Усилитель класса D с трансформатором

BaTNik · 15.10.2012, 10:57

Как известно схема автомобильного усилителя состоит из источника питания( с КПД 80-90%), который повышает бортовое напряжение автомобиля (12-24В) до напряжения питания усилителя (+- 30 -50В) затем идет сам усилитель. Это обычный усилитель с КПД около 50%. Соответственно получается , что мощность рассеиваемая на радиаторе равна мощности отдаваемой в нагрузку . Что естественно сказывается на быстром разряде АКБ(при неработающем двигателе).

Идея очень проста. Подключить динамик через трансформатор. Но не понижающий напряжение, как в ламповых УНЧ, а повышающий. (Если кто непонял – пример:ПРИБЛИЗИТЕЛЬНО на первичке 12В (ШИМ) на выходе 24В,нагрузка 4 ом , ток 6А мощность 72Вт. При этом на первичке ток равен (72Вт /12В) -12А, т.е. первичка намотана более толстым проводом) Таким способом мощность можно увеличивать до бесконечности, ограничение только емкость АКБ и ток выходных транзисторов.
Если это сделать в обычном усилителе , то транс будет рамером с магнитолу , ну а вес раза в 3-5 больше самой магнитолы . Соответственно скажется на тепловыделении выходных транзисторов оно увеличится пропорционально добавляемой мощности. Совсем иная ситуация в усилителях класса D. Транзисторы работают в ключевом режиме(нагрев минимален). Трансформатор , при частоте обработки сигналов в сотни килогерц , будет иметь компактные размеры. Такое включение позволит уменьшить разряд АКБ в два раза при той же выходной мощности (КПД УНЧ класса D около 90%), или при том же потребляемом токе увеличить выходную мощность в два раза. Да и засунуть такой усилитель можно будет в стандартный корпус автомагнитолы. Соответственно такое подключение скажется на увеличении прямого тока через выходные транзисторы. Благо сейчас очень много полевиков с огромными прямыми токами и малым падением напряжения в открытом состоянии, т.е. здесь тоже не возникнет проблем. Меня интересует вопрос: как будет работать усилитель класса D на индуктивную нагрузку ?, а именно на трансформатор. Мне кажется такая нагрузка будет способствовать появлению огромного количества гармоник на выходе. Но может быть хотя бы сабвуфер можно будет сделать по такой схеме. На НЧ искажения будут менее заметны. Хотелось бы услышать мнения по этой идее.

Easyrider83 · 15.10.2012, 12:16

А зачем музыка при неработающем двигателе? Вы таксист?
Вот вам видео. Снимал для какого-то очередного спора о потреблении электричества.

Видео:

Звук был такой, что я сам долго не выдержал.

Flopix · 15.10.2012, 12:26

Сообщение от Easyrider83

Звук был такой, что я сам долго не выдержал.

Такой, ужасный?

niXto · 15.10.2012, 15:32

Сообщение от BaTNik

Идея очень проста. Подключить динамик через трансформатор. Но не понижающий напряжение, как в ламповых УНЧ, а повышающий.

100-Втный трансформатор на частоту 20 Гц будет весом килограмм 5. Причем он будет слишком узкополосный - в лучшем случае нужно 3...5 трансформаторов на разные полосы частот чтобы покрыть 20...20000 Гц

Поэтому так никогда не делают

trutter · 15.10.2012, 15:58

Сообщение от BaTNik

Идея очень проста. Подключить динамик через трансформатор. Но не понижающий напряжение, как в ламповых УНЧ, а повышающий. (Если кто непонял – пример:ПРИБЛИЗИТЕЛЬНО на первичке 12В (ШИМ) на выходе 24В,нагрузка 4 ом , ток 6А мощность 72Вт.

идея проста, но реализация - не очень.
Вы покажите схематично , как после высокочастотной трансформации ваш ШИМ будет выпрямляться и фильтроваться для образования знакопеременных полуволн напряжения низкой частоты (сабвуфер же).
магическое словцо "ШИМ" еще не повод говорить о простоте реализации идеи.

michvl · 16.10.2012, 22:17

Для ШИМ потребуется трансформатор с полосой до 10 МГц и с очень малыми потерями. Не получится.

BaTNik · 17.10.2012, 12:00

Сообщение от trutter

идея проста, но реализация - не очень.
Вы покажите схематично , как после высокочастотной трансформации ваш ШИМ будет выпрямляться и фильтроваться для образования знакопеременных полуволн напряжения низкой частоты (сабвуфер же).
магическое словцо "ШИМ" еще не повод говорить о простоте реализации идеи.

Нагрузка в современных усилителях класса D подключается непосредственно на выход усилителя. Сам динамик является преобразователем ШИМ в слышимый звуковой диапазон. Раньше в 80 годах на выходе УНЧ класса D ставились выпрямители и сглаживающие емкости. КПД таких усилителей падал из за фильтров и был равен 60-70%.

BaTNik · 17.10.2012, 12:05

Сообщение от niXto

100-Втный трансформатор на частоту 20 Гц будет весом килограмм 5. Причем он будет слишком узкополосный - в лучшем случае нужно 3...5 трансформаторов на разные полосы частот чтобы покрыть 20...20000 Гц

Поэтому так никогда не делают

Сначала прочитайте как работает усилитель класса D. На выходе не 20 Гц, а промодулированный ШИМ сигнал частотой 100-200 кГц. Есть даже образцы до 500 кГц модуляция( чем выше частота ШИМ , тем меньше искажения звукового сигнала).

trutter · 17.10.2012, 13:12

Сообщение от BaTNik

Нагрузка в современных усилителях класса D подключается непосредственно на выход усилителя.

Правильно, потому что когда подключается непосредственно - то слышимые низкочастотные компоненты сигнала (модулирующий сигнал) непосредственно прикладываются к катушке динамика и он воспроизводит этот сигнал. Высокочастотные компоненты (гармоники от частоты шим-а и выше) фильтруются самим динамиком и/или дополнительным ФНЧ, поставленным для этих целей.

Сообщение от BaTNik

Сам динамик является преобразователем ШИМ в слышимый звуковой диапазон. Раньше в 80 годах на выходе УНЧ класса D ставились выпрямители и сглаживающие емкости. КПД таких усилителей падал из за фильтров и был равен 60-70%.

Но Вы же хотите пропустить ШИМ через ВЧ трансформатор , не пропускающий низкочастотные компоненты (модулирующий сигнал) либо очень сильно его ослабляющий ( как ФВЧ) Вы практически из такого динамика, подключенного к выходной обмотке трансформатора (если он будет высокочастотным , маленьким, легеньким) ничего не услышите , или очень тихий как-бы звук будет.

BaTNik · 17.10.2012, 14:50

Сообщение от trutter

Правильно, потому что когда подключается непосредственно - то слышимые низкочастотные компоненты сигнала (модулирующий сигнал) непосредственно прикладываются к катушке динамика и он воспроизводит этот сигнал. Высокочастотные компоненты (гармоники от частоты шим-а и выше) фильтруются самим динамиком и/или дополнительным ФНЧ, поставленным для этих целей.

Но Вы же хотите пропустить ШИМ через ВЧ трансформатор , не пропускающий низкочастотные компоненты (модулирующий сигнал) либо очень сильно его ослабляющий ( как ФВЧ) Вы практически из такого динамика, подключенного к выходной обмотке трансформатора (если он будет высокочастотным , маленьким, легеньким) ничего не услышите , или очень тихий как-бы звук будет.

Так вот именно это я и хотел бы узнать, пропустит ли трансформатор ШИМ сигнал (я понимаю что это не чистая синусоида) в первоначальном виде или исказит его до неузнаваемости.