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Vi piace ascoltare la musica a tutto volume mentre guidate? A me sì, e molto, specialmente nei viaggi più lunghi. Il Progetto di riferimento per amplificatore automotive Classe D da 700W descritto in questo articolo può reggere fino a 700W di potenza RMS, più che sufficiente per soddisfare le esigenze ad alto volume degli audiofili più esigenti al volante.
L’alimentazione elettrica principale è composta da un convertitore boost sincrono con interleave a due fasi, costruito con due controller boost LM25122-Q1 in una configurazione master/slave. Questo circuito alimenta due amplificatori TPA3251 Classe D ad alte prestazioni da 350W. L’intervallo di tensione di ingresso del convertitore boost va da 9V a 16V e genera una tensione di uscita di 36V, con una corrente di carico massima di 20A. Il progetto è operativo scendendo fino a 6V in ingresso, ma può soltanto erogare circa metà della potenza di uscita in tali condizioni.
Uno degli stadi dell’amplificatore TPA3251 emette i segnali per gli altoparlanti sui lati destro e sinistro del veicolo. La potenza di uscita massima per ciascun canale è 175W per un’impedenza di 4Ω. Per l’altro stadio dell’amplificatore, i due canali, se uniti a ponte, erogano 350W a un subwoofer oppure ad una serie di subwoofer con un’impedenza di 2Ω. La Figura 2 mostra uno schema a blocchi del sistema.
Figura 2: Schema a blocchi del progetto di riferimento per amplificatore automobilistico classe da 700W.
Figura 3: Schema di alimentazione elettrica.
La Figura 3 mostra lo schema dell’alimentazione elettrica principale. Il progetto comprende anche un rivelatore di clipping (Figura 4) e un preamplificatore (Figura 5) per ciascuno stadio dell’amplificatore audio. Un filtro passa-basso attivo di secondo ordine opzionale, realizzato con l’amplificatore operazionale OPA1662A-Q1, è integrato per collegare un subwoofer a uno degli amplificatori. La sua frequenza di taglio è impostata a 80Hz per mandare al subwoofer solo segnali a bassissima frequenza.
Gli alimentatori elettrici ausiliari generano i rail di tensione di alimentazione positivi e negativi dell’amplificatore operazionale per il rivelatore di clipping e i circuiti preamplificatori. Sono stati progettati con il regolatore switching LM2841X-Q1 CC/CC in configurazione buck per 12 V e una configurazione buck/boost di inversione per -12V (Figura 6).
Figura 4: Schema del rivelatore di clipping.
Figura 5: Schema per uno stadio amplificatore.
Figura 6: Schema degli alimentatori elettrici ausiliari.
Con la tecnologia Classe D, le dimensioni complessive del sistema di 22 cm x 20 cm x 3 cm ne permettono un facile inserimento sotto il sedile passeggero di un’automobile. La Classe D non offre solo un vantaggio in merito alle dimensioni, ma la sua efficienza è notevolmente superiore rispetto alla Classe AB, utilizzata comunemente nei sistemi audio automobilistici in passato.
Con il suo profilo sottile e l’elevata potenza, questo progetto è l’ideale per gli ingegneri che progettano applicazioni con amplificatori audio esterni per sistemi di infotainment automobilistici.
Questo progetto è una demo realizzata da Texas Instruments per dimostrare la possibilità di realizzare un amplificatore Hi-Fi per auto di elevata potenza con pochi ed economici componenti. Risorse supplementari:
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