УМЕНЬШЕНИЕ РАЗМЕРА ФИЛЬТРОВ АВТОМОБИЛЬНЫХ АС


РАДИОСХЕМЫ




МЕНЮ


УМЕНЬШЕНИЕ РАЗМЕРА ФИЛЬТРОВ АВТОМОБИЛЬНЫХ АС

Усилители класса D, используемые в мультимедийных автомобильных системах, нуждаются в выходном фильтре. Этот фильтр состоит из двух элементов - конденсатора и катушки на каждом выходе и называется LC-фильтром. Соответствующий выбор этих элементов необходим, чтобы усилитель поддерживал свои параметры, мощность, энергоэффективность и отвечал требованиям электромагнитной совместимости (ЭМС) или электромагнитных помех (ЭМП). Кроме того, производитель выбирает эти элементы для обеспечения минимальной стоимости. Размер этих элементов также незначителен, так как они очень часто устанавливаются в небольшом пространстве, предлагаемом автомобильной магнитолой. 

Принципиальная схема мостового усилителя класса D

На рисунке представлен типичный усилитель D-класса, сконфигурированный для работы мостового выхода, - нагрузка в нем подключается между двумя усилителями работающими в противофазе. Этот тип конфигурации часто встречается в автомобильном аудиокомплексе из-за ограниченного напряжения питания этих схем - такая конфигурация обеспечивает максимальную мощность. Такой тип схемы требует двух катушек на канал (динамик), как показано на картинке.

Почему важны небольшие дросселя? 

Производители автомобилей добавляют к ним автомобилям все больше электронных схем, а пространство внутри остается неизменным. Это означает, что производители отдельных электронных схем для автомобилей должны проектировать всё меньшие и меньшие модули. Кроме того, все эти компоненты должны быть меньше и потому, чтобы автомобили были легче (снизить расход топлива). 

Существует множество способов уменьшить размер и вес аудиоустройств класса D, а уменьшение индуктивности в выходном фильтре LC - один из них. Типичная звуковая система автомобиля имеет как минимум четыре выходных канала - два для передней и две для задней АС. Это означает что каждый из этих динамиков должен управляться схемой, как показано на рисунке. Тогда на монтажной плате требуется не менее восьми катушек. Они представляют собой довольно большие элементы и будут занимать большую часть поверхности печатной платы в такой системе. 

Измерение индуктивности и частоты усилителя

В усилителях класса D с индуктивным значением выходной катушки в LC-фильтре частота переключения модулированного сигнала заполнения (PWM) является решающей. Выходной фильтр должен быть выбран так, чтобы иметь возможность правильно демодулировать сигнал ШИМ на выходе. На рисунке 2 было представлено сравнение двух дросселей: слева - катушка 8.2 мкГн, используемая в усилителях с частотой переключения 400 кГц, а справа - серия катушек 3,3 мкГ от разных производителей. Указанные в левой части катушки используются в усилителях с частотой переключения 2,1 МГц. Они явно меньше и конечно легче, чем катушка 8.2 мкГн. Примером усилителя класса D, предназначенного для автомобильной промышленности, который обеспечивает частоту коммутации выхода на частоте 2,1 МГц, может быть например TAS6424-Q1. 

Сравнение размеров различных катушек, предназначенных для усилителей класса D с разной частотой переключения.

Усилители с частотой коммутации 400 кГц обычно используют индуктивность от 8,2 мкГн до 10 мкГн в LC-выходном фильтре. В свою очередь, схемы с тактовой частотой 2,1 МГц могут использовать катушки с индуктивностью от 3,3 мкГн до 3,6 мкГн (при одинаковой выходной мощности).

Что влияет на вес катушки

Разница в весе катушки с индуктивностью 8,2 мкГн и 3,3 мкГн обусловлена главным образом разницей в размерах: меньшая катушка сама по себе меньше требует материалов: меньше медной проволоки и меньше сердечник с теми же электрическими параметрами, что и более крупные. Как мы писали выше, типичное автомагнитолы имеют по меньшей мере восемь таких дросселей внутри. Сравнение, представленное на рисунке 3, прекрасно показывает, насколько можно разделить размер системы, изменив частоту коммутации системы на более высокую. 

Сравнение размеров катушек для типичного четырехканального усилителя класса D для двух частот переключения выхода

Дросселя используемые в усилителях класса D обычно изготавливаются классическим способом - эмалированный медный провод, намотанный на ферритовую катушку. Если мы используем более высокие частоты переключения, что позволяет использовать катушки с меньшей индуктивностью в выходных фильтрах, то можно использовать индуктивность из более современных материалов, которые даже меньше, чем типовые элементы этого типа. 

Подведём итог

Более высокая частота переключения в усилителях класса D позволяет использовать меньшие по размерам элементы в конструкции усилителя. Существует множество доступных схем, работающих на высоких частотах, таких как, например, TAS6424-Q1 от Texas Instruments, который работает с частотой переключения 2,1 МГц. Такие схемы - будущее автомобильных усилителей; благодаря их использованию возможно разрабатывать меньшие и более легкие устройства для автомобилей. 

Также повышение частоты переключения в усилителях класса D должно теоретически увеличивать качество усиленного сигнала. Это связано с тем, что для частот в звуковом диапазоне (20 Гц ~ 20 кГц) для 2,1 МГц есть больше семплов, чем при 400 кГц. Например, для входного сигнала 20 кГц с усилителем, работающим на частоте 400 кГц, мы получим 20 отсчетов для периода входного сигнала, а на 2,1 МГц уже более 1000, что положительно влияет на качество воспроизводимого звука.

   Схемы для авто

 

ДАТАШИТ
Например: TDA2030

Снижение расхода топлива в авто

Ремонт зарядного 6-12 В

Солнечная министанция

Самодельный ламповый

Фонарики Police

Генератор ВЧ и НЧ




© 2009-2019, "Электронные схемы самодельных устройств". Электросхемы для самостоятельной сборки радиоэлектронных приборов и конструкций. Полезная информация для начинающих радиолюбителей и профессионалов. Все права защищены.