Este artigo foi elaborado com base em documentação da Texas Instruments. Será interessantes consultar o fabricante para se verificar a disponibilidade do componente e também se existem tipos mais recentes que o substituam com vantagens. Veja no final do artigo a data do documento.
As configurações de amplificadores digitais ou Classe D classe D possibilitam a obtenção de potências muito altas utilizando circuitos que praticamente não têm dissipação alguma, dado seu elevado rendimento, o que não é possível com configurações tradicionais como as classe A e B. Neste artigo, baseado em documentação da Texas Instruments descrevemos dois amplificadores de alta potência e alto rendimento com o circuito integrado TAS5630.
O circuito integrado TAS5630 da Texas Instruments (www.ti.com) possui todos os recursos para a elaboração de um sistema de 3 canais com potência estéreo de 300 W por canal e 600 W BTL (ponte) operando em classe D. Nesta configuração é possível obter potências muito altas com altíssimo rendimento, o que implica em pequena dissipação para o circuito integrado. De fato, mesmo operando com estas potências altas, o circuito integrado não necessita de dissipadores de calor.
Isso se deve ao uso de transistores de potência na saída (MOSFETs) com apenas 60 m? de resistência de condução, o que implica numa queda de tensão extremamente pequena na comutação e com isso uma dissipação mínima.
Segundo a documentação da Texas Instruments o rendimento do circuito é maior do que 88%. Os leitores que desejarem mais informações podem baixar o datasheet do componente no próprio site da Texas e assim ter mais circuitos práticos disponíveis para um projeto comercial.
O circuito TAS5630 pode fornecer 300 W por canal ou ainda na configuração em ponte (BTL) 600 W com uma alimentação de 50 V alimentando carga de 4 ou 8 ?. Na figura 1 temos os blocos básicos de um sistema que utiliza este circuito integrado, para um sistema de 3 canais.
A idéia básica deste projeto é utilizar dois TAS5630. Um circuito integrado TAS5630 é ligado em ponte para uma configuração amplificadora de graves (Bass Booster) alimentando um subwoofer de 600 W e outros dois canais do circuito integrado TAS5630 são usados para dois canais de 300 W comuns (médios e agudos). Isso resultaria num excelente sistema de Home Theater com 1 200 W de potência!
O circuito integrado TAS5630 emprega a tecnologia PurePath (tm) HD que possibilita a obtenção de uma performance típica dos amplificadores classe A/B em termos de distorção, com menos de 0,03 % de THD, mas ao mesmo tempo o rendimento dos amplificadores classe D. Neste tipo de circuito, a distorção aumenta apenas quando a saída se aproxima da saturação.
Os invólucros para o circuito integrado podem ser de dois tipos: QFP de 64 pinos ou PSOP3 de 44 pinos, mostrados na figura 2.
Outras características relevantes do componente são a auto-proteção, níveis baixos de EMI de acordo com as normas vigentes, distorção extremamente baixa menor que 0,03% com 1 W e faixa passante de 80 kHz. A relação sinal ruído é maior do que 100 dB. Na figura 3 temos o diagrama de blocos de uma aplicação típica.
A frequência típica do PWM está em torno de 400 kHz, a resistência de entrada é de 33 k? e o ganho de tensão é de 23 dB. Na figura 4 temos então um primeiro circuito prático para a configuração BTL.
Para detalhes deste circuito, sugerimos consultar a documentação da Texas Instruments. Uma segunda configuração de 4 canais é mostrada na figura 5, fornecendo 145 W por canal.
Finalmente na figura 6 temos a configuração que serve de exemplo no início deste artigo. Um dos canais fornece uma saída BTL e temos outros dois canais com menor potência e saída estéreo.
Conclusão
Para sistemas de alto rendimento com potencias elevadas a solução mais atual é a que faz uso de amplificadores classe D. A Texas Instruments, além do circuito integrado abordado neste artigo possui outros, abrangendo uma ampla gama de potências, possibilitando ao projetista fazer uma escolha certa conforme suas necessidades.
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