10Potencias digitales
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Hola a todos, bueno, la consulta es si por ahi alguien sabe como funcionan las "potencias digitales" o si tiene algun link o nombre de alguna revista o libro donde lo explique, hace poco comencé a dar técnicas digitales, pero no se me ocurre como es jeje, desde ya muchas gracias !!
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En realidad se trata de amplificadores PWM (Pulse Wide Modulation) donde los transistores de salida (preferentemente MosFET de potencia) trabajan en clase D.
Acá tenés algo como para empezar:
http://www.clubse.com.ar/download/pdf/notasrevistas12/nota01.htm
Ojo! La nota sigue la calidad de la revista Saber Electronica.
Otro enlace:
http://www.geocities.com/fabiomauriciotimi/pwm.htm (en portugués)
Buscá en el Google PWM y Clase D y vas a encontrar mas datos.
Saludos.- -
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Aporto 3 links con más que suficiente info inicial (en inglés)
http://sound.westhost.com/articles/pwm.htm
y
http://www.irf.com/technical-info/appnotes/an-1071.pdf
y
http://hem.passagen.se/johanps/archive.htm
Todo en ingles (como detalle, yo armé ese ampli del 3r link, y anda realmente fabuloso). Pero la realidad es que éstos no son los únicos métodos de lograr un amplificador clase D, pero al menos, dan los conceptos para entender los métodos más elaborados. Hay varias formas de hacer el modulador (que es el que genera las señales para los MOSFETs de salida a partir de la señal de audio a amplificar, y todas tienen algunas ventajas y algunos inconvenientes; Yo los catalogo en base a si tienen o no realimentación de la tensión de salida (lo que es MUY importante para comensar los errores causados por las imperfecciones de los MOSFETs de salida, y el hecho que la tensión de la fuente de alimentación VARIA con la carga... Sin esa realimentación, el amplificador pienso que jamás será de alta fidelidad):
>Sin realimentación de la tensión de salida, por ejemplo , la nota de aplicación de IRF, que utiliza un generador de onda triangular, que se compara con la señal de audio a amplificar. La señal que sale del comparador es sencillamente la señal PWM que va a los MOSFETs. LA salida de los MOSFETs, va a través de un inductor y un capacitor a masa y luego al parlante. Notemos que el inductor, los mosfets y el capacitor no son perfectos, por lo que introducen errores en la tensión de salida, y como la tensión de salida no se sensa, esos erroes van derecho al parlante.
>Con realimentación anterior al inductor de salida, ejemplo, el experimento de Sorensor (3r link); Mejora bastante, ya que se compensa el error de los MOSFETs (no son exactamente iguales el MOSFET P y el N, diferente Rdson, etc), y se compensa también la variación de la tensión de alimentación... Queda el inductor sin compensar
>Con realimentación posterior al inductor... Esta, para mí, de lejos es la mejor. el ejemplo más claro es la topología UCD (http://seniordesign.engr.uidaho.edu/...WhitePaper.pdf)
>Además existen la posibilidad de realizar tanto el modulador como la realimentación en forma digital... Busquen la tecnología OneBit ...
Salu2... Avisen si quieren sabér algo más... Realmente es un tema muy extenso para postear acá ... Y , si exite algún interés, tengo tanto el diagrama como la plaqueta de un ampli UCD clase D de 100Watts de MUY ALTA fidelidad que podría postear, si hay suficiente interés
(obviamente, no para usos comerciales, sólo par hobbie). Es de muy fácil realización y extremado bajo costo
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Bueno, al fin ALGO de tiempo me hice... Te paso la primer versión del ampli a switching. Te RECOMIENDO instalarlo en una caja de METAL conectada a tierra, y el inductor que necesita debiera estar DENTRO de la caja. El diagrama es para un solo canal de audio. También le vendrían bien unos fusibles... Enfin, el prototipo que armé, cuando cortocircuité accidentalmente el parlante, voló los cables (del parlante), por lo demás siguió andando como nada... Muy mucha potencia en juego con muy poca protección (nada, digamos, pero es tan barato y si se quema, bien, sale más barato comprar los mosfets de vuelta...
Bueno, después voy a postear la 2 versión que SI es con el principio UCD, y es de ultraalta fidelidad... La misma potencia, el mismo costo y casi la misma cantidad de componentes... Sencillamente me lleva su tiempo preparar los diagramas.
Como comenntario final, la versión 1 (la posteada) es también de muy alta fidelidad, pero la v2 es aún mejor... (si es que eso es posible) - Y la placa de la v2 está mejor diagramada... Pero tiempo al tiempo...
Salu2, espero poder contribuir en algo a ésto. -
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Muy por arriba les cuento cómo anda el circuito: U1C es un seguidor de tensión (así aumentamos la impedancia de entrada del ampli), U1D es también otro seguidor de tensión, U1A es el corazón del amplificador. Está configurado como un circuito integrador de la diferencia entre la tensión de entrada y la de salida. Es decir, ACUMULA (o efectúa la integral de) la diferencia entre la tensión de entrada y la tensión de salida (apropiadamente escaladas por R14 y R16 respectivamente. U1B es sencillamente un comparador de signo (con algo de realimentación positiva para asegurar transiciones bruscas de la salida y de paso, agrega un poco de demora). Si la tensión de salida de U1A es positiva >0, a la salida de U1B hay +5 volts (aprox), sino hay -5volts. Q1 a Q6 y M1 a M2 son simplemente una llave H de potencia de bajo coste (con deadtime incluído, para evitar la conducción de ambos mosfets a la vez), Es decir, si la salida de U1B es +5v, en la salida que va al parlante habrá +40 volts. Si la salida de U1B es -5 volts, a la salida habrá -40volts. Así de sencillo. Como U1A es un integrador de error, el sistema empezará a oscilar tratando que el valor medio de la tensión de salida sea igual a la tensión de entrada (pero acá hay un factor de escala de por medio, dado por R16 y R14, de tal forma que el circuito amplifica la señal de entrada 28 veces aprox.). Para aquellos que tengan algún conocimiento de lazos de control, es sencillamente un controlador I (integral). La frecuencia de oscilación es variable, y va +/- de 200Khz a 1Mhz (sí, leyeron bien) ... Hay formas de hacer que la frecuencia sea más estable (=UCD) lo que mejora un poquito el sonido (realmente, sólo podrán darse cuenta si tiene unos parlantes MUY MUY buenos), sino, realmente esto será UltraHifi para cualquiera de uds... Una cosa que noté al probar el prototipo, fué que este amplificador hace que jamás te canses de escuchar... Es una sensación rara, pero realmente los amplificadores comunes terminan cansando... No sé exactamente cómo explicarlo, pero uds lo van a ver (oir). Tiene un sonido muy agradable y sumamente detallado. La distorsión harmónica total es < 0.01% (prácticamente HiEnd) ... Imagínense lo que es la versión UCD
Salu2, sería realmente interesante , si alguien de acá lo arma, que cuente sus experiencias ... Amí, me anduvo a la una, e hice 3 que anduvieron a la una.
PD: Si observan bien, el inductor que hay que agregar queda FUERA de la realimentación del amplificador. Desgraciadamente, con el principio integrador, no se lo puede poner dentro en forma sencilla... Ese inductor es el culpable de la poca de distorsión que aún tiene el amplificador.
Bajo el principio UCD, es posible TAMBIEN colocar el inductor DENTRO del lazo de realimentación, por lo que realmente, casi no quedan fuentes de distorsión no compensadas (excepto la mala calidad del parlante o del aire que lo rodea -
