигают большего, потребляют меньше и доступны каждому. Микроэлектроника от Infineon — ключ к лучшему будущему.

Ниже приведена сравнительная таблица микросхем усилителей класса d, которая демонстрирует различные функции и преимущества встроенных микросхем по сравнению с микросхемами + МОП-транзисторами/драйверами GAN e-mode для усилителей класса d с аналоговым и цифровым входом. На этой диаграмме показано, какие продукты имеют самые низкие уровни выходной мощности в режиме ожидания и самые высокие уровни мощности без радиатора, а также те, выходная мощность которых масштабируется, а также какие продукты обеспечивают наилучшее качество звука.

Продукты

Основные моменты

Документы

Поддержка дизайна

Видео

• Усилитель MERUS™ класса D MA5332MS в действии: без радиатора, с высокой удельной мощностью, с высокой эффективностью».

• Отзыв: Как сделать хороший дизайн для динамика SOUNDBOKS.

• Отзыв: SOUNDBOKS использует Infineon MERUS™

• MERUS™ MA12070 как басовый усилитель для музыкальных инструментов

• Комплект усилителя звука MA12070P — совместим с платами Arduino MKR

• Конфигурация и настройка аудиоусилителя MERUS™ Raspberry Pi Class-D HAT

• Обсуждение эксперта ¬- CoolGaN™ 400 В в аудиоусилителях класса D

• Введение в лабораторные занятия MERUS™

• Узнайте, как настроить оценочный модуль с микросхемами многоуровневого усилителя MERUS™.

• Откройте для себя революционную технологию, лежащую в основе наших запатентованных многоуровневых усилителей MERUS™.

• Поднимите качество звука на новый уровень с многоуровневыми усилителями MERUS™

• MERUS™ — новый эталон для усилителей класса D

• Исследуйте мир MERUS™

• Опыт клиентов с аудиорешениями Infineon MERUS™ класса D на выставке CES 2019

• Аудиосистема Infineon MERUS™ класса D — как это работает

• Аудиорешения Infineon MERUS™ класса D на выставке CES 2019

• CES 2019: аудиорешения MERUS™ для тех, кто любит музыку

Партнеры

Изучите партнерскую экосистему для аудиоусилителей класса D

• Экосистему аудиоусилителей класса D 

Обучение

Делиться

Введение в усилитель MERUS™ класса D MA5332MS

Пройдя этот курс, вы. ..

• … узнаете о мощном звуке и получите представление о проблемах, с которыми приходится сталкиваться.
• … ознакомьтесь с предложениями усилителей Infineon MERUS™ класса D и позиционированием MA5332MS.
• … иметь представление об основных характеристиках, преимуществах и преимуществах MA5332MS.

Приложения

Поддержка

Контакт

АудиоИС — ICEpower

Сравните наше портфолио АудиоИС

Спецификация	50ASX2	125ASX2	250ASX2	80АМ2	100АС1/2	200АС1	200АС2	300АС1	300А1	700АС1/2	1200АС1/2	Двигатель400
Мощность (нагрузка 4 Ом, номинальное значение THD+N)	50 Вт (SE) 170 Вт (БТЛ)	120 Вт (SE) 450 Вт (БТЛ)	230 Вт (SE)	80 Вт (SE)	100 Вт	200 Вт	200 Вт	300 Вт	300 Вт	700 Вт	1200 Вт	400 Вт
Мощность (нагрузка 8 Ом, номинальное значение THD+N)	25 Вт (SE) 85 Вт (БТЛ)	60 Вт (SE) 225 Вт (БТЛ)	120 Вт (SE) 500 Вт (БТЛ)	160 Вт (БТЛ)	50 Вт	120 Вт	120 Вт	150 Вт	150 Вт	350 Вт	600 Вт	200 Вт
Полное сопротивление минимальной нагрузки	2 Ом (SE) 3 Ом (BTL)	3 Ом (SE*) 6 Ом (BTL)	3 Ом (SE) 6 Ом (BTL)	3,2 Ом (SE) 6,4 Ом (BTL)	3 Ом	2,7 Ом	3,5 Ом	2,5 Ом	2,5 Ом	2,5 Ом	2,7 Ом	2 Ом
Верхний предел полосы пропускания (-3 дБ)	130 кГц при 8 Ом	120 кГц при 8 Ом	120 кГц при 8 Ом	120 кГц при 8 Ом	50 кГц при 4 Ом	50 кГц при 4 Ом	50 кГц при 4 Ом	70 кГц при 8 Ом 55 кГц при 4 Ом	70 кГц при 8 Ом 55 кГц при 4 Ом	70 кГц при 4 Ом	50 кГц (все нагрузки)	100 кГц при 4 Ом
Динамический диапазон	120 дБ(А)	120 дБ(А)	120 дБ(А)	110 дБ(А)	109 дБ(А)	110 дБ(А)	110 дБ(А)	113 дБ(А)	113 дБ(А)	117 дБ(А)	129 дБ(А)	124 дБ(А)
Макс. КПД усилителя	–	–	–	94 %	–	–	–	–	90 %	–	–	–
Макс. общий КПД (ампер+блок питания)	81 %	86 %	84 %	–	72 %	78%	70%	80 %	–	84 %	80 %	–
Блок питания	Встроенный импульсный источник питания	Встроенный импульсный источник питания	Встроенный импульсный источник питания	См. примечания	Встроенный импульсный источник питания	Встроенный импульсный источник питания	Встроенный импульсный источник питания	Встроенный импульсный источник питания	См. примечания	Встроенный импульсный источник питания	Встроенный импульсный источник питания	См. примечания
Диапазон напряжения питания	115/230 В переменного тока	115/230 В переменного тока	115/230 В переменного тока	85-264 В переменного тока	85-264 В переменного тока	85-264 В переменного тока	85-264 В переменного тока	85-264 В переменного тока	22–55 В постоянного тока	85-264 В переменного тока	85-264 В переменного тока	±(56-65) В постоянного тока
ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ напряжение/ток	±25 В постоянного тока / ±200 мА	±25 В постоянного тока / ±250 мА	±25 В постоянного тока / ±250 мА	±12 В постоянного тока	±(16-21)В постоянного тока	±(16-21)В постоянного тока	±(15-21)В постоянного тока	±12 В постоянного тока	Н/Д	±15 В постоянного тока	±15 В постоянного тока	±(10-15 В постоянного тока)
Резервный источник питания 5 В	÷	÷	÷	√ (с мощностью 400 СМ)	√ (7В-10В)	√ (7В-10В)	√ (7В-10В)	√	÷	√	√	÷
Защита от короткого замыкания	√	√	√	√	√	√	√	√	√	√	√	(мониторинг)
Термозащита	√	√	√	√	√	√	√	√	√	√	√	(предупреждение)
Схема мягкого ограничения	√	√	√	√	÷	÷	÷	√	√	√	√	÷
доб. Похожие записи Приемник dvb c для телевизора: Купить цифровой тв ресивер dvb c HD для кабельного телевидения Комментариев нет | Май 16, 2022 Наушники nokia e1200: достойный звук с возможностью подстройки под свой слух. Комментариев нет | Июл 24, 2023 Зеркало для макияжа с подсветкой xiaomi: Зеркало для макияжа Xiaomi купить в Санкт-Петербурге по выгодной цене Комментариев нет | Янв 13, 2023 Камера xiaomi note 10 pro: Обзор смартфона Redmi Note 10 Pro с камерой 108 Мп и AMOLED-экраном 120 Гц Комментариев нет | Фев 21, 2022 Об авторе alexxlab Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий:* Имя:* Email:* Сайт: Copyright © 2024  . Blog Home Home Blog Home Blog Карта Сайта