555 클래스 D 전력 증폭기 [130144

Sep 28, 2023

이 프로젝트를 통해 저는 555 타이머 IC를 기반으로 하는 소형 클래스 D 증폭기를 구축하고 싶습니다. 또한 저는 "공통" 구성 요소만 사용하는 것을 좋아하므로 이 프로젝트는 교육적 가치가 뛰어나고 구축하기 쉽습니다. 제 목표는 4Ω에 약 5W RMS 전력을 생성하는 것입니다. 왜곡 수준은 1% 미만이어야 합니다.회로 설명 VERSION1(아래 회로도 참조)

이 프로젝트를 통해 저는 555 타이머 IC를 기반으로 하는 소형 클래스 D 증폭기를 구축하고 싶습니다. 또한 저는 "공통" 구성 요소만 사용하는 것을 좋아하므로 이 프로젝트는 교육적 가치가 뛰어나고 구축하기 쉽습니다.

내 목표는 4ohm에 약 5W RMS 전력을 생성하는 것입니다. 왜곡 수준은 1% 미만이어야 합니다.

회로 설명 VERSION1(아래 회로도 참조)

클래스 D 증폭기를 구축하려면 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환해야 합니다. 실제로 우리는 아날로그 오디오 신호를 따르는 변조된 신호가 있는 펄스를 사용하는 것을 좋아합니다. 이러한 방식으로 매우 효율적인 방식으로 2개의 전력 MOSFET을 켜고 끌 수 있습니다.

저는 NE555를 PWM 인코더의 핵심으로 사용합니다. 입력에는 R10과 R9에 의해 바이어스된 표준 NPN 트랜지스터 입력(Q4)이 있습니다. C1은 입력에서 모든 DC를 차단합니다. 아이디어는 충전 커패시터 C3가 아날로그 오디오 신호를 로드하는 방식을 변조하는 것입니다.

대부분의 표준 555 타이밍 구성에서 타이밍 커패시터는 일정한 전압으로 충전되어 특히 높은 출력 레벨에서 심각한 비선형성을 초래합니다. 선형성을 향상시키기 위해 타이밍 커패시터를 정전류로 충전합니다. 따라서 입력(Q3, R2 및 R7)에서 전류 소스를 사용하고 555의 피드백 루프에서 전압-전류 변환기를 사용합니다.(Q1, Q2, R1 및 R3) 이 방법으로 C3에서 실제 삼각파를 얻습니다. (아래 "C3 신호 없음 신호.jpg" 이미지 참조)

555의 발진 주파수는 약 300kHz입니다.

출력 신호는 M1과 M2를 켜고 끄는 0V – 18V PWM 신호입니다.

D1, D2, R4 및 R5는 "켜짐" 및 "꺼짐" 타이밍을 처리하며 M1과 M2가 동시에 "켜짐"이 되는 것을 방지합니다(그리고 전원 공급 장치 단락을 방지함). R12, R14 및 Q5는 선형성과 왜곡 수준을 더욱 향상시키는 피드백 회로를 형성합니다. L1 및 C4는 약 25kHz의 LPF로 모든 고주파수 스위칭 구성 요소를 제거합니다.

나는 (저렴한) 테스트를 위해 18V의 SMPS 노트북 전원 공급 장치를 사용합니다. 처음에는 스피커에서 스위칭 소음이 들렸습니다. 따라서 이를 필터링하기 위해 100μH의 코일을 추가합니다. 잘 작동해요!

나는 표준 테스트 보드에 이 회로를 구축했고, 그 결과에 매우 만족합니다. 나에게 오디오 사운드는 “직접적”이고 “명확하며” 타이트한 베이스와 함께 들립니다! 약 6W RMS 전력을 얻습니다. 첫 번째 시도에는 괜찮습니다. JI에는 왜곡 측정 장비가 없으므로 <1%라는 목표에 도달했는지 잘 모르겠습니다.

효율성에 관해서는 방열판이 모든 수준에서 시원하므로 괜찮을 것입니다.

출력 구형파 및 충전 커패시터 파의 일부 이미지와 회로도 및 일부 스코프 인쇄를 첨부했습니다. amp@work의 짧은 영상도 추가했습니다. 영화의 나쁜 음질을 걱정하지 마십시오. 내 카메라의 마이크 품질이 좋지 않아 J

가능한 개선 사항(VERSION2 tbc)

이 프로젝트를 개선하기 위한 어떤 도움, 제안 또는 힌트도 환영합니다!