Einfacher Klasse-D-Verstärker
Wie Sie wissen, werden Audio-Leistungsverstärker in verschiedene Klassen eingeteilt. Verstärker der Klasse „A“ können aufgrund des hohen Ruhestroms eine ordentliche Musikklangqualität liefern, haben jedoch einen äußerst geringen Wirkungsgrad, verbrauchen viel Strom und erfordern eine gute Kühlung.
Verstärker der Klasse B hingegen sind sehr sparsam, bringen aber eine ganze Reihe nichtlinearer Verstärker in das Signal ein. Die häufigste Klasse ist „AB“, wie der Name schon sagt, sie liegt irgendwo zwischen „A“ und „B“. Es verbraucht nicht so viel und ermöglicht die Wiedergabe eines Audiosignals in recht guter Qualität. Allerdings benötigen solche Verstärker, insbesondere wenn die Leistung bereits mehrere zehn Watt beträgt, noch einen Kühler zur Kühlung. Aus diesem Grund erfreuen sich Verstärker der Klasse „D“ in letzter Zeit großer Beliebtheit. Sie haben einen hohen Wirkungsgrad (80-90%) und kommen selbst bei einer Leistung von einigen zehn Watt ohne Kühler aus und bieten dabei eine recht ordentliche Klangqualität. Ein solches Schema wird unten vorgestellt.
Verstärkerschaltung
Seine Basis ist die in letzter Zeit weit verbreitete MP7720-Mikroschaltung, die eine Ausgangsleistung von bis zu 20 Watt liefert.Die Versorgungsspannung reicht von 7 bis 24 Volt. Je höher die Spannung, desto mehr Leistung kann am Ausgang abgegeben werden. D2 im Diagramm ist eine 6,2-Volt-Zenerdiode, zum Beispiel 1N4735A. D1 – Schottky-Diode für eine Spannung von mindestens 30 Volt und einen Strom von 1 Ampere. Passend zum Beispiel 1N5819. L1 – Induktor mit einer Induktivität von 10 μH, jeder Induktortyp ist geeignet. C9 ist ein Koppelkondensator; er ist in Reihe mit dem Lautsprecher geschaltet und schneidet den Gleichstromanteil des Ausgangssignals ab. Deshalb liegt auch bei fehlerhafter Montage keine konstante Spannung am Ausgang des Verstärkers an und Sie müssen sich keine Sorgen um den Lautsprecher machen. Pin 4 des Mikroschaltkreises ist für seinen Zustand verantwortlich – ob er ein- oder ausgeschaltet ist. Wenn die Spannung an diesem Pin nahe Null liegt, funktioniert der Verstärker nicht. Deshalb verfügt die Schaltung über eine Zenerdiode D3 für eine Spannung von 4,7 Volt; es kann beispielsweise 1N4732A verwendet werden. Alle Elektrolytkondensatoren müssen für mindestens das 1,5-fache der Versorgungsspannung ausgelegt sein. Weitere Besonderheiten weist die Schaltung nicht auf, ein korrekter Zusammenbau genügt und sie funktioniert sofort.
Verstärkerbaugruppe der Klasse D
Wie üblich wird zunächst die Leiterplatte hergestellt, deren Abmessungen 45x30 mm betragen. Dieser Verstärker sollte der sparsamste und kleinste sein, daher sind alle Elemente aus Platzgründen recht nahe beieinander angeordnet und der SMD-Chip ist an der Seite der Leiterbahnen angelötet. Die Leiterplatte wird mit der LUT-Methode hergestellt; unten finden Sie einige Fotos des Prozesses.
Beim Verzinnen der Leiterbahnen muss sehr darauf geachtet werden, dass diese nicht versehentlich durch überschüssiges Lot kurzgeschlossen werden.Nach dem Verzinnen löten wir zunächst die Mikroschaltung und dann die restlichen Teile auf der anderen Seite der Platine. Um alle Drähte auf der Platine anzuschließen, gibt es Platz für einen Klemmenblock. Nach Abschluss des Lötvorgangs lohnt es sich, die angrenzenden Leiterbahnen auf Kurzschlüsse zu überprüfen und zunächst alle Flussmittelreste von der Platine zu entfernen. Besonderes Augenmerk sollte auf die Entfernung des Bereichs unter der Mikroschaltung gelegt werden; darunter darf kein flüssiges Flussmittel zurückbleiben, das den ordnungsgemäßen Betrieb des Verstärkers beeinträchtigen könnte.
Erste Inbetriebnahme und Tests
Bevor Sie das Gerät zum ersten Mal einschalten, müssen Sie ein Amperemeter in den Spalt im Versorgungskabel stecken. Schauen Sie sich dann nach dem Anlegen der Stromversorgung die Messwerte des Amperemeters an – ohne Anlegen eines Signals an den Eingang sollte die Mikroschaltung nicht mehr als 10 mA verbrauchen. Wenn der Ruhestrom normal ist, können Sie einen Lautsprecher anschließen, ein Signal beispielsweise von einem Player, Computer oder Telefon an den Eingang anlegen und den Verstärker unter Last testen. Auch bei hoher Lautstärke sollte sich die Mikroschaltung nicht merklich erwärmen. Auf den ersten Blick erscheint das erstaunlich – ein so kleiner Mikroschaltkreis liefert ruhig eine Ausgangsleistung von mehreren zehn Watt, ohne sich überhaupt zu erwärmen. Die Sache ist, dass es ein normales analoges Audiosignal in eine Folge von Impulsen umwandelt, die dann verstärkt werden. In diesem Fall arbeiten die Transistoren nicht im linearen, sondern im Schaltmodus, wodurch auf einen Strahler verzichtet werden kann. Der Verstärker ist monophon, was bedeutet, dass Sie zur Wiedergabe eines Stereosignals einen zweiten Verstärker desselben Typs zusammenbauen müssen. Solch eine kleine Platine lässt sich überall einbauen und ist beim Bau verschiedener tragbarer Lautsprecher, die mit Batterie betrieben werden, einfach unersetzlich. Viel Spaß beim Zusammenbau.
