3, amplificateur de puissance
Amplificateur de puissance, également connu sous le nom d'amplificateur de signal, sa fonction de base est d'amplifier les signaux audio pour amener les haut-parleurs à rejouer le son. Généralement, l'hôte dispose d'un amplificateur de puissance intégré, mais sa plage d'amplification de puissance est relativement petite, il ne peut donc pas répondre au niveau élevé d'exigences d'écoute, et encore moins être comparé à un amplificateur de puissance externe. De plus, l'unité de basse doit être pilotée par un amplificateur de puissance, et l'hôte n'a pas la capacité de piloter une puissance aussi importante de l'unité de basse. L'amplificateur de signal est un élément crucial de l'ensemble du système audio de la voiture.
La tension de l'amplificateur de puissance de la voiture est de 12 V CC, ce qui correspond à la tension d'alimentation à l'intérieur de la voiture. Afin d'élargir la plage dynamique du signal et d'améliorer la puissance de sortie, la technologie de suralimentation par onduleur est généralement utilisée dans les amplificateurs de puissance, ce qui signifie que la tension est augmentée de 12 V à 35-40 V. Un autre avantage du boost de l'onduleur est que lorsqu'il y a une fluctuation de la tension d'alimentation, le circuit de puissance de l'amplificateur de puissance ajustera automatiquement la tension pour assurer la stabilité de la puissance de sortie. À l’heure actuelle, cette technologie est largement utilisée dans les amplificateurs de puissance des véhicules.
(1) Dissipation thermique des amplificateurs de puissance
Il existe deux types de dissipation thermique pour les amplificateurs de puissance montés sur voiture : la dissipation thermique naturelle et la dissipation thermique du ventilateur. La dissipation thermique du ventilateur est généralement utilisée dans les amplificateurs de puissance haut de gamme. La bonne dissipation thermique a un impact significatif sur la puissance de sortie.
(2) Classification des amplificateurs de puissance
① Les amplificateurs de puissance automobiles sont classés selon différentes méthodes conductrices : Classe A, Classe B, Classe AB et Numérique.
Classe A : L'amplificateur de puissance de classe A pure, également connu sous le nom d'amplificateur de puissance de classe A, est une forme d'amplificateur à amplification complètement linéaire. Lorsqu'il fonctionne dans un amplificateur de puissance pure de classe A, les canaux positifs et négatifs du transistor sont dans un état normalement ouvert avec ou sans signaux, ce qui signifie que plus d'énergie est consommée sous forme de chaleur, mais le taux de distorsion est extrêmement faible. Les amplificateurs de puissance pure classe A sont relativement rares dans les applications audio automobiles car leur efficacité est très faible, généralement seulement 20-30 %. Pourtant, les amateurs d’audio sont passionnés par leurs performances sonores.
Classe B : amplificateur de puissance de classe B, également connu sous le nom d'amplificateur de puissance de classe B, également connu sous le nom d'amplificateur linéaire, mais son principe de fonctionnement est complètement différent de l'amplificateur de puissance de classe A pur. Lorsque les amplificateurs de puissance de classe B fonctionnent, les canaux positifs et négatifs du transistor sont généralement fermés, à moins qu'il n'y ait une entrée de signal. C'est-à-dire que lorsque le signal de phase positive arrive, seul le canal de phase positive fonctionne, tandis que le canal de phase négative est fermé, et les deux canaux ne fonctionneront jamais simultanément. Par conséquent, en l’absence de signal, il n’y a aucune perte de puissance. Cependant, lorsque les canaux positifs et négatifs sont activés et désactivés, une distorsion croisée se produit souvent, en particulier à faible niveau. Les amplificateurs de puissance de classe B ne sont donc pas des amplificateurs de puissance véritablement haute fidélité. Dans les applications pratiques, de nombreux premiers amplificateurs audio de voiture étaient des amplificateurs de classe B en raison de leur haute efficacité.
Classe AB : les amplificateurs de puissance de classe A et B, également appelés amplificateurs de puissance de classe AB, sont une conception compatible avec les avantages des amplificateurs de puissance de classe A et de classe B. Lorsqu'il n'y a pas de signal ou que le signal est très faible, les canaux positifs et négatifs du transistor sont normalement ouverts, ce qui entraîne une perte de puissance, mais pas aussi grave que celle des amplificateurs de classe A. Lorsque le signal est positif, le canal négatif reste ouvert jusqu'à ce que le signal devienne plus fort, mais lorsque le signal devient plus fort, le canal négatif se ferme. Lorsque le signal est en phase négative, le fonctionnement des canaux positif et négatif est exactement inverse. L'inconvénient des amplificateurs de puissance de classe AB est qu'ils produisent une légère distorsion croisée, mais par rapport à leur efficacité et leur fidélité, ils sont supérieurs aux amplificateurs de classe A et de classe B. Les amplificateurs de classe AB sont actuellement la conception la plus utilisée dans le domaine audio automobile.
Classe D : contrairement aux amplificateurs de classe A, B ou AB mentionnés ci-dessus, les amplificateurs de classe D fonctionnent sur la base de transistors de commutation et peuvent être complètement conducteurs ou coupés en un temps extrêmement court. Deux transistors ne conduisent pas en même temps, ils génèrent donc très peu de chaleur. Ce type d'amplificateur a un rendement extrêmement élevé (environ 90 %), atteignant 100 % dans des conditions idéales, alors que les amplificateurs de classe AB ne peuvent atteindre que 78,5 % en comparaison. D'autre part, le mode de fonctionnement du commutateur augmente également la distorsion du signal de sortie. Le circuit de l'amplificateur de classe D est divisé en trois étages : étage de commutation d'entrée, étage d'amplification de puissance et étage de filtrage de sortie. Les amplificateurs de classe D peuvent fonctionner en mode modulation de largeur d'impulsion (PWM) lorsqu'ils sont en mode marche/arrêt. En utilisant PWM, le signal d'entrée audio peut être converti en un signal de commutation haute fréquence. Le signal audio est comparé à une onde triangulaire haute fréquence via un comparateur. Lorsque la tension à l’extrémité inverseuse est supérieure à la tension à l’extrémité en phase, la sortie est à un niveau bas ; Lorsque la tension aux bornes inverses est inférieure à la tension aux bornes de la même phase, la sortie est à un niveau élevé.
Dans les amplificateurs de classe D, la sortie du comparateur est connectée au circuit amplificateur de puissance, qui utilise des transistors à effet de champ à oxyde métallique (MOSFET) au lieu de transistors bipolaires (BJT). En effet, le premier a un temps de réponse plus rapide et convient aux modes de fonctionnement haute fréquence. Les amplificateurs de classe D nécessitent deux MOSFET qui peuvent fonctionner complètement allumés ou éteints en très peu de temps. Lorsqu'un MOSFET est entièrement conducteur, sa chute de tension est très faible ; Lorsque le MOSFET est complètement coupé, le courant traversant le tube est nul. La vitesse de commutation de deux MOSFET fonctionnant alternativement à l'état passant et bloqué est très rapide, ce qui se traduit par un rendement extrêmement élevé et une faible génération de chaleur. Par conséquent, les amplificateurs de classe D ne nécessitent pas un grand dissipateur thermique.
② Selon le type de tube amplificateur dans l'amplificateur, il peut être divisé en machines biliaires et calculeuses :
③ Machine à pierre (transistor) : dynamique et rapide, présentant une forte puissance analytique, une hiérarchie et une luminosité dans la grande musique dynamique
④ Vésicule biliaire (tube électronique) : le son est doux, les aigus sont fluides et il y a suffisamment d'espace (musique pure, chant).
