IC công suất Trong các mạch khuếch đại công suất

IC công suất Trong các mạch khuếch đại công suất

Các Amplifier Signal thường được gọi là một “áp” khuếch đại bởi vì họ thường chuyển đổi một điện áp đầu vào nhỏ thành một điện áp đầu ra lớn hơn nhiều. Đôi khi một mạch khuếch đại là cần thiết để lái xe máy hoặc ăn một loa và cho các loại ứng dụng mà dòng chuyển đổi cao là cần thiết Power Amplifiers được yêu cầu.

Như tên gọi của chúng, công việc chính của “Bộ khuếch đại công suất” (còn được gọi là bộ khuếch đại tín hiệu lớn), là cung cấp điện cho tải, và như chúng ta đã biết ở trên, là sản phẩm của điện áp và dòng điện được áp dụng cho tải với công suất tín hiệu đầu ra lớn hơn công suất tín hiệu đầu vào. Nói cách khác, bộ khuếch đại công suất khuếch đại công suất của tín hiệu đầu vào, đó là lý do tại sao các loại mạch khuếch đại này được sử dụng trong các giai đoạn đầu ra bộ khuếch đại âm thanh để truyền loa.

Bộ khuếch đại công suất hoạt động theo nguyên tắc cơ bản của việc chuyển đổi nguồn DC được rút ra từ nguồn điện thành tín hiệu điện áp AC được truyền tải. Mặc dù sự khuếch đại cao nhưng hiệu suất của việc chuyển đổi từ đầu vào nguồn cấp DC sang đầu ra tín hiệu điện áp AC thường kém.

Bộ khuếch đại hoàn hảo hoặc lý tưởng sẽ cho chúng ta một đánh giá hiệu quả 100% hoặc ít nhất sức mạnh “IN” sẽ bằng với sức mạnh “OUT” điều này phụ thuộc vào một phần các IC công suất. Tuy nhiên, trong thực tế điều này không bao giờ có thể xảy ra vì một số năng lượng bị mất ở dạng nhiệt và cũng có thể, bộ khuếch đại tự tiêu thụ năng lượng trong quá trình khuếch đại. Sau đó, hiệu quả của một bộ khuếch đại được đưa ra là:

Hiệu suất khuếch đại



Bộ khuếch đại lý tưởng gồm các IC công suất lý tưởng

Chúng ta có thể biết xác định các đặc tính cho một bộ khuếch đại lý tưởng từ thảo luận của chúng ta ở trên liên quan đến Gain của nó , có nghĩa là đạt được điện áp:

· Các bộ khuếch đại đạt được, ( A ) nên duy trì liên tục cho các giá trị khác nhau của tín hiệu đầu vào.

· Độ lợi không bị ảnh hưởng bởi tần số. Tín hiệu của tất cả các tần số phải được khuếch đại chính xác với cùng một lượng.

· Độ khuếch đại của bộ khuếch đại không được thêm nhiễu vào tín hiệu đầu ra. Nó sẽ loại bỏ bất kỳ tiếng ồn nào đã tồn tại trong tín hiệu đầu vào.

· Việc khuếch đại độ khuếch đại không nên bị ảnh hưởng bởi những thay đổi về nhiệt độ cho sự ổn định nhiệt độ tốt.

· Độ khuếch đại của bộ khuếch đại phải ổn định trong thời gian dài.

Lớp khuếch đại điện tử

Việc phân loại bộ khuếch đại dưới dạng điện áp hoặc bộ khuếch đại công suất được thực hiện bằng cách so sánh các đặc tính của tín hiệu đầu vào và đầu ra bằng cách đo lượng thời gian liên quan đến tín hiệu đầu vào mà dòng điện chạy trong mạch đầu ra.

Chúng ta đã thấy trong hướng dẫn Transistor Emitter chung cho transistor để hoạt động trong “Vùng hoạt động” của nó một số dạng “Xu hướng cơ sở” là bắt buộc. Điện áp Bias cơ bản nhỏ này được thêm vào tín hiệu đầu vào cho phép bóng bán dẫn tạo lại dạng sóng đầu vào đầy đủ ở đầu ra của nó mà không làm mất tín hiệu.

Tuy nhiên, bằng cách thay đổi vị trí của điện áp phân cực cơ sở này, nó có thể vận hành một bộ khuếch đại trong một chế độ khuếch đại khác hơn là để tái tạo dạng sóng đầy đủ. Với sự giới thiệu về bộ khuếch đại của một điện áp thiên vị cơ sở, phạm vi hoạt động khác nhau và phương thức hoạt động có thể thu được được phân loại theo phân loại của chúng. Các chế độ hoạt động khác nhau này được gọi là Lớp khuếch đại tốt hơn .

Bộ khuếch đại công suất âm thanh được phân loại theo thứ tự bảng chữ cái theo cấu hình mạch và chế độ hoạt động của chúng. Bộ khuếch đại được chỉ định bởi các lớp hoạt động khác nhau như lớp “A”, lớp “B”, lớp “C”, lớp “AB”, vv. Các lớp khuếch đại có các IC công suất khác nhau này nằm ở đầu ra gần nhưng với hiệu suất thấp đầu ra tuyến tính nhưng với hiệu quả cao.

Không có một lớp hoạt động nào là "tốt hơn" hoặc "tệ hơn" so với bất kỳ loại nào khác với loại hoạt động được xác định bằng cách sử dụng mạch khuyếch đại. Có hiệu suất chuyển đổi tối đa điển hình cho các loại khác nhau hoặc loại khuếch đại, với mức sử dụng phổ biến nhất là:

§ Bộ khuếch đại Class A - có hiệu suất thấp dưới 40% nhưng tái tạo tín hiệu tốt và tuyến tính.

§ Bộ khuếch đại Class B - hiệu quả gấp hai lần so với bộ khuếch đại lớp A với hiệu suất lý thuyết tối đa khoảng 70% vì thiết bị khuếch đại chỉ thực hiện (và sử dụng nguồn) cho một nửa tín hiệu đầu vào.

§ Bộ khuếch đại Class AB - có xếp hạng hiệu quả giữa loại A và loại B nhưng tái tạo tín hiệu kém hơn so với bộ khuếch đại Class A.

§ Bộ khuếch đại Class C - là loại bộ khuếch đại hiệu quả nhất nhưng biến dạng rất cao vì chỉ một phần nhỏ tín hiệu đầu vào được khuyếch đại do đó tín hiệu đầu ra rất ít giống với tín hiệu đầu vào. Bộ khuếch đại lớp C có khả năng tái tạo tín hiệu kém nhất.

Hoạt động khuếch đại lớp A

Hoạt động khuếch đại lớp A là nơi mà toàn bộ dạng sóng tín hiệu đầu vào được tái tạo trung thực ở đầu ra bộ khuếch đại khi bóng bán dẫn hoàn toàn thiên vị trong vùng hoạt động của nó, do đó không bao giờ đạt đến một trong các vùng bị cắt hoặc bão hòa của nó. Điều này sau đó kết quả trong tín hiệu đầu vào AC là hoàn toàn "trung tâm" giữa các bộ khuếch đại tín hiệu trên và dưới giới hạn như hình dưới đây.

Dạng sóng đầu ra khuếch đại lớp A



Trong cấu hình này, bộ khuếch đại Class A sử dụng cùng một bóng bán dẫn cho cả hai nửa của dạng sóng đầu ra và do sự sắp xếp xu hướng của nó, bóng bán dẫn đầu ra luôn có dòng điện chạy qua nó, ngay cả khi không có tín hiệu đầu vào. Nói cách khác các bóng bán dẫn đầu ra không bao giờ biến "OFF". Điều này dẫn đến loại hoạt động loại A là rất kém hiệu quả vì việc chuyển đổi nguồn cấp điện DC thành công suất tín hiệu AC được cung cấp cho tải thường rất thấp.

Nói chung, các bóng bán dẫn đầu ra của một bộ khuếch đại Class A được rất nóng ngay cả khi không có tín hiệu đầu vào hiện tại vì vậy một số hình thức tản nhiệt là bắt buộc. Dòng điện trực tiếp chảy qua bóng bán dẫn đầu ra ( Ic ) khi không có tín hiệu đầu ra sẽ bằng dòng điện chạy qua tải. Sau đó, bộ khuếch đại Class A là rất kém hiệu quả vì hầu hết nguồn DC được chuyển thành nhiệt.

Hoạt động khuếch đại lớp B

Không giống như chế độ khuếch đại Class A ở trên sử dụng một bóng bán dẫn đơn cho giai đoạn công suất đầu ra của nó, Bộ khuếch đại Class B sử dụng hai bóng bán dẫn miễn phí (NPN và PNP hoặc NMOS và PMOS) cho mỗi nửa dạng sóng đầu ra. Một bóng bán dẫn thực hiện cho một nửa của dạng sóng tín hiệu trong khi bóng bán dẫn khác cho nửa kia hoặc ngược lại của dạng sóng tín hiệu. Điều này có nghĩa rằng mỗi bóng bán dẫn dành một nửa thời gian của nó trong khu vực hoạt động và một nửa thời gian của nó trong khu vực cắt-off do đó khuếch đại chỉ có 50% tín hiệu đầu vào.

Hoạt động của lớp B không có điện áp thiên vị DC trực tiếp như bộ khuếch đại lớp A, nhưng thay vào đó transistor chỉ thực hiện khi tín hiệu đầu vào lớn hơn điện áp phát cơ sở và cho các thiết bị silicon là khoảng 0.7v. Do đó, tại đầu vào số không có đầu ra bằng không. Điều này sau đó kết quả trong chỉ một nửa tín hiệu đầu vào được trình bày tại đầu ra bộ khuếch đại cho hiệu suất khuếch đại lớn hơn như hình dưới đây.

Dạng sóng đầu ra khuếch đại lớp B



Trong bộ khuếch đại Class B, không có điện áp DC được sử dụng để phân cực các bóng bán dẫn, vì vậy các bóng bán dẫn đầu ra bắt đầu tiến hành mỗi nửa dạng sóng, cả dương và âm, chúng cần điện áp phát cơ sở Vbe lớn hơn 0,7 v yêu cầu cho một bóng bán dẫn lưỡng cực để bắt đầu tiến hành.

Sau đó phần dưới của dạng sóng đầu ra nằm dưới cửa sổ 0.7v này sẽ không được sao chép chính xác dẫn đến một vùng méo của dạng sóng đầu ra khi một bóng bán dẫn chuyển sang trạng thái “OFF” chờ người kia quay lại “ON”. Kết quả là có một phần nhỏ của dạng sóng đầu ra tại điểm vượt qua điện áp bằng không sẽ bị méo. Loại méo này được gọi là Distortion Crossover và được xem sau trong phần này.

Hoạt động khuếch đại lớp AB

Bộ khuếch đại Class AB là sự thỏa hiệp giữa cấu hình Loại A và Loại B ở trên. Trong khi hoạt động Class AB vẫn sử dụng hai bóng bán dẫn bổ sung trong giai đoạn đầu ra, điện áp biasing rất nhỏ được áp dụng cho Base của IC công suất để thiên vị gần với vùng cắt khi không có tín hiệu đầu vào.

Một tín hiệu đầu vào sẽ làm cho bóng bán dẫn hoạt động như bình thường trong vùng Active của nó do đó loại bỏ bất kỳ sự biến dạng chéo nào hiện diện trong cấu hình lớp B. Một bộ thu nhỏ hiện tại sẽ chảy khi không có tín hiệu đầu vào nhưng nó nhỏ hơn nhiều so với cấu hình bộ khuếch đại lớp A.

Điều này có nghĩa là transistor sẽ “ON” trong hơn một nửa chu kỳ của dạng sóng. Loại cấu hình bộ khuếch đại này cải thiện cả hiệu suất và độ tuyến tính của mạch khuếch đại so với cấu hình loại A thuần túy.

Dạng sóng đầu ra bộ khuếch đại lớp AB



Các lớp hoạt động cho một bộ khuếch đại là rất quan trọng và được dựa trên số lượng thiên vị bóng bán dẫn cần thiết cho hoạt động cũng như biên độ cần thiết cho tín hiệu đầu vào. Phân loại khuếch đại tính đến phần tín hiệu đầu vào mà bóng bán dẫn thực hiện cũng như xác định cả hiệu quả và lượng điện năng mà bóng bán dẫn chuyển đổi đều tiêu thụ và tiêu tan dưới dạng nhiệt thừa. Sau đó, chúng ta có thể so sánh giữa các loại phân loại khuếch đại phổ biến nhất trong bảng sau.

Lớp khuếch đại công suất



Các bộ khuếch đại được thiết kế xấu, đặc biệt là loại “A” cũng có thể yêu cầu các bóng bán dẫn công suất lớn hơn, các bộ tản nhiệt đắt tiền hơn, quạt làm mát, hoặc thậm chí tăng kích cỡ của nguồn cấp điện yêu cầu để cung cấp thêm năng lượng lãng phí theo yêu cầu của bộ khuếch đại. Công suất được chuyển thành nhiệt từ bóng bán dẫn, điện trở hoặc bất kỳ thành phần nào khác cho vật chất đó, làm cho bất kỳ mạch điện tử nào không hiệu quả và sẽ dẫn đến hỏng hóc sớm của thiết bị.

Vì vậy, tại sao sử dụng bộ khuếch đại Class A nếu hiệu suất của nó nhỏ hơn 40% so với bộ khuếch đại Class B có hiệu suất cao hơn 70%. Về cơ bản, bộ khuếch đại Class A mang lại một đầu ra tuyến tính hơn nhiều nghĩa là nó có, Độ tuyến tính trên một đáp ứng tần số lớn hơn ngay cả khi nó tiêu thụ một lượng lớn điện DC.

Trong phần Giới thiệu về hướng dẫn Bộ khuếch đại này , chúng ta đã thấy rằng có nhiều loại mạch khuếch đại khác nhau có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Trong hướng dẫn tiếp theo về bộ khuếch đại, chúng ta sẽ xem xét loại mạch khuếch đại transistor phổ biến nhất, bộ khuyếch đại emitter chung. Hầu hết các bộ khuếch đại bán dẫn là của các loại Emitter chung hoặc CE loại do lợi ích lớn của họ trong điện áp, hiện tại và quyền lực cũng như các đặc tính đầu vào / đầu ra tuyệt vời của họ.

Đây là đôi nét về IC công suấtđây là công năng và cách sử dụng của nó. Việc thay thế và mua IC công suấtở việt nam và các thành phố như hà nội và hồ chí minh sẽ rất là khó khăn đặt hàng linh kiện điện tử chúng tôi có thể đáp ứng nhu cầu và giải đáp các thắc mắc mua IC công suấtở đâu của bạn chỉ cần nhấc máy và gọi 0976361117 mọi giả đáp sẽ được giải quyết.