Bridge Class-D 1200W Amfi Devresi – Full Bridge Güç Amplifikatörü
Bu konuda Bridge / Full-Bridge Class-D amplifikatör yapısına ait devre ve proje dosyası paylaşılmıştır. Orijinal paylaşımda devre “BRIDGE-CLASS-D..1200W Amfi devresi” adıyla yayımlanmış ve konu ekinde BRIDGE-CLASS-D..1200W.rar dosyası bulunmaktadır.Bridge Class-D Nedir?
Class-D amplifikatörlerde güç transistörleri ses sinyalini doğrudan lineer olarak yükseltmek yerine yüksek frekansta anahtarlama yapar. Bu sayede özellikle yüksek güçlü uygulamalarda yüksek verim elde edilebilir.Bridge veya BTL (Bridge-Tied Load) yapısında hoparlör, iki amplifikatör çıkışı arasına bağlanır.
Basitleştirilmiş olarak:
PWM kontrol → Güç MOSFET'leri → LC çıkış filtresi → Hoparlör
şeklinde düşünülebilir.
Full-Bridge yapıda yük üzerindeki gerilim salınımı artırılabildiğinden, uygun besleme ve yük empedansında yüksek çıkış gücü elde etmek mümkündür.
1200W Değeri Nasıl Değerlendirilmeli?
Başlıkta 1200 W olarak belirtilmesi, devrenin her koşulda sürekli 1200 W vereceği anlamına gelmez.Gerçek çıkış gücü;
- Besleme gerilimine
- Güç kaynağının verebildiği akıma
- Hoparlör empedansına
- MOSFET özelliklerine
- Anahtarlama frekansına
- Çıkış filtresine
- THD seviyesine
- Soğutmaya
- PCB tasarımına bağlıdır.
Bu nedenle yüksek güçlü Class-D amplifikatörlerde yalnızca şema üzerinde yazan güç değerine bakarak komponent seçimi yapılmamalıdır.
Güç Katı
Full-Bridge Class-D amplifikatörün güç katında genellikle yüksek akım taşıyabilen MOSFET'ler kullanılır.MOSFET seçiminde:
- VDS maksimum gerilimi
- Sürekli ve darbe drain akımı
- RDS(on)
- Gate charge (Qg)
- Anahtarlama hızı
- Güç kaybı
- Kılıf tipi
- Soğutma gereksinimi gibi değerler dikkate alınmalıdır.
Özellikle yüksek güçlü uygulamalarda MOSFET'in yalnızca düşük RDS(on) değerine sahip olması yeterli değildir. Sürücü devresi ve anahtarlama kayıpları da önemlidir.
Gate Driver Bölümü
Class-D güç katının güvenilir çalışması için MOSFET'lerin doğru şekilde sürülmesi gerekir.High-side ve low-side MOSFET'lerin aynı anda iletime geçmesi shoot-through olarak adlandırılan çok tehlikeli bir duruma neden olabilir.
Bu nedenle gate driver bölümünde uygun dead-time bulunması önemlidir.
Çıkış LC Filtresi
Class-D amplifikatörün çıkışında anahtarlama frekansını bastırmak için LC filtre kullanılır.Bobin + Kondansatör → Alçak geçiren filtre
şeklinde çalışan bu bölüm, ses bandının hoparlöre aktarılmasına yardımcı olurken yüksek frekanslı anahtarlama bileşenlerini azaltır.
Çıkış bobininin;
- Endüktans değeri
- Doyma akımı
- Tel çapı
- DC direnci
- Nüve malzemesi uygulamanın çıkış gücüne uygun olmalıdır.
1200 W seviyesinde bobinin doyuma girmesi ciddi sorunlara yol açabilir.
Güç Kaynağı da En Az Amfi Kadar Önemlidir
1200 W sınıfındaki bir Class-D amplifikatör için güç kaynağının kapasitesi çok önemlidir.Örneğin yüksek çıkış gücü hedefleniyorsa yalnızca amplifikatör kartının hazırlanması yeterli değildir. Güç kaynağının:
- Yeterli sürekli akım verebilmesi
- Gerilim altında çökmemesi
- Uygun filtrelemeye sahip olması
- Ani yük değişimlerine cevap verebilmesi
- Koruma devrelerinin bulunması gerekir.
Bu nedenle yüksek güçlü Class-D sistemlerde SMPS + amplifikatör birlikte değerlendirilmelidir.
Soğutma
Class-D amplifikatörler yüksek verimli olmalarına rağmen kayıpsız değildir.MOSFET'lerde;
- İletim kayıpları
- Anahtarlama kayıpları oluşur.
Bu nedenle yüksek güçte uygun soğutucu, termal macun/pad ve hava akışı kullanılmalıdır.
Devreyi Kurmadan Önce
Ekli proje dosyasındaki devreyi uygulamadan önce özellikle aşağıdaki noktaların kontrol edilmesi tavsiye edilir:- MOSFET model ve pin dizilimleri
- Gate driver besleme gerilimi
- Dead-time
- PWM frekansı
- Besleme gerilimi
- Çıkış LC filtresi
- Hoparlör empedansı
- MOSFET soğutması
- PCB iz genişlikleri
- Güç kaynağının akım kapasitesi
Önemli Not
Bu proje yüksek güçlü bir Class-D amplifikatör olduğundan, devrenin yalnızca şemasını kopyalamak yeterli değildir. PCB yerleşimi, güç yolu, gate sürme hatları, topraklama, bypass kondansatörlerinin yerleşimi ve çıkış filtresi Class-D tasarımının performansını doğrudan etkiler.Özellikle MOSFET'lerin yüksek hızlı anahtarlama yaptığı devrelerde PCB üzerindeki parazit endüktanslar dahi istenmeyen gerilim darbelerine neden olabilir.
Son düzenleme:
