|
|
|
|
|
Как известно, существуют усилители класса D, славящиеся своим непревзойденным КПД, за что люблю я их и уважаю. Но как водится за все хорошее надо плотить, а платим мы стоимостью и интенсивным излучением в самом широком спектре. Вчитавшись в смысл происходящего на выходе, я понял, что фильтр как бы по смыслу не главное, а главное - это индуктивность в его составе. Т.к. нужно обеспечить равномерный ток в нагрузке при ШИМ напряжении. И я рассуждаю так, что чем индуктивности больше - чем лучше. Помимо того, что динамику нужен равномерный ток, большая индуктивность также уменьшает магнитную составляющую излучения (как я разумею, ускоренного движения зарядов становится меньше). Насчет электрической составляющей излучения (т.е. изменение величины заряда, т.е. ШИМ напряжения относительно большой и постоянной амплитуды), как я понимаю, бороться с резкими изменениями напряжения нам помогают конденсаторы в составе фильтра. Итак, разбираюсь с сутью происходящего на примере мостовой схемы включения усилителя и сбалансированным фильтром. См картинку. Что такое common-mode filtering? По смыслу это составляющая между каждым из выводов усилителя и землей? Это и есть электрическая составляющая. Работают C1 и С2 каждый сам по себе. Но как это по-русски обзывается? Насчет дифференциальной составляющей (между выводами усилителя) вроде понятно. Это магнитная составляющая. Работают C1+C2, рассчитанные по формуле последовательного соединения. Теперь, собственно по LC. Откуда упала формула для расчета индуктивности L = R / (2Πf) и причем тут вообще импеданс нагрузки? Я знаю формулу для расчета частоты среза LC фильтра НЧ. И могу варьировать и индуктивность и емкость как хочу относительно искомой частоты. Почему и как меня привязывают индуктивностью к сопротивлению нагрузки. С какой Луны это свалилось? Мне формула дает большеватую индуктивность, меня это не устраивает. Хочу взять на порядок меньше и компенсировать емкостью. 
|
|
|
|
И еще, если у меня нагрузка имеет сама по себе хорошую индуктивность, т.е. уже сопоставимую с той, что мне кажут формулы из даташита. Могу ли я не применять дроссели вообще? Но не в плане сглаживания пульсаций тока вопрос, а именно в плане фильтра. Если представить нагрузку как последовательную индуктивность и сопротивление, и убрать изначальные индуктивности, то получится следующее, см. схему. Могу ли я применить ту же формулу для расчета частоты среза LC фильтра, и есть ли здесь фильтр НЧ, вообще? Я в схеме вижу LC фильтр, и с того, и с другого направления, или даже CLC фильтр (т.е. ПИ фильтр)?
|
|
|
|
Собрал я без дросселей, по 2й схеме, имею большой ток покоя и сильно греющуюся микросхему. индуктивность нагрузки очень хорошая. Почему так? |
|
|
|
Если я собираю выход усилителя по оригинальной схеме с применением дросселей, то оказывает ли влияние на частоту среза собственная индуктивность нагрузки? А то я боюсь, что если, оказывает, т.е. суммируется, то частота среза будет смещена в сторону уменьшения и затронет звуковые частоты. |
|
|
|
ZZZAMK: Откуда упала формула для расчета индуктивности L = R / (2Πf) и причем тут вообще импеданс нагрузки? Это формула для расчёта индуктивности по заданному реактивному сопротивлению.
То есть, R - это сопротивление НЕ нагрузки. А расчитывается индуктивность по заданному реактивному сопротивлению потому, что это сопротивление должно иметь определённое значение, в соответствии с сопротивлением нагрузки.
Соотношения не помню, давно не занимался этим...
По этому, копайте сами.  ZZZAMK: Хочу взять на порядок меньше и компенсировать емкостью. И получите слишком высокую добротность фильтра и подъём АЧХ на его резонансной частоте. ZZZAMK: И еще, если у меня нагрузка имеет сама по себе хорошую индуктивность... Могу ли я не применять дроссели вообще? Можете, но АЧХ может потерять равномерность... может быть(?). ZZZAMK: ...по 2й схеме, имею большой ток покоя и сильно греющуюся микросхему... Почему так? Потому что нельзя конденсаторами нагружать выход мс непосредственно. Конденсаторы должны стоять ПОСЛЕ дросселя. А так как у Вас - получается, что через эти конденсаторы выход усилителя коротится на корпус. Результатом КЗ и является большой ток покоя и перегрев. ZZZAMK: ...по оригинальной схеме с применением дросселей, то оказывает ли влияние на частоту среза собственная индуктивность нагрузки? При правильном расчёте - слабо, так как индуктивность нагрузки много больше индуктивности дросселя. |
|
|
|
DWD: Это формула для расчёта индуктивности по заданному реактивному сопротивлению. Теперь понятно, очевидно, что существует некое общее правило, согласно которому реактивное индуктивное сопротивление должно быть равно импедансу нагрузки. Нигде об этом не пишут, а лепят "выбираемая индуктивность зависит от DC сопротивления динамика", что как бы по смыслу некорректно и создает непонятки. DWD: И получите слишком высокую добротность фильтра и подъём АЧХ на его резонансной частоте.
Как я разумею, более добротный фильтр (с точки зрения фильтра) это хорошо. А чем грозит подъем его АХЧ на частоте чуть выше звуковой в случае данного усилителя? По-моему ничем. DWD: Можете, но АЧХ может потерять равномерность...
О каком АХЧ здесь идет речь? Здесь только индуктивность. DWD: При правильном расчёте - слабо, так как индуктивность нагрузки много больше индуктивности дросселя.
Да, это так, индуктивность нагрузки на порядок больше индуктивности дросселя. А вот здесь мне все-таки нужно больше информации для понимания. Как и почему именно может влиять индуктивность нагрузки на фильтр. И почему чем больше порядок, тем меньше влияние? А то вдруг будет смещаться частота среза и пострадают звуковые частоты? |
|
|
|
ZZZAMK: А чем грозит подъем его АХЧ на частоте чуть выше звуковой в случае данного усилителя? По-моему ничем. Тем, что "на частоте чуть выше звуковой" появится резонансный горб и фильтр превратится в резонансный контур. ZZZAMK: О каком АХЧ здесь идет речь? Здесь только индуктивность. ИндуктивностИ - дросселя да нагрузки. Добавьте сюда паразитные ёмкости и сквозная АЧХ усилителя примет слабо прогнозируемый вид.
Установка полного и правильно расчитанного фильтра делает АЧХ однозначной и нужной - до 20КГц пропускает, а всё что выше начинает давить. И чем выше, тем сильнее давит, полностью убирая напряжение частоты ШИМ-а и его гармоник на нагрузке. |
|
|
|
На мой взгляд, при таком обсуждении надо иметь ввиду не только электрику, а общую (в т.ч. и механическую) инерционность нагрузки по отношению к питающему переменному току ШИМ. Т.е. если рассматривать в качестве нагрузки динамический громкоговоритель (у которого индуктивность невелика), то при определённых условиях он будет нормально работать от усилителя класса Д даже без фильтров на выходе, поскольку усреднение движения диффузора будет происходить механически, его массой и присоединённым к ней воздухом с его упругостью.
Тогда имеет смысл говорить не о индуктивности нагрузки как таковой, а о приведённой индуктивности, включающей в себя в т.ч. и вышеописанное. Поскольку эти штуки трудноучитываемые, то получается, что правильнее пытаться преодолеть это дело не расчётом, а подобрать на реальном экземпляре. Т.е. поступить по нашему, по-радиолюбительски. |
|
|
|
Не обязательно подбирать. Задача фильтра - не пропустить к нагрузке несущую, переменное напряжение высокой частоты ШИМ. А так как оно может на порядок отличаться от максимальной частоты усиливаемого сигнала, то сам фильтр становится очень простым. Нужно только не допустить грубую ошибку при его расчёте.
Если у фильтра индуктивность мала а ёмкость велика, то получается перегрузка усилителя, если наоборот, то ухудшаются динамические свойства усилителя. Возможны и промежуточные варианты, в результате которых не приходится ожидать ни чего хорошего.
Ну и во всех случаях нарушается общая АЧХ. То есть, задача - расчитать элементы фильтра по известным выражениям.
По моему, сама по себе задача не сложная, достаточно знать только сопротивление нагрузки. |
|
|
|
Я немного не об этом, я о философской стороне... Ведь если вникнуть, то понятия индуктивности и ёмкости придуманы для обозначения инерционности: индуктивность "не любит" изменений тока и старается их сгладить, а ёмкость аналогично относится к изменениям напряжения. При этих изменениях их значения на L и C усредняются, что очень похоже на поведение механической массы на гибком подвесе, когда её пытаются слишком быстро колебать. Таким образом, динамик и сам собою без всяких фильтров будет прекрасно работать от Д-усилителя.
Единственное, зачем реально нужна LC-система на выходе такого усилителя - это ослабление помех, устранение антенного эффекта, если провод до нагрузки достаточно длинный. Тоже, конечно, важное дело, но к принципу действия не относящееся. Кроме того, для решения этой задачи есть и другие способы - экранировка, наприер. |
|
|
|
|