Het principe van klasse-D versterking
De PAM8403 van Diodes Incorporated is een klasse-D eindversterker voor audio. Klasse-D wil zeggen dat dit IC digitaal werkt. De analoge ingangssignalen worden omgezet in een pulstrein volgens het principe van de pulsbreedte modulatie, PWM. De aan/uit-verhouding (duty-cycle) van de uitgangsspanning is recht evenredig met de momentane grootte van de analoge ingangsspanning. Omdat de eindtransistoren dus alleen in sper of geleiding worden gestuurd is het rendement van dergelijke schakelingen heel hoog. Waarden van 90 % zijn geen uitzondering. Gevolg is dat dergelijke versterkers nauwelijks eigen vermogen verbruiken en koelplaten overbodig zijn bij kleine vermogens.
 |
| Het principe van de klasse-D eindversterking. (© 2017 Jos Verstraten) |
Om het maximale vermogen te halen uit de beschikbare voedingsspanning, sturen de twee eindtrappen de luidspreker in tegenfase. In de ene toestand van de eindtrap wordt de bovenste luidsprekeraansluiting met de massa verbonden en de onderste met de voedingsspanning. In de tweede toestand draait deze situatie om. In beide gevallen staat de volledige voedingsspanning over de luidspreker, zodat het maximaal haalbare vermogen uit de beschikbare voedingsspanning wordt gegenereerd in de luidspreker. De twee eindtransistoren hebben in de AAN-toestand een weerstand van minder dan 0,2 Ω, waardoor het hoge rendement wordt verklaard.
 |
| Het sturen van de luidspreker in tegenfase. (© 2017 Jos Verstraten) |
De PAM8403 bevat twee analoge voorversterkers die de ingangssignalen voorbereiden op de pulsbreedte modulatie. De twee modulatoren wordt gestuurd uit een interne generator met een frequentie van 260 kHz, die bepaalt hoe vaak de ingangssignalen worden bemonsterd en omgezet in een puls met variabele breedte. De twee PW-modulatoren sturen de twee eindtrappen, die beveiligd worden zowel tegen te hoge uitgangsstromen als tegen te hoge temperaturen. Het IC bevat laag-actieve pennen MUTE en SHUTDOWN, waarmee u het uitgangsvermogen tot nul kunt reduceren en waarmee u de chip in een zeer zuinige stand-by modus kunt zetten.
 |
| Intern blokschema van de PAM8403. (© Diodes Incorporated) |
Functie van de pennen
- +OUT_L (1):
Positieve uitgang linker luidspreker. - PGND (2):
Massa van de digitale eindtrappen. - -OUT_L (3):
Negatieve uitgang linker luidspreker. - PVDD (4):
Voedingsaansluiting digitale eindtrappen. - MUTE (5):
Aansluiting laag-actieve mute-functie. - VDD (6):
Voedingsaansluiting analoge ingangstrappen. - INL (7):
Linker analoge ingang. - VREF (8):
Uitgang van de intern gegenereerde referentiespanning, ontkoppelen naar massa. - NC (9):
Niet verbonden. - INR (10):
Rechter analoge ingang. - GND (11):
Massa van de analoge ingangsschakelingen. - SHND (12):
Aansluiting laag-actieve shutdown-functie. - PVDD (13):
Voedingsaansluiting digitale eindtrappen. - -OUT_R (14):
Negatieve uitgang rechter luidspreker. - PGND (15):
Massa van de digitale eindtrappen. - +OUT_R (16):
Positieve uitgang rechter luidspreker.
 |
| SOP-16 behuizing en aansluitgegevens van de PAM8403. (© Diodes Incorporated) |
- Prijsindicatie: ongeveer € 0,70
- Fabrikant: Diodes Incorporated
- Behuizing: SOP-16
- Voedingsspanning: 2,5 V tot 5,5 V
- Uitgangsvermogen bij 5,0 V, 4 Ω en 10 % THD: 3,2 W max.
- Uitgangsvermogen bij 5,0 V, 4 Ω en 1 % THD: 2,5 W max.
- Uitgangsvermogen bij 5,0 V, 8 Ω en 10 % THD: 1,8 W max.
- Uitgangsvermogen bij 5,0 V, 8 Ω en 1 % THD: 1,4 W max.
- Totale harmonische vervorming bij 5 V, 8 Ω, 1 W en 1 kHz: 0,15 % typisch
- Totale gesloten lus versterking: 24 dB max.
- Overspraak: -95 dB typisch
- Signaal/ruis-verhouding: 80 dB typisch
- Dynamisch bereik: 90 dB typisch
- Rendement: 87 % typisch
- Ruststroom bij 5 V: 16 mA typisch
- Mute-stroom bij 5 V: 3,5 mA typisch
- Shutdown-stroom bij 5 V: kleiner dan 1 µA typisch
- Werkfrequentie: 260 kHz typisch
- Uitgangsimpedantie PMOS: 180 mΩ typisch
- Uitgangsimpedantie NMOS: 140 mΩ typisch
Voorbeeldschakeling
In onderstaande figuur is de door de fabrikant voorgeschreven schakeling rond de PAM8403 getekend. De waarde van de weerstanden Ri bepaalt de ingangsgevoeligheid van de schakeling. De waarde van deze weerstand kan liggen tussen 140 kΩ en 18 kΩ met als maximale gesloten lus versterking 24 dB. De fabrikant raadt aan in de leidingen tussen het IC en de luidsprekers kleine ferrietkraaltjes op te nemen voor het reduceren van de elektromagnetische interferentie, veroorzaakt door de hogere harmonischen op de luidsprekerleidingen. Deze kraaltjes moeten uiteraard zo dicht mogelijk bij de chip worden opgenomen in de leidingen.
 |
| Standaard schakeling rond de PAM8403. (© Diodes Incorporated) |
Vrijwel alle grote Chinese postorderbedrijven en sites zoals eBay verkopen kant-en-klare printjes rond de PAM8403, met of zonder ingangspotentiometer. Deze printjes kosten tussen € 2,00 en € 7,00.
 |
| Goedkope kant-en-klare printjes rond de PAM8403. (© 2017 Jos Verstraten) |
Datasheet van de fabrikant Diode Incorporated
XK-K120 helicopter
