Класса "D" - питание звуковых усилителей.

Импульсные блоки питания или линейные.

Выбор блока питания для усилителей класса Д сводится к широкой линейке блоков питания. 

Для этих целей подходят как линейные так и импульсные блоки питания. В данном материале рассмотрим импульсные блоки питания или ИБП.

По нашему мнению линейные БП достаточно устарели и не имеют смысла для применения в классе D.

Одно важное но, касаемо ИБП! Мы считаем что для хорошего звука в классе Д требуется брать ИБП с хорошими выходными фильтрами. 

Многие самодельшики допаевают ИБП  конденсаторами SMD типа, которые дают звук классу D ещё чище, и ни какие даже самые высокочастотные импульсы не проникают в звук.

Это импульсные блоки питания типа AC-DC, которые переменные 220v преобразуют в постоянные 12-48V.

Усилители звука класса D это одни из самых энергоэфективных классов звуковых усилителей.

Одни из самых простых моделей имеют чипы усиления TPA3118D2 ( мощностью 2 канала*30W)и TPA3130D2 ( мощностью 2 канала*15W )

Для усилителей на таких микрочипах подойдёт блок питания практически любой, от обычного USB 5V_2A до компьютерного ИБП 19V_5A.

Если у вас есть усилитель класса D, достаточно простой модели на чипах TPA3116D2 (100*100 w) - такие модели работают от напряжения 12-28V.

В то же время рассматривая самые мощные усилители звука, работающие на чипах TPA3251 или TPA3255 (300*300w) то звучание будет зависеть во многом от питания этого звукового усилителя. Ведь мощные звуковые модели питаются от импульсных блоков питания 36до 50 V.

Питание класса "D"- постоянный ток.

На постоянном токе запитываются такие усилители звука класса  "D" которые созданны на микрочипах:

• TPA3116D2,
• TPA3110 (модели: YS-LT21 ), 
• TPA3118D2 
• TPA3130D2, 
• TDA7498E,
• TPA3251,(модели: D315N, ES9038)
• TPA3251d2,
• TPA3255, (модели: zk-as21, xy-s350h, Audios BT30DPro)

Будьте внимательны, поскольку схема питания выполненная на плате, где находиться микрочип, может подразумевать питание и от переменного тока с выпрямлением в постоянный. Но такое встречается очень редко.

Когда говорят о постоянном токе, то выбирают блоки питания или преобразователи AC-DC типа.

 AC - Alternating Current - переменное напряжение.

DC - direct current - постоянное напряжение.

Если говорить о питание звукового усилителя на любых аккумуляторах, то это всегда элементы питания дающие DC - direct current постоянное напряжение.

Аккумуляторы всегда подходят для питания усилителей звука класса "D", за исключением случаев, когда питание усилителя  предусматривает  тип питания AC-AC тип. AC  обычно берут из сетевого питания в вашем доме, те 220V.

Отметим, что для особо мощьных усилителей класса "Д" ( например на чипе TPA3255) нужны высокотоковые аккумуляторы, дающие по 15-20А на выходе если вы используете только серверное ("S") соединение этих батарей.

Повторимся, что 90% усилителей из Китая с рабочими напряжениями от 5 до 38 вольт  - это усилители звука работающие на постоянном токе. Разницей будет сам ток потребления усилителя.  И если этот ток будет меньше нужного, т.е. меньше чем выдает блок питания, то вы просто не сможете раскачать звук на максимальные параметры. Усилитель начнет хрипеть, захлёбываться..

Небольшая часть усилителей D класса, чаще всего очень мощных, ( более 300W звуковой мощьности на один канал аудио) требуют напряжения питания на переменном токе, то есть типа AC-AC.

Напряжение питания таких звуковых усилителей на выходе от блока питания равно 38 - 64 V,  и даже выше... Такие микрочипы класса Д работают при напруге 38 - 64 V..

Подключение импульсного блока питания к усилителю

Многие бояться, что импульсный блок питания будет давать наводки и помехи для усилителей. На самом деле звуковая аппаратура бриться импульсных помех, но как минимум усилитель класса D сам по себе частотный преобразователь. В отличии от других классов эти усилители сами работаю на высокой частоте и абсолютно не боятся питания от импульсных преобразователей. Частота работы усилителя класса D может варьируется от 50 кГц — до 2,1 МГц.

Тем более что хороший импульсный блок питания на выходе имеет нормальные фильтр конденсаторы то запитка усилителя звука класса Д от частотного БП вполне возможна. Ниже смотрите видео, где от обычного импульсного БП для светодиодной ленты записали усилитель звука.

Какие микросхемы класа D работают на АС-DC

• TPA3116D2,
• TPA3118D2, 
• TPA3130D2, 
• TDA7498E,
• TPA3251d2,
• TPA3255,

Достаточно солиден разброс напряжений питания у усилителей класса "D".

Такие схемы как TPA3118D2 готовы работать от 12 до 24 вольт и с током питания от 2 до 5 А.

Запускаются такие микрочипы на усилке на минимальной громкости уже при 8 вольтах, а в некоторых случаях, при хорошей ёмкости конденсаторов даже от 4,5V.

Топовые версии микрочипов D, имеющие большую выходную акустическую мощьность, как микрочип TPA3255 и работают нормально только при напряжение от 30 до 38 V при токе 8-10 ампер.

Чем запитать звуковые усилители!

Во первых источником может служить автомобильный аккумулятор 12 V.

Но даже самые слабые по усилению микрочипы класса D, по типу TPA3118D2 будут от 12 вольт выдавать лишь 70% от своей мощьности.

Хотя у автомобильного аккумулятора есть неоспоримый плюс - это хороший отдаваемый ток.

Что бы раскачать усилитель, такой как на микро чипе TPA3116D2 нужно подать на него 26v и ток 5А.

По этому делаем схему, в которой питание изначально идёт от автомобильного аккумулятора на повышающий преобразователь, а потом уже на усилок.

Простейший повышающий преобразователь как на фотографии ниже, рассчитанный на 300W вполне тут подойдёт. 

Что бывает когда не хватает питания.

Были случаи когда не смотря на то, что усилитель класса D на чипе TPA3251d2 по условиям инструкции работают в большой вилке напряжений! К примеру чип TPA3251d2  работает от 12 до 38 вольт, на нашей практике был отказ такого звукового усилителя работать в нижнем диапазоне указанных напряжений.

То есть при напряжение 12-19 вольт усилитель включает основное охлаждение активного вентилятора, включается индикация светодиода, и даже идёт связь по Bluetooth, но при этом не идёт звук. 

И кажется, как будто усилитель сломан, не работает, или имеет брак..И вроде бы все в порядке, нигде не гари на кривой пайки нет, но при этом не работает..

Но стоит подать 24 вольта как звук появляется и все в порядке. Как оказалось, от 24 до 38 вольт это его приоритетное напряжение. Он даже может работать и от более высоких напруг, порядка 40-45 вольт.