Усилитель мощности класс Д (D) импульсный
Особенности
Усилители мощности (УМ), работающие в классе Д (D) уже завоевали рынок аудиопродукции как в бытовой,
так и в профессиональной нише. В бытовой сфере особенно быстро это произошло с автомобильными усилителями,
где так важен высокий КПД, малые объёмы и небольшой вес. Для профессиональной сферы данные показатели
значат не намного меньше. В данной статье мы расскажем об отличиях УМ класса Д от усилителей, работающих
в других классах.
Сразу оговоримся, что "класс" и "режим" для нас в данном случае являются полностью
взаимозаменяемыми синонимами, и слово "класс" не относится в данном случае к классу качества
и дизайна усилителя.
Итак, углубимся в физику. Наибольшее распространение на сегодняшний день получили транзисторные УМ,
работающие в режиме АВ ( AB ). Это пример классического аналогового усиления сигнала, практически без
каких-либо дополнительных преобразований. В усилителе мощности класса АВ линейный сигнал лишь увеличивается
по амплитуде до нужного значения, а затем усиливается по току мощными выходными транзисторами (в ламповом
усилителе преобразование "напряжение в ток" осуществляет выходной трансформатор).
Принцип работы звукового усилителя класса Д схож с принципом работы импульсного блока питания компьютера -
он состоит в том, что выходной каскад усилителя возбуждается импульсами прямоугольной формы высокой
частоты. Поэтому усилитель, работающий в классе Д также часто называют импульсным или цифровым
усилителем. Скважность последовательности импульсов пропорциональна амплитуде полезного сигнала,
это называется широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Частота модуляции выбирается выше верхней границы частоты
звукового диапазона (в пределах 200...1000кГц), поэтому мы слышим лишь полезный сигнал. Таким образом,
частота ШИМ и её гармоники фильтруются как в самой схеме УМ на выходе, так и естественным путём в проводах,
акустических системах и наших ушах. То есть, в усилителе класса Д сигнал претерпевает несколько большие
изменения, чем в классическом АВ: линейный входной сигнал, как бы дробится высокой частотой, усиливается по
напряжению и по току, а затем эта высокая частота отфильтровывается.
Усилитель мощности звука класса Д обладает рядом преимуществ. Это прежде всего малый вес и высокий КПД. За счёт
того, что выходные транзисторы работают в режиме переключения (в импульсном ключевом режиме), а не усиления
синусоидального сигнала со смещением, как в усилителях класса АВ, мощность, рассеиваемая выходными транзисторами
уменьшается на порядок, не требуя таких массивных радиаторов охлаждения. Мало того, при мощностях до 400Вт в
канал, можно отказаться и от принудительного охлаждения вентиляторами (кулерами) выходных ключей-транзисторов.
Соответственно, и мощность, потребляемая усилителем от сети, уменьшается, приближаясь к выходной мощности
усилителя. Значит, и вес трансформаторов питания тоже можно уменьшить, или отказаться от них, заменив более
лёгкими высокочастотными импульсными блоками питания. Таким образом, УМ класса Д, при тех же самых параметрах,
занимает меньший объём (примерно в два раза), имеет меньший вес (в два-три раза), и потребляет меньше
электроэнергии (на 30...40%).
Всё это очень важно при эксплуатации усилителей в выездных комплектах, при частых переездах с места на место, и
при организации дискотек, вечеринок и презентаций в условиях ограниченной мощности доступной электроэнергии.
Также вес усилителя важен при постоянной перевозке аппаратуры, в частности, при эксплуатации активных акустических
систем на выездных мероприятиях - если в активной
звуковой колонке будет стоять усилительный модуль с импульсным усилителем и импульсным блоком питания, вес
активной акустики, при мощности 400Вт, например, будет меньше на 3-4 кг, а при больших мощностях разница будет ещё
больше.
Звуковые усилители класса Д были известны давно, но долгое время не приживались из-за неотработанной схемотехники,
несовершенства выпускаемых комплектующих радиоэлементов и их дороговизны.
В настоящее время все перечисленные проблемы преодолены, и усилители класса Д всё больше и больше вытесняют своих
предков - усилителей мощности, работающих в классе АВ.
Из цифровых импульсных усилителей мы предлагаем вашему вниманию усилитель D2400 2х400Вт, усилитель звука SoundWawe 2х700Вт, также активные микшерные пульты со встроенными импульсными усилителями мощности в классе Д, и усилительные модули для встраивания в активные акустические системы на основе импульсных усилителей.
