شبیه سازی تقویت‌کننده قدرت صوتی با پیکربندی H-Bridge در نرم افزار Matlab

تقویت‌کننده قدرت صوتی با پیکربندی H-Bridge از چهار سوئیچ (معمولاً ترانزیستور) برای درایو مستقیم بار مانند بلندگو استفاده می‌کند. این پیکربندی امکان اعمال ولتاژ دوطرفه به بار را فراهم می‌سازد، در حالی‌که فقط از منبع تغذیه تک‌قطبی استفاده می‌شود. در نتیجه، توان خروجی افزایش یافته و بازده انرژی بیشتر می‌شود. این ساختار به‌ویژه در آمپلی‌فایرهای کلاس D برای سیستم‌های صوتی قابل‌حمل و کم‌مصرف کاربرد دارد. همچنین نویز هارمونیک پایین‌تر و اعوجاج کمتر نسبت به پیکربندی‌های ساده‌تر دارد.

این مثال یک مدار تقویت‌کننده قدرت صوتی با پیکربندی H-Bridge را نشان می‌دهد. تقویت‌کننده‌های صوتی سوئیچینگ از تقویت‌کننده‌های قدرت سنتی کارآمدتر هستند، زیرا دستگاه‌های سوئیچینگ فقط در حالت‌های کاملاً روشن و کاملاً خاموش عمل می‌کنند. این تقویت‌کننده صوتی از فرکانس سوئیچینگ 1 مگاهرتز استفاده می‌کند و دارای یک کنترل‌کننده PI فیدبک است تا اطمینان حاصل شود که ولتاژ خروجی به‌طور دقیق با ورودی‌های موج سینوسی 2 کیلوهرتز و 2.5 کیلوهرتز مطابقت دارد. طیف توان در آنالایزر طیف رسم شده است که می‌تواند برای انتخاب پارامترهای کنترل‌کننده و فیلتر استفاده شود.

مدل:

نتایج شبیه‌سازی از ثبت‌کردن داده‌های Simscape

نمودار زیر ولتاژ خروجی را در مقایسه با ولتاژ مرجع نشان می‌دهد. همچنین قدرت تلف شده برای چهار عدد MOSFET را که به‌طور میانگین در طول 100 چرخه PWM محاسبه شده است، نمایش می‌دهد.

نتایج شبیه‌سازی از اسکوپ‌ها

طیف توان که در آنالایزر طیف رسم شده است، قله‌هایی را در فرکانس‌های 2 کیلوهرتز و 2.5 کیلوهرتز نشان می‌دهد که دو مؤلفه از ولتاژ مرجع هستند.