555 クラス D パワーアンプ [130144]

Oct 27, 2023

このプロジェクトでは、555 タイマー IC をベースにした小型 D 級アンプを構築したいと思います。 また、私は「一般的な」コンポーネントのみを使用することを好みます。そのため、このプロジェクトは教育的価値が高く、構築も簡単です。私の目標は、約 5W RMS 電力を 4Ω で生成することです。 歪みレベルは 1% 未満である必要があります。回路説明 VERSION1 (以下の回路図を参照)

このプロジェクトでは、555 タイマー IC をベースにした小型 D 級アンプを構築したいと思います。 また、私は「共通」コンポーネントのみを使用することを好みます。そのため、このプロジェクトは教育的価値が高く、構築も簡単です。

私の目標は、4Ωで約5W RMS電力を生成することです。 歪みレベルは 1% 未満である必要があります。

回路説明 VERSION1 (以下の回路図を参照)

D 級アンプを構築するには、アナログ信号をデジタル信号に変換する必要があります。 実際、私たちはアナログオーディオ信号に続く変調信号を含むパルスを使用することを好みます。 このようにして、2 つのパワー MOSFET を非常に効率的にオン/オフに切り替えることができます。

NE555 を PWM エンコーダの心臓部として使用しています。 入力には、R10 と R9 によってバイアスされた標準 NPN トランジスタ入力 (Q4) があります。 C1 は入力ですべての DC をブロックします。 このアイデアは、充電コンデンサ C3 にアナログ オーディオ信号をロードする方法を変調することです。

ほとんどの標準的な 555 タイミング構成では、タイミング コンデンサが定電圧で充電されるため、特に高出力レベルで深刻な非直線性が生じます。 直線性を向上させるために、タイミングコンデンサを定電流で充電します。 したがって、入力に電流源 (Q3、R2、R7) を使用し、555 のフィードバック ループに電圧/電流コンバータを使用します。 (Q1、Q2、R1、R3) このようにして、C3 で実際の三角波が得られます。 (以下の画像「C3 の信号がありません。jpg」を参照)

555の発振周波数は約300kHzです。

出力信号は、M1 と M2 をオン/オフする 0V ～ 18V の PWM 信号です。

D1、D2、R4、および R5 は「オン」と「オフ」のタイミングを処理し、M1 と M2 が同時に「オン」になることを回避します (電源の短絡を回避します)。 R12、R14、Q5 はフィードバック回路を形成し、直線性と歪みレベルをさらに改善します。 L1 と C4 は 25 kHz 付近の LPF で、すべての高周波スイッチング成分を除去します。

テストには 18V の SMPS ラップトップ電源 (安価) を使用します。 最初はスピーカーからスイッチングノイズが発生していました。 したがって、これを除去するために 100μH のコイルを追加します。 正常に動作しています!

この回路は標準的なテストボード上に構築しましたが、結果には非常に満足しています。 オーディオは私にとって「ダイレクト」かつ「クリア」で、引き締まった低音を持っています。 約 6 W RMS の電力が得られました。最初の試みとしては問題ありません。JI には歪み測定装置がないため、1% 未満という目標が達成されるかどうかはわかりません。

効率に関しては、ヒートシンクはどのレベルでも冷えているので、これで問題ないはずです。

いくつかの画像と、もちろん回路図、そして出力方形波と充電コンデンサー波のスコーププリントも添付しました。 amp@workの短いビデオも追加しました。 映画の音質が悪くても気にする必要はありません。 私のカメラのマイクの品質が悪いのです J

考えられる改善点 (VERSION2 未定)

このプロジェクトを改善するためのヘルプ、提案、ヒントは大歓迎です。