Amplificador de potência MOSFET comutável

Tipos de Amplificadores de Potência com Comutação MOSFET

Conhecido como um amplificador de potência com comutação MOSFET, este dispositivo utiliza MOSFETs ou Transistores de Efeito de Campo de Óxido Metálico Semiconductor para melhorar os transistores de saída de potência de áudio e aumentar a eficiência.

Dependendo do fabricante e do modelo, um amplificador de potência que utiliza comutação MOSFET pode receber um sinal de áudio de baixa potência de um pré-amplificador ou estágio de mistura e aumentá-lo para um nível que pode acionar alto-falantes. Com base na modulação utilizada para comutar os MOSFETs, os tipos desses amplificadores podem diferir.

• Amplificadores Classe D

  Este amplificador combina alta eficiência e baixa distorção. MOSFETs ou transistores de alta velocidade ligam e desligam para criar pulsos que alimentam diretamente a carga ou os alto-falantes. O filtro passa-baixas suaviza a corrente e a tensão de saída para eliminar os componentes de comutação de alta frequência. As aplicações típicas incluem subwoofers e outras amplificações em um sistema de alto-falantes.

• Amplificadores Classe E

  Este tipo de amplificador utiliza MOSFETs no modo de comutação. A forma de onda da corrente e da tensão adiciona harmônicos em uma frequência próxima à frequência fundamental durante a comutação. Isso reduz as perdas no amplificador. A eficiência pode chegar a 90%. Os amplificadores Classe E são ideais para transmissão de RF de média a baixa potência.

• Amplificadores Classe F

  Neste tipo de amplificador, os harmônicos podem ser moldados no estágio de saída por uma carga sintonizada para melhorar a eficiência e reduzir a distorção. O uso de dois ou mais transistores para comutar o estágio de saída de um amplificador pode aumentar a potência de saída e reduzir a distorção harmônica. Os amplificadores Classe F são usados ​​para amplificadores de potência de RF em estações base sem fio e aplicações de aquecimento industrial por RF.

• Amplificadores Híbridos

  Esses amplificadores combinam modos linear e de comutação para atingir alta eficiência e baixa distorção. O uso de um amplificador linear para amplificar sinais de áudio de baixo nível e um amplificador de comutação para acionar a carga ou o alto-falante reduz drasticamente a distorção no estágio de saída. Os amplificadores híbridos são usados ​​para sistemas de áudio de alta fidelidade e instrumentos musicais.

Função e Recursos

• Baixa Distorção:

  Esses amplificadores produzem um som limpo sem ruídos irritantes ou ecos.

• Correção de Feedback:

  Eles verificam e ajustam constantemente o som para garantir que esteja correto.

• Proteção de Saída:

  Este recurso protege os alto-falantes de sinais fortes que podem danificá-los.

• Múltiplas Entradas:

  Uma variedade de fontes de áudio podem ser conectadas a esses amplificadores devido aos seus vários conectores de entrada.

• Design Compacto:

  Devido ao seu tamanho reduzido, esses amplificadores são fáceis de integrar a vários sistemas ou transportar durante viagens.

• Alta Eficiência:

  Eles minimizam o desperdício de energia, portanto as baterias duram mais.

• Integração Versátil:

  Esses amplificadores funcionam bem com outros dispositivos de áudio, tornando-os flexíveis.

• Qualidade Robusta do Transistor:

  Os transistores duráveis ​​nesses amplificadores garantem um desempenho do amplificador estável e duradouro.

• Gerenciamento Térmico Aprimorado:

  O controle de calor eficaz evita que o amplificador superaqueça, prolongando sua vida útil.

• Amplificadores RMOSFET:

  Eles fornecem maior estabilidade e desempenho eficiente na amplificação de sinais.

• Integração SMPS (Fonte de Alimentação com Modulação de Largura de Pulso):

  Isso permite a integração compacta da fonte de alimentação, melhorando a eficiência geral.

• Compensação da Bobina:

  Garante desempenho consistente mesmo com variações de sinal.

• Configurações de Circuito Paralelo:

  Eles permitem um caminho mais amplo para o fluxo de corrente, aprimorando a entrega de energia.

• Estágio de Saída Totalmente Discreto:

  Se um amplificador possui um estágio de saída totalmente discreto, isso significa que o estágio de saída do amplificador é feito usando componentes individuais (como transistores) em vez de ser construído com chips de circuito integrado (IC) que possuem muitas partes em um único microchip fundido juntos. Ter um estágio de saída totalmente discreto é considerado como potencialmente proporcionando um som mais puro e de alta qualidade. Isso ocorre porque o uso de componentes individuais separados permite um controle mais preciso sobre como o amplificador funciona. Pode oferecer melhor desempenho na amplificação de sinais e fornecer uma saída de áudio mais fiel à fonte.

Aplicações de um amplificador de potência com comutação MOSFET

As aplicações de um amplificador MOSFET são variadas e abrangem várias indústrias. Abaixo estão algumas das aplicações comuns dessa tecnologia.

• Amplificadores de instrumentos musicais: Os amplificadores de potência para instrumentos musicais (guitarra, teclado, baixo, etc.) geralmente empregam tubos MOSFET. O motivo para isso é que eles emulam o som de amplificadores a vácuo, ao mesmo tempo em que fornecem desempenho sólido em termos de faixa de frequência e resposta dinâmica. Outros músicos podem usar esses amplificadores para produzir diferentes sons e melodias, misturando e combinando.
• Sistemas de som e amplificação AV: Os amplificadores que utilizam tecnologia de transistor MOSFET são comumente usados ​​em sistemas de som, equipamentos AV e estações de rádio. Eles fornecem um meio confiável e poderoso de amplificar sinais de áudio em locais como auditórios, concertos ao ar livre e encontros comunitários.
• Amplificação de RF e alta frequência: Em aplicações em que a frequência do sinal é muito alta (rádio frequência), amplificadores com MOSFETs podem aumentar a intensidade do sinal para fornecer potência de transmissão suficiente. A largura de banda pura mostra que esses amplificadores são rápidos e podem ser usados ​​em aplicações em que o sinal precisa ser processado muito rapidamente (por exemplo, comunicação por fibra óptica).
• Acionamentos de motores: Alguns amplificadores usam músculos abdominais para controlar o movimento linear (por exemplo, braços robóticos), movimento rotacional (por exemplo, robôs servo) e bombas e ventiladores de velocidade variável. Os sinais de tensão e corrente são regulados ativamente para produzir movimento preciso e eficiente.
• Aplicações biomédicas: Os amplificadores podem fortalecer sinais bioelétricos como impulsos nervosos, ritmo cardíaco e contrações musculares. Eles também podem ser usados ​​em equipamentos de diagnóstico e terapêutico em que sinais de sensores e transdutores precisam ser intensificados para processamento posterior.
• Eletrônicos de consumo: Tudo, desde televisores e sistemas de home theater até alto-falantes portáteis, utiliza amplificadores cuja fonte de alimentação emprega MOSFETs. Eles também são encontrados em dispositivos que usam tecnologia de RF, como rádios HT, rádios FM e telefones sem fio.

Além das aplicações destacadas acima, os amplificadores que empregam o circuito de fonte de alimentação com MOSFETs são muito importantes porque ajudam a melhorar a qualidade do som e dos sinais de rádio frequência em diversas indústrias. Sua durabilidade, eficiência e potencial para reduzir a distorção os tornam adequados para uma ampla gama de aplicações.

Como escolher um amplificador de potência com comutação MOSFET

Existem alguns fatores que você precisa considerar antes de comprar circuitos de amplificador de potência. Se você sabe como usará o amplificador, facilitará o processo de escolha de um amplificador.

• Distinção: Um amplificador de comutação com MOSFETs é conhecido por sua baixa THD (distorção harmônica total) e som suave. Você pode criar uma saída de som suave e uma excelente experiência de audição usando uma fonte de alta qualidade.
• Manuseio de Carga: Um ótimo amplificador de estado sólido irá lidar com cargas dinâmicas de forma eficiente, mas amplificadores que dependem apenas de feedback negativo podem ter dificuldades. Portanto, procure um amplificador que empregue feedback global apenas como um parâmetro de controle em um estágio de saída bem projetado.
• Capacitância: A capacitância de saída do amplificador influencia o fator de amortecimento nos terminais do alto-falante. Amplificadores com alta capacitância de saída têm melhor capacidade de amortecimento para controlar a frequência de baixa frequência do alto-falante.
• Capacitância de Corrente: A corrente de pico que o amplificador pode fornecer determina sua capacidade de controlar um alto-falante de baixa sensibilidade. Muitos amplificadores de baixo custo só conseguirão fornecer alguma corrente de pico, o que pode criar dificuldades durante picos dinâmicos altos.
• Protótipo: Um protótipo permite que você conduza testes em um ambiente de tempo real, utilizando seus instrumentos reais e equipamentos de teste antes de implementar o projeto final. Isso serve como uma última chance para descobrir falhas que precisam ser corrigidas antes da produção em massa.
• Saída Refinada: Os transistores produzem distorção harmônica em seus estágios de saída de baixa potência, mas o estágio de saída de maior potência do transistor utiliza uma técnica de feedback global para reduzir a distorção. Portanto, o sinal de saída pode ser acoplado diretamente ao estágio de saída por meio de um transformador ou enviado para a carga de saída por meio de um transformador.

Perguntas e Respostas

P1: Posso usar amplificadores Classe D para meus alto-falantes?

R1: Sim, os alto-falantes são seguros para uso com amplificadores Classe D para todos os níveis de audição normais. Como outros tipos de amplificadores, os amplificadores Classe D têm uma saída estável e podem danificar os alto-falantes ou produzir sons desagradáveis ​​em volumes muito altos.

P2: Os amplificadores Classe D soam digitalmente?

R2: Não, os amplificadores Classe D não têm um som ""digital"" ou artificial. Sua qualidade de som depende do design, dos componentes e da qualidade do sinal de origem. Muitos oferecem um som de alta fidelidade analógico.

P3: Quanto tempo os amplificadores Classe D duram?

R3: Com uso e cuidados adequados, os amplificadores Classe D podem durar muitos anos. Sua vida útil varia com base em fatores como qualidade de construção, componentes e uso. Usar suavemente em volumes decentes prolonga a longevidade.

P4: Quais são as desvantagens de usar um amplificador Classe D?

R4: Embora os amplificadores Classe D sejam populares, alguns usuários acham que eles têm uma qualidade de construção inferior a outros tipos. Se eles não tiverem filtragem adequada, podem produzir oscilações de frequência de batida.