3, amplificador de potencia
Amplificador de potencia, también conocido como amplificador de señal, su función básica es amplificar las señales de audio para hacer que los altavoces reproduzcan el sonido. Generalmente, el host tiene un amplificador de potencia incorporado, pero su rango de amplificación de potencia es relativamente pequeño, por lo que no puede cumplir con el alto nivel de requisitos de escucha, y mucho menos compararlo con un amplificador de potencia externo. Además, la unidad de bajos debe ser impulsada por un amplificador de potencia y el anfitrión no tiene la capacidad de manejar una potencia tan grande de la unidad de bajos. El amplificador de señal es una parte crucial de todo el sistema de audio del automóvil.
El voltaje del amplificador de potencia del automóvil es de 12 V CC, lo que es consistente con el voltaje de la fuente de alimentación dentro del automóvil. Para ampliar el rango dinámico de la señal y mejorar la potencia de salida, la tecnología de refuerzo inversor se utiliza generalmente en los amplificadores de potencia, lo que significa que el voltaje aumenta de 12 V a 35-40 V. Otro beneficio del refuerzo del inversor es que cuando hay una fluctuación en el voltaje de la fuente de alimentación, el circuito de potencia del amplificador de potencia ajustará automáticamente el voltaje para garantizar la estabilidad de la potencia de salida. En la actualidad, esta tecnología se utiliza ampliamente en amplificadores de potencia de vehículos.
(1) Disipación de calor de amplificadores de potencia.
Hay dos tipos de disipación de calor para amplificadores de potencia montados en automóviles: disipación de calor natural y disipación de calor por ventilador. La disipación de calor del ventilador se utiliza generalmente en amplificadores de potencia de alta gama. La buena disipación del calor tiene un impacto significativo en la potencia de salida.
(2) Clasificación de amplificadores de potencia.
① Los amplificadores de potencia para automóviles se clasifican según diferentes métodos conductivos: Clase A, Clase B, Clase AB y Digital.
Clase A: El amplificador de potencia pura Clase A, también conocido como amplificador de potencia Clase A, es una forma de amplificador de amplificación completamente lineal. Cuando se opera en un amplificador de potencia pura Clase A, los canales positivo y negativo del transistor están en un estado normalmente abierto con o sin señales, lo que significa que se consume más energía en forma de calor, pero la tasa de distorsión es extremadamente baja. Los amplificadores de potencia pura Clase A son relativamente raros en aplicaciones de audio para automóviles porque su eficiencia es muy baja, generalmente solo el 20-30%. Sin embargo, los entusiastas del audio sienten pasión por su rendimiento sonoro.
Clase B: amplificador de potencia de Clase B, también conocido como amplificador de potencia de Clase B, también conocido como amplificador lineal, pero su principio de funcionamiento es completamente diferente del amplificador de potencia de Clase A puro. Cuando los amplificadores de potencia de Clase B están en funcionamiento, los canales positivo y negativo del transistor suelen estar en estado cerrado a menos que haya una entrada de señal. Es decir, cuando llega la señal de fase positiva, sólo funciona el canal de fase positiva, mientras que el canal de fase negativa está cerrado, y los dos canales nunca funcionarán simultáneamente. Por lo tanto, en ausencia de señal, no hay ninguna pérdida de energía. Sin embargo, cuando los canales positivo y negativo se activan y desactivan, a menudo se produce distorsión cruzada, especialmente a niveles bajos, por lo que los amplificadores de potencia de Clase B no son realmente amplificadores de potencia de alta fidelidad. En aplicaciones prácticas, muchos de los primeros amplificadores de audio para automóviles eran amplificadores de Clase B debido a su alta eficiencia.
Clase AB: Los amplificadores de potencia Clase A y B, también conocidos como amplificadores de potencia Clase AB, son un diseño que es compatible con las ventajas de los amplificadores de potencia Clase A y Clase B. Cuando no hay señal o la señal es muy pequeña, tanto el canal positivo como el negativo del transistor normalmente están abiertos, lo que resulta en una pérdida de potencia, pero no tan grave como en los amplificadores de Clase A. Cuando la señal es positiva, el canal negativo permanece abierto hasta que la señal se vuelve más fuerte, pero cuando la señal se vuelve más fuerte, el canal negativo se cierra. Cuando la señal está en fase negativa, el funcionamiento de los canales positivo y negativo es exactamente el contrario. El inconveniente de los amplificadores de potencia Clase AB es que producen una ligera distorsión cruzada, pero en comparación con su eficiencia y fidelidad, son superiores a los amplificadores Clase A y Clase B. Los amplificadores de clase AB son actualmente el diseño más utilizado en audio automotriz.
Clase D: a diferencia de los amplificadores de Clase A, B o AB mencionados anteriormente, los amplificadores de Clase D funcionan basándose en transistores de conmutación y pueden conducir o cortar completamente en un período de tiempo extremadamente corto. Dos transistores no conducen al mismo tiempo, por lo que generan muy poco calor. Este tipo de amplificador tiene una eficiencia extremadamente alta (alrededor del 90%), alcanzando el 100% en condiciones ideales, mientras que los amplificadores de clase AB sólo pueden alcanzar el 78,5% en comparación. Por otro lado, el modo de funcionamiento del interruptor también aumenta la distorsión de la señal de salida. El circuito del amplificador Clase D se divide en tres etapas: etapa de conmutación de entrada, etapa de amplificación de potencia y etapa de filtrado de salida. Los amplificadores de clase D pueden funcionar en modo de modulación de ancho de pulso (PWM) cuando están en modo encendido/apagado. Al utilizar PWM, la señal de entrada de audio se puede convertir en una señal de conmutación de alta frecuencia. La señal de audio se compara con una onda triangular de alta frecuencia a través de un comparador. Cuando el voltaje en el extremo inversor es mayor que el voltaje en el extremo en fase, la salida está en un nivel bajo; Cuando el voltaje del terminal inverso es menor que el voltaje del terminal de la misma fase, la salida está en un nivel alto.
En los amplificadores de clase D, la salida del comparador está conectada al circuito del amplificador de potencia, que utiliza transistores de efecto de campo de óxido metálico (MOSFET) en lugar de transistores bipolares (BJT). Esto se debe a que el primero tiene un tiempo de respuesta más rápido y es adecuado para modos de funcionamiento de alta frecuencia. Los amplificadores de clase D requieren dos MOSFET que puedan funcionar completamente encendidos o apagados en muy poco tiempo. Cuando un MOSFET es completamente conductor, su caída de voltaje es muy baja; Cuando el MOSFET está completamente cortado, la corriente que pasa a través del tubo es cero. La velocidad de conmutación de dos MOSFET que funcionan alternativamente en los estados de encendido y apagado es muy rápida, lo que resulta en una eficiencia extremadamente alta y una baja generación de calor. Por lo tanto, los amplificadores de Clase D no requieren un disipador de calor grande.
② Según el tipo de tubo amplificador del amplificador, se puede dividir en máquinas biliares y de cálculos:
③ Máquina de piedra (transistor): dinámica y rápida, que exhibe un gran poder analítico, jerarquía y brillo en música dinámica de gran tamaño.
④ Vesícula biliar (tubo electrónico): el sonido es suave, los agudos son suaves y hay suficiente espacio (música pura, voz).
