Bu konuda UcD Full-Bridge / Full-Bridge Class-D amplifikatör tasarımına ait devre şeması, PCB yerleşimi ve parça listesi paylaşılmıştır.
Orijinal paylaşımda UcD-XLiteFB Ver.3a – PCB and Schematic Discrete Class D Amplifier adlı PDF ile UcD Fullbridge Schematic Layout Part List dosyası bulunmaktadır.
Full-Bridge Class-D Nedir?
Full-Bridge Class-D amplifikatörde hoparlör, birden fazla güç anahtarından oluşan köprü çıkış katı tarafından sürülür.Temel yapı:
Ses sinyali → PWM/Modülatör → Gate Driver → MOSFET Full-Bridge → LC Çıkış Filtresi → Hoparlör
şeklinde düşünülebilir.
Class-D yapının en önemli avantajı, güç MOSFET'lerinin anahtarlama modunda çalışması sayesinde yüksek verim elde edilebilmesidir.
UcD Yapısının Özelliği
UcD (Universal Class-D) yaklaşımında amplifikatörün çıkış katı yüksek hızlı anahtarlama yaparken geri besleme yapısı amplifikatörün çalışma karakteristiğinde önemli rol oynar.Bu nedenle UcD tipi Class-D tasarımlarda yalnızca MOSFET seçimi değil;
- PWM/anahtarlama yapısı
- Gate sürücü
- Geri besleme
- Çıkış filtresi
- PCB yerleşimi
- Güç kaynağı
- Topraklama birlikte değerlendirilmelidir.
Devre ve PCB Dosyaları
Konu ekinde iki önemli dosya bulunmaktadır:1. UcD-XLiteFB Ver.3a – PCB and Schematic Discrete Class D Amplifier.pdf
Bu dosyada Class-D amplifikatörün devre şeması ve PCB bilgileri yer almaktadır.
2. UcD Fullbridge Schematic Layout Part List.rar
Bu dosyada ise şema, PCB yerleşimi ve parça listesine ilişkin bilgiler bulunmaktadır.
Dosyalar konu içerisinde indirilebilir durumdadır.
Güç Katında Dikkat Edilmesi Gerekenler
Full-Bridge Class-D devrelerde MOSFET'ler yüksek hızda anahtarlama yaptığı için PCB tasarımı kritik önem taşır.Özellikle:
- Gate yollarının kısa tutulması
- Güç yollarının uygun genişlikte olması
- Gate driver ile MOSFET arasındaki bağlantıların doğru yapılması
- Bypass kondansatörlerinin MOSFET'lere yakın yerleştirilmesi
- Güç ve sinyal topraklarının doğru düzenlenmesi
- Anahtarlama döngüsünün mümkün olduğunca küçük tutulması
Class-D amplifikatörlerde kötü PCB yerleşimi, şeması doğru olan bir devrenin dahi kararsız çalışmasına veya aşırı EMI/parazit üretmesine neden olabilir.
Dead-Time ve Shoot-Through
Full-Bridge yapıda karşılıklı MOSFET'lerin aynı anda iletime geçmesi istenmez.Böyle bir durumda besleme hattında çok yüksek ani akım oluşabilir. Buna shoot-through denir.
Bu nedenle gate sürme sinyallerinde uygun dead-time bulunması gerekir.
Çıkış Filtresi
Class-D amplifikatörün çıkışında yüksek frekanslı anahtarlama bileşenlerinin bastırılması için LC filtre kullanılır.L = Çıkış bobini
C = Çıkış kondansatörü
Bu iki elemanın değerleri amplifikatörün anahtarlama frekansına, yük empedansına ve hedeflenen filtre karakteristiğine göre belirlenmelidir.
Özellikle yüksek güçlü uygulamalarda çıkış bobininin doyma akımı ve DC direnci önemlidir.
Bu Devreyi İncelerken Nelere Bakılmalı?
Ekli şema üzerinde çalışma yapılacaksa öncelikle şu bölümler ayrı ayrı incelenmelidir:- Giriş katı
- Hata yükselteci ve geri besleme
- PWM/anahtarlama bölümü
- Gate driver
- Full-Bridge MOSFET katı
- Çıkış LC filtresi
- Besleme ve bypass bölümü
- Koruma devreleri
- Hoparlör çıkışı
Tamir ve Uygulama Açısından
Bu tip bir Class-D amplifikatörde arıza meydana geldiğinde yalnızca MOSFET'leri değiştirmek yeterli olmayabilir.Örneğin MOSFET'ler kısa devre olmuşsa;
Gate driver → Gate dirençleri → Sürücü beslemesi → Dead-time → PWM sinyali → Çıkış filtresi
sırasıyla kontrol edilmelidir.
Aksi halde yeni takılan MOSFET'ler de tekrar arızalanabilir.
İlk çalıştırmada kontrollü besleme kullanılması ve mümkünse akım sınırlaması yapılması tavsiye edilir.
Sonuç
Bu konu, UcD Full-Bridge Class-D amplifikatör tasarımını incelemek isteyenler için önemli bir kaynak niteliğindedir.Özellikle konuya eklenen UcD-XLiteFB Ver.3a PDF'i ile Fullbridge Schematic/Layout/Part List dosyalarının birlikte bulunması, devrenin yalnızca şemasını değil PCB ve komponent tarafını da inceleme imkânı sağlamaktadır.
Son düzenleyen: Moderatör:
