Усилитель D-класса - в чем заключается его популярность?

Звуковой усилитель D-класса – это устройство, предназначенное для воспроизведения сигнала, поданного на вход прибора, при помощи элементов входной цепи, с заданным уровнем громкости и мощности, с минимальным значением рассеивания энергии и искажений. Использование таких усилителей началось еще в 1958 году, но в последнее время их популярность заметно возросла. Чем же так хорош усилитель D-класса? В этой статье мы попытаемся ответить на этот вопрос.

В обычном усилительном устройстве выходной каскад построен на полупроводниковых элементах–транзисторах. Они обеспечивают требуемое значение выходного тока. Многие аудиосистемы имеют усилительные каскады класса А, В и АВ. Если сравнивать с выходным каскадом, реализованным в классе D, рассеиваемая мощность в линейных каскадах значительна даже при идеальной сборке. Этот фактор обеспечивает классу D существенное преимущество в большинстве приложений, в результате малого тепловыделения, малых габаритных размеров, низкой стоимости изделия и увеличения периода работы устройств.

Усилители звука класса D имеют рассеиваемую мощность гораздо ниже, чем усилители А, В и АВ классов. Ключи в выходном каскаде такого усилителя соединяют выход, отрицательную и положительную шины питания, тем самым создаются серии импульсов с положительным и отрицательным потенциалом. Усилитель D-класса благодаря форме такого сигнала существенно снижает рассеиваемую мощность, ведь при наличии разности потенциалов ток сквозь выходные транзисторы практически не проходит (транзистор находится в закрытом состоянии). Если транзистор в открытом режиме и через него проходит ток, на нем падает незначительное напряжение. Мгновенная рассеиваемая мощность в таком случае минимальна.

Несмотря на то что усилитель мощности класса D рассеивает малое количество тепловой энергии по сравнению с линейными усилителями, все равно существует опасность перегрева схемы. Это может произойти в том случае, когда устройство работает продолжительное время в режиме полной мощности. Чтобы предотвратить этот процесс, необходимо в усилитель D-класса включить цепи контроля температуры. В элементарных защитных схемах выходной каскад отключается в том случае, когда его температура, измеренная встроенным датчиком, превышает температурный порог и не включится до тех пор, пока температура не понизится до нормы. Конечно, возможно применять и более сложные схемы для контроля температуры. Например, измеряя температуру, схемы управления могут постепенно понижать громкость, тем самым снизится и тепловыделение, в результате температура будет удерживаться в требуемых пределах. Преимущество таких схем заключается в том, что устройство будет продолжать работать и не будет отключаться.

Усилители D-класса имеют недостаток – при включении и выключении устройства в нем возникают щелчки и треск, которые могут раздражать пользователей. Этот эффект может возникнуть в случае «старения» или установки некачественного модулятора, а также синхронизации выходного каскада с состоянием LC-фильтра во время включения и выключения прибора.