Wzmacniacz audio klasy D to urządzenie zaprojektowane do odtwarzania sygnału doprowadzonego do wejścia urządzenia za pomocą elementów obwodu wejściowego, o określonej głośności i poziomie mocy, przy minimalnej wartości rozpraszania energii i zniekształceń. Stosowanie takich wzmacniaczy rozpoczęło się w 1958 roku, ale ostatnio ich popularność znacznie wzrosła. Dlaczego wzmacniacz w klasie D jest tak dobry? W tym artykule postaramy się odpowiedzieć na to pytanie.
W konwencjonalnym urządzeniu wzmacniającym stopień wyjściowy jest zbudowany na elementach półprzewodnikowych - tranzystorach. Zapewniają wymaganą wartość prądu wyjściowego. Wiele systemów audio ma stopnie wzmacniaczy klasy A, B i AB. W porównaniu ze stopniem wyjściowym zaimplementowanym w klasie D, rozproszenie mocy na stopniach liniowych jest znaczące, nawet po perfekcyjnym zmontowaniu. Czynnik ten zapewnia klasie D znaczną przewagę w zakresiewiększości zastosowań, ze względu na niskie wytwarzanie ciepła, małe gabaryty, niski koszt produktu i wydłużoną żywotność urządzenia.
Wzmacniacze audio klasy D mają znacznie mniejsze rozpraszanie mocy niż wzmacniacze klasy A, B i AB. Klucze w stopniu wyjściowym takiego wzmacniacza łączą wyjściową, ujemną i dodatnią szynę zasilającą, tworząc w ten sposób serię impulsów o potencjale dodatnim i ujemnym. Ze względu na kształt takiego sygnału wzmacniacz klasy D znacznie zmniejsza rozpraszaną moc, ponieważ w obecności różnicy potencjałów prąd praktycznie nie przepływa przez tranzystory wyjściowe (tranzystor jest w stanie zamkniętym). Jeśli tranzystor jest w trybie otwartym i przepływa przez niego prąd, spada na nim znikome napięcie. Chwilowe rozpraszanie mocy w tym przypadku jest minimalne.
Pomimo faktu, że wzmacniacz mocy klasy D rozprasza niewielką ilość energii cieplnej w porównaniu ze wzmacniaczami liniowymi, nadal istnieje niebezpieczeństwo przegrzania obwodu. Może się to zdarzyć, gdy urządzenie działa z pełną mocą przez długi czas. Aby zapobiec temu procesowi, konieczne jest włączenie obwodów kontroli temperatury we wzmacniaczu klasy D. W elementarnych obwodach ochronnych stopień wyjściowy jest wyłączany, gdy jego temperatura mierzona przez wbudowany czujnik przekroczy próg temperatury i nie włączy się, dopóki temperatura nie spadnie do normy. Oczywiście możliwe jest zastosowanie bardziej złożonych schematów kontroli temperatury. Na przykład,mierząc temperaturę, obwody sterujące mogą stopniowo zmniejszać objętość, zmniejszając w ten sposób rozpraszanie ciepła, w wyniku czego temperatura będzie utrzymywana w wymaganych granicach. Zaletą takich schematów jest to, że urządzenie będzie nadal działać i nie będzie się wyłączać.
Wzmacniacze klasy D mają wadę - podczas włączania i wyłączania urządzenia pojawiają się w nim kliknięcia i trzaski, które mogą irytować użytkowników. Efekt ten może wystąpić w przypadku „starzenia się” lub instalacji niskiej jakości modulatora, a także synchronizacji stopnia wyjściowego ze stanem filtra LC podczas włączania i wyłączania urządzenia.
