Klasse-D Audioverstärker

Einfacher Klasse-D Audioverstärker

Vorteil einer T/2-versetzt getakteten H-Brücke

Der vorgestellte Klasse-D Audioverstärker kann sowohl im gleichzeitig-beidseitig getakteten, als auch im T/2-versetzt getakteten Betrieb arbeiten. Der Vorteil einer T/2-versetzt getakteten H-Brücke liegt darin, dass eine „echte“ Null gestellt werden kann. In einer normal getakteten H-Brücke wird dies nur durch eine halbe Periode „on“-State und eine halbe Periode „off“- State erreich, sodass sich im Mittelwert eine Null ausbildet. Dies hat eine sehr hohe Leerlaufleistungsaufnahme zur Folge. Durch etwas mehr Schaltungsaufwand vor der Ansteuerung der MosFETs kann eine T/2-versetzte Taktung erreicht werden. Des Weiteren wurden „Snubber“ über den Halbleitern eingesetzt, welche Spannungsspitzen der Schaltvorgänge herausfiltern. Diese entstehen durch die verschiedenen Induktivitäten der Leiterbahnen und sind parasitärer Natur.

gleichzeitig-beidseitige Taktung

gleichzeitig-beidseitige Taktung

Obige Abbildung verdeutlicht den Stromfluss bei einer gleichzeitig-beidseitigen Taktung. Dieser fließt im ersten Takt durch die Last RLoad in Richtung Masse. Im nächsten Takt wird die Polung der Last RLoad umgekehrt und der Strom fließt erneut durch die Last, jedoch in umgekehrter Richtung gegen Masse.

T/2-versetzte Taktung, Takt 1,2

T/2-versetzte Taktung

Bei der gleichzeitig-beidseitigen Taktung lässt sich erkennen, dass in jedem Fall ein Strom durch die Last RLoad fließen wird. Wie bereits beschrieben kann eine Null nur durch Mittelwertbildung des Stromes erreicht werden, was eine sehr hohe Verlustleistung im Leerlauf zur Folge hat. Um dies zu vermeiden wurden bei der T/2-versetzten Taktung der 2. und 4. hinzugefügt. Diese bieten dem Strom einen so-
genannten "Freilaufpfad" an, wodurch das Stellen einer "echten" Null

T/2-versetzte Taktung, Takt 3,4

möglich ist. Um eine T/2-versetzte Taktung zu realisieren benötigt die H-Brücken Ansteuerung zusätzliche Komparatoren. Zwei Komparatoren sorgen für normale PWM-Generierung mittels Dreiecksignal. Zwei weitere Komparatoren arbeiten mit dem invertierten Dreieckssignal. Ein weitere Effekt der T/2-versetzten Taktung ist die doppelte Schaltfrequenz, der eigentlich eingestellten (Frequenz des Dreiecksignals)

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