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Tra i contenuti del fascicolo 239 (ottobre 2019) attualmente in edicola, il progetto di un finale BF di potenza stereo da 10+10W su 8 ohm basato sull’integrato PAM8610, idoneo a sistemi che richiedono elevato rendimento e poco calore da smaltire.
Ormai la miniaturizzazione dei circuiti elettronici avanza inarrestabile e coinvolge anche quei dispositivi dell’elettronica tradizionale come gli amplificatori audio, che non ne hanno uno stretto bisogno, salvo quando debbano equipaggiare riproduttori musicali o tablet e console videogame portatili che richiedono qualche watt di buona qualità per riprodurre musiche a un buon livello sonoro senza occupare troppo spazio né consumare rapidamente le batterie.
In quest’ottica si collocano integrati di recente introduzione che funzionano in classe D, una particolare modalità che si basa sulla conversione dell’audio analogico in impulsi PWM la cui larghezza varia in analogia con l’ampiezza del segnale, i quali vengono poi amplificati in potenza da transistor (quasi sempre MOSFET) funzionanti in modo ON/OFF e perciò capaci di rendimenti elevatissimi per essere, infine, filtrati da celle LC del second’ordine formate da induttanze e condensatori, i cui valori e le cui dimensioni (di riflesso) sono tanto più contenuti quanto maggiore sarà la frequenza del PWM.
La scelta di utilizzare un “classe D” è ideale quando si tratta di limitare i consumi, dato che gli amplificatori funzionanti in questa classe hanno rendimenti che possono superare il 90%, contro il 55% tipico di quelli in classe AB; ad esempio, se prendiamo a riferimento i 10 watt che l’amplificatore qui descritto sviluppa per ciascun canale, con un classe AB determinerebbero un consumo di circa 18W, mentre in classe D la potenza complessivamente richiesta supera di poco gli 11 watt.
Integrati amplificatori in classe D per piccole potenze sono la soluzione ideale per i dispositivi audio funzionanti a batterie, dal momento che in queste specifiche applicazioni, tanta più energia si può risparmiare, tanto meglio è. Tra questi integrati figura il PAM8610, che possiamo considerare il “fratello maggiore” del più noto PAM8403 da noi utilizzato in vari progetti del passato.
SCHEMA ELETTRICO
Il circuito è stato realizzando seguendo le raccomandazioni del costruttore e sfrutta la funzione di Shutdown implementata nel chip, che consente di accendere e spegnere l’amplificatore con un segnale logico, ovvero uno switch digitale attraverso il piedino 29; lo spiegheremo tra breve.
Ora diamo uno sguardo generale allo schema elettrico che vede al centro il PAM8610TR, un completo amplificatore in classe D a due canali (prodotto dalla Diodes, www.diodes.com) con ingressi sbilanciati e uscite a ponte, così da ottenere un’elevata potenza di uscita con bassi valori della tensione di alimentazione. La potenza erogabile in uscita con alimentazione a 13 V è di 10W per canale su altoparlanti da 8 ohm e gli stadi amplificatori sono caratterizzati da una bassa distorsione armonica.
Il doppio filtro LC posto all’uscita a ponte dei finali in classe D serve tipicamente per linearizzare il segnale d’uscita, che è composto da impulsi rettangolari ed è quindi spezzettato, condizione -questa- che crea distorsione armonica; inserendo un filtro LC accordato per la frequenza del PWM, il segnale si linearizza ma si pone il problema della rotazione di fase causata dal filtro stesso, che può essere opportunamente compensata o collocata fuori dalla banda passante.
Il filtro può essere minimizzato, ossia realizzato con componenti di ridotto valore, grazie all’elevata frequenza del segnale PWM (tipicamente 250 kHz) rispetto alla banda audio, che consente di contenere la distorsione armonica dovuta alle pause tra gli impulsi del segnale PWM.
L’articolo completo è pubblicato sul numero 239 (Ottobre 2019), acquistabile in tutte le edicole.
