Un amplificador de clase D o un amplificador de conmutación es un amplificador electrónico en el que los transistores de potencia (generalmente MOSFET) funcionan como interruptores, y no como dispositivos de ganancia lineal como en otros amplificadores (Clase A, B, AB). Funcionan cambiando rápidamente de un lado a otro entre los rieles de alimentación, siendo alimentados por un modulador utilizando ancho de pulso (PWM). El audio se reconstruye través de un simple filtro de pasa bajos al altavoz. Dado que los pares de transistores de salida nunca se conducen al mismo tiempo, no hay otra ruta para el flujo de corriente aparte del filtro / altavoz pasa bajos. Por esta razón, la eficiencia puede superar el 90%.
El amplificador en cuestión es el viejo confiable IRS-D900 basado en el IRAUDAMP1 de International Rectifier, el cual tiene un buen tiempo rodando en Internet y aunque el diseño original funciona, cada quien le quitó y agregó cosas, y yo solo quería ser popular :V
NOTA IMPORTANTE: Esta clase de proyectos no son recomendados para los que recién se están iniciando en el mundo de la electrónica, además es imperativo el uso de osciloscopio para comprobar que todo está bien.
Primero analicemos como funciona
En resumen, se trata de un clase D auto-oscilante que funciona con retroalimentación de bucle interno, donde el bucle de retroalimentación está formado por un circuito RC que hará que el circuito oscile, convirtiéndose en un generador de onda triangular. Esta señal triangular se comparará con la señal de entrada de audio mediante el TL071.
En la retroalimentación, se inyecta otra onda triangular a partir de un oscilador wien independiente conformado por un LM311, esto es para forzar la oscilación y sincronizar el amplificador en caso de usar varias etapas en el mismo chasis, esto evita el batido de frecuencias provocados por la interferencia electromagnética que pueden llegar a generar estos dispositivos. Este circuito debe armarse solamente en el canal maestro.
La señal de salida del TL071 es una señal de audio que ha sido sumada por una señal de sierra, de modo que se forma una onda cuadrada cuya anchura de pulsos está controlada por la señal de entrada. Esta tensión de la señal está referenciada a tierra (GND), más estas características no cumplen con los criterios de entrada hacia la compuerta CMOS y el Gate driver, ya que estos se encuentran referenciados al -VCC del amplificador.
Para solucionar este inconveniente necesitamos un desplazador de nivel (Level-shifter) confomado por el transistor PNP 2N5401 que hace de inversor y a su ves, convierte los niveles de tensión de los pulsos a una tensión compatible con el circuito driver.
Debido a que el Gate Driver requiere dos señales de entrada en el diagrama original se usaban unos inversores lógicos, pero, al parecer daban algunos problemas en cuanto al dead-time, por lo que decidí mejor usar una compuerta NAND (CD4011) ya que ofrece una buena velocidad y se consigue en cualquier lado, ademas de agregar un circuito dead-time formado por un arreglo de diodos, resistencias y capacitores para evitar el calentamiento excesivo de los mosfets, las salidas de las compuertas corresponden a las entradas HIN y LIN correspondientes al IR2110.
El gate driver está listo para conducir el mosfet de potencia, la salida del mosfet de potencia es ON-OFF idéntica a la salida del comparador.
Para recomponer la señal de audio, es necesario que la onda producida por los mosfet pase por un filtro pasabajos, que sea capaz de manejar la energía suministrada por los mismos, con los valores correctos del inductor y condensador, la onda cuadrada se puede convertir nuevamente en una señal de audio sinusoidal (O al menos en teoría).
Ensamblaje y puesta en marcha
Estos amplificadores requieren el uso obligatorio de componentes de la mayor calidad posible, en especial el inductor de salida, que en mi caso preferí comprarlo ya hecho aquí: https://www.coilcraft.com/agp2923.cfm, pero si se posee la experiencia en este campo, pueden calcular el inductor usando esta pagina: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/magnetic/indtor.html.
Al momento de ensamblar, es necesario armar cada etapa, paso por paso y hacer las siguientes comprobaciones:
Paso 1: Instalar todos los componentes en el PCB, exceptuando los ICs y los mosfets y comprobar que las tensiones sean correctas, es decir, que se encuentren presentes los +/-5.1V referenciados a GND y los 12V referenciados al -Vcc.
Paso 2: Instalar el LM311 que corresponde al oscilador (En el caso que este sea el canal único o principal), para luego hacer pruebas con el osciloscopío con la sonda referenciada a GND, en el punto marcado en la imagen con una flecha roja:
La oscilación debe estar en un rango de 300 ~ 350Khz.
Paso 3: Instalar el TL071 e inyectar una señal de audio de 1Vpp a 1KHz en la entrada del amplificador para hacer pruebas con el osciloscopio con la sonda referenciada a GND, en el punto con la flecha naranja debe haber una señal senoidal con una señal triangular superpuesta muy pequeña, producto de la suma de la señal de audio y el oscilador externo.
En el punto marcado, debe haber una onda cuadrada que responde en función a la señal de audio.
Ahora referenciando la sonda del osciloscopio en el -Vcc (Si el osciloscopio es de doble canal, procure desconectar la GND del otro canal) y en el punto marcado con la flecha roja, debe haber una señal cuadrada, cuya tensión pico no debe sobre pasar los 7V.
Paso 4: Luego de comprobar las tensiones de la oscilación, procedemos a instalar el CD4011 y aún con el osciloscopio referenciado al -Vcc del amplificador, procedemos a analizar si las ondas que manejarán el IR2110, están saliendo correctamente de la compuerta.
En los puntos marcados con las flechas negra y roja, deben haber ondas perfectamente cuadradas, una desfasada de la otra
Paso 5: Hechas estas comprobaciones, volvemos a verificar las tensiones tal como en el paso 1, procedemos a instalar el IR2110 y los mosfets para comenzar a hacer pruebas de sonido.
En el punto marcado por una flecha roja podrá notarse la onda modulada y en el punto marcado con la flecha naranja, podrá comprobarse la onda senoidal recuperada y amplificada.
Encadenamiento:
El encadenamiento se trata de sincronizar 2 etapas que por la naturaleza auto-oscilante de cada una podrían interferirse mutuamente, para eso, en una de las etapas NO se instala el circuito oscilador, sino que se debe conectar a la otra etapa con el oscilador instalado en los terminales marcados como «Sync», preferiblemente con un cable blindado para evitar interferencias o ruidos externos. Para forzar aún más la frecuencia del oscilador, se puede variar la frecuencia reemplazando el capacitor C3 de 220pF por uno de mayor valor, así como la R7 de 22K por una de menor valor, pero este jamás debe ser de menor valor que el conjunto R21 y R22, tenga en cuenta que si baja demasiado el valor de la R7, podría neutralizar la retroalimentación, provocando distorsiones.
Pruebas y puesta en marcha
Al amplificador se le realizaron varias pruebas de manera que se garantice que arranca a la primera, más realizar las pruebas antes mencionadas, nos evitarán dolores de cabeza ante posibles componentes de dudosa procedencia, y aquí un video de su funcionamiento.
Sin embargo, debido a los mosfets que usé, yo le bajé la velocidad de conmutación, pero, se puede subir aumentando gradualmente el valor de la R9 de 680Ω por una 820Ω o 1KΩ, por decir algunos ejemplos, siempre y cuando los mosfets que escojan soporten esas frecuencias, de lo contrario, tendrán sobre calentamientos innecesarios o incluso podrían provocar daños graves al amplificador.
Escalabilidad:
Este amplificador ofrece la versatilidad de entregar diferentes potencias según la fuente de poder sin hacer cambios considerables en el circuito más que las R24 y R25 que alimentan los IC de modulación (TL071, LM311) y se puede hacer un estimado de la potencia que en teoría podrían entregar en esta tabla:
| Tensión | Corriente | R24, R25 | Potencia aproximada | Impedancia |
| ±57V | 7,3A | 2k2/2W | 250 | 8Ω |
| ±57V | 14,3A | 2k2/2W | 500 | 4Ω |
| ±70V | 10A | 3k9/2W | 350 | 8Ω |
| ±70V | 20A | 3k9/2W | 700 | 4Ω |
| ±85V | 14A | 3k9/5W | 500 | 8Ω |
| ±85V | 25A | 4k7/5W | 1000 | 4Ω |
Los números marcados en naranja y rojo, indican que, sino tiene experiencia plena en este tipo de amplificadores, mejor no lo intente, mientras que los colores verdes representan potencias más racionales.
Características:
Alimentación: ±50V / 7.3A ~ ±85V / 25A (Ver texto).
Potencia: 200W RMS @ 8Ω ~ 500W RMS @ 4Ω (Ver texto).
THD: 0,8% (Aumenta proporcionalmente a medida que aumenta la tensión de alimentación).
Rango de frecuencias: 20Hz ~ 20Khz.
Damping Factor: ~400.
Hola,
vas a hacer alguna entrada de como montar una fuente de alimentación para este amplificador o estás usando una comprada?
Saludos
La verdad usé una que tenía a la mano, una normal de un amplificador AB que tenía por ahí, aunque tengo pensado diseñar una SMPS, pasa que en mi país conseguir componentes es un reto…
Amigo mil perdona disculpa de cuanto es la bobina q lleva
33uH y que sea capaz de manejar una corriente de saturación de 10A
Excelente explicación de los fundamentos del clase D
amigo ratmayors continuamente visito su pagina para ve que nuevos proyectos tiene y he montado varios con exelentes resultados.
descargue el amplificador PMA 300w hace algunos meses pero ahora que me dispongo a hacerlo ya no aparece en la pagina( para mirar los ajustes).
Seria bueno con los proyectos colocar tambien los ajustes pertinentes, digo yo pues no se cuales sean tus razones para no incluirlos para las descargas, de igual manera estoy muy agradecido por tus grandes aportes y admiro tu trabajo.
Ese está en proceso de mejoras, pero, si tus transistores son de dudosa procedencia, mide entre base y emisor de los transistores de potencia 350mV, si son genuinos ajustalos a 650mV
muchas gracias por tu respuesta creo que esperare las mejoras. Dtb
Hola una consulta si tengo un tencin de +- 70v tendia que elegir la configuración de +-57 ?
Funciona bien con irfp450 260 irf540
Por que podría reemplazar al mje13007
Que impedancia máxima y mínima ofrece
Muchas gracias por compartir
Si podrías trabajar con +/-70V usando la config de 57V, Con el IRFP450 podría reclantarse y con los IRF540 de plano estallarían, en todo caso podrías usar IRFP240 o IRFP250 y en teoría con mosfets que manejen mucha corriente podría soportar 2 ohms, más nunca lo probé, solo hice pruebas con 4 ohms mínimo.
Tengo un amplificador sony shake x3d y se me averio la 4ch damp board y no tengo personal calificado para diagnostico, tendran alguien conocido que pueda diagnosticarlo
Yo :V
Hola, los diodos d7 y d8 tienen alguna característica especial????
Pueden reemplazarse con 1N4148, pero el BAW62 es un poco más rápido…
Solo para agradecer la gentileza del Tio Rat por compartir sus conocimientos y parte del esfuerzo de su trabajo. he armado casi todos los proyectos que comparte y funcionan muy bien
Saludos soy aficionado de la electrónica y me ha gustado el tema de los amplificadores de clase d, me enteré de usted por el foro https://www.forosdeelectronica.com la cuestión es que tengo una duda con su proyecto en cuanto a la alimentación del ir2110 y demás CI, porque veo una sola entrada de alimentación en el PCB. Gracias de antemano.
El amp regula la alimentación del IR2110 y la compuerta a partir de la GND del amp. Saludos
Hola, ando buscando el esquema de tu 3 Way Crossover XOV34… Tengo el pdf con los layouts de las pcbs, pero no encuentro el esquema. Si posible me lo podrias enviar por e-mail? Gracias!!!
Está en fase de desarrollo en la etapa alpha, no tengo idea de si funciona aún…
Buenas noches. Tengo un diagrama de un amplificador clase. D Muy Parecido al tuyo, la diferencia es que usa ( no se como decir). Totem pole(bd139, bd140) en la salida del 2110.tambien tienen otras variaciones con respecto a tu diagrama.. Quisiera ver si lo pudieses revisar a ver si das el visto bueno
Entiéndase qué tengo conocimientos básicos pero ya he armado pcbs ( solo clase ab) y algunos otros.. Nunca her armado nada en clase D.. Y como ya sabrás ( aquí en la isla de Mgta) es un rollo conseguir repuestos para armar algo. Se que tu Tarjeta funciona por que ya vi varios videos de personas Haciendol funcionar.. Pero todos hablan del recalentamiento del 2110.. Entonces en este diagrama ( y lo vi funcionar) aparentemente resolvieron ese problema.. Y de que además le sacan más potencia..
Necesito hacerte llegar ese diagrama por favor..
Todas son variantes del amplificador IRAUDAMP1 de International Rectifier, ahora Infineon, personalmente no recomiendo usar totem-poles discretos (con transistores) ya que muchas veces no pueden con la velocidad de conmutación y terminan sobrecalentándose, yo hice un diseño muy similar que me falta probar por falta de recursos, usando totem-poles específicos para trabajar en este tipo de aplicaciones, como el TC4420, por ejemplo…
Buenos días amigo, lo felicitó por lo didáctico, y por todo lo demás, por favor aclárame una duda, este amplificador trabaja con mostet irfp240n yo tengo varios irfp460A, estoy claro en las diferencias de corriente y voltaje con respecto al datasheet, porque estallarían? Los 460A soportan 500v y 20A y los irfp240 están por debajo de estos valores, tiene que ver la Rds(on) del 240 es 0,18ohm y el Rds(no) del 460 es de 0,24 ohm,. Que me recomienda vivo en Venezuela y acá es muy caros y difícil esos mosfets.. de antemano gracias.
Si la RdsOn es más alta, te incrementa la temperatura. Podrías probar quizás con IRFP250
Una pregunta
Este amp solo trabaja con MOSFET o se le pueden hacer cambios para bipolares
Sólo con mosfets debido a la velocidad de conmutación, los bipolares estallarían
Amigo eres un Crack, excelente diseño, me dispongo ha realizar el ampli y me pregunto si tengo que hacer alguna modificación para instalarle los mosfet irfb4227 que tengo a la mano, agradezco tu ayuda hno.
No, solo colócalos sin problemas
Saludos maestro, actualmente me disponía a realizar este proyecto pero al momento de descargar los archivos de mega y mediafire accidentalmente vi que los diseños son diferentes, es decir el diseño que esta subido en mediafire es diferente al de mega, por lo que pregunto, cual de los dos diseños debo utilizar?, lo que quiero realizar son dos amplificadores de 200W y encadenarlos para no tener batido de frecuencias, lo aclaro por si es de ayuda.
gracias de antemano
Fíjate que los PCBs tienen un número de versión, usa la más reciente, ya corrijo los archivos para poner los 2 con el archivo actualizado, gracias por notificar…
Disculpa, que es el encadenamiento? Por favor y gracias
Cuando se colocan 2 etapas sincronizadas por el mismo oscilador, para evitar que se produzca un batido de frecuencias, esto es un ruido bastante molesto que se produce por las emisiones de RF que generan estos amplificadores cuando están cerca el uno del otro.
Es raro por que en los PCBs dice que ambos son de la misma versión, pero aun así son diferentes, te agradecería si me podrías confirmar cual diseño que debo realizar. otra duda, que parámetros debo revisar para saber si los mosfets pueden trabajar a la frecuencia del amplificador?, pregunto por que tengo un par de mosfets pero tienen un td(off) de 96 ns y no se si me sirvan, gracias maestro
Listo, ya actualicé los enlaces con la versión final, la última versión usa una R de 22K en la etapa de sincronía y la versión antigua usa una R de 100K
Buenos días ingeniero quisiera pedile el favor de regalarme la lista de materiales del amplificador clase D de 500w porfavor se lo agradezco por su colaboración.
Y otra pregunta en cuanto me vende este amplificador armado de 500w gracias
Analizando el diagrama puedes deducir la lista de materiales, por el momento los amplificadores sólo se venden en Venezuela
Gracias ingeniero
Gracias, ya pude encontrar el archivo actualizado, solo me queda la duda de los mosfet, agradezco tu respuesta
Personalmente recomiendo usar IRFP240, generalmente es fácil de conseguí y es el más rápido de los que hay por la calle, hay mejores, pero son complicados de conseguir y caros…
Hola buenas tardes quisiera pedirles el favor de regalarme la lista de materiales del amplificador de 500 w porfavor gracias
Buenas tardes ingeniero gracias por sus amplificadores los cuales se ven super bien y quisiera pedirle el favor de regalarme la lista de los materiales del amplificador clase D de 500w porfavor gracias si puede hacerme el favor de enviarmelo al correo fredis12@hotmail.com.
Gracias
Hola buenas tardes o en cuanto me vende el amplificador solo la tarjeta del amplificador armado porfavor
hola, ya hice los amplificadores y funcionaron perfectamente, te agradezco por este excelente proyecto , tengo una duda respecto a el montaje de estos amplificadores en el gabinete, es recomendable mandar el gabinete a GND de la fuente de alimentación de este amplificador para evitar ruidos ?, agradezco tu respuesta y o cualquier recomendación, gracias
Hola, Buen día Ratmayor`s .
Mi pregunta es, en miliwatts cuanto seria el máximo para sacar la máxima potencia en la versión de 500W . GRACIAS
500000mW
Saludos me gustaría ponerle los tránsitores tótem pole con bd139/140
Aparte de eso que más se nesecita y como hacerlo en el diagrama gracias.
hola gracias a rat mayor por el aporte. hice el amplificador clase d pero no tiene casi ganancia le pongo señal con la computadora pero no me rinde el volumen que sera .pienso que debería de sonar duro gracias por la atencion
La ganancia es de 1.2V y la PC por lo general es de entre 0.7V a 1V, quizás con un pre mejores un poco la ganancia, aunque personalmente no lo recomendaría, la saturación en un amplificador clase D podría ser letal para los parlantes, a diferencia de la saturación en un amplificador clase AB
El amplificador tiene baja sensibilidad, una señal por debajo de 1Vpp lo hace sonar «bajito»
Hola, buen día, sería posible sacar del carril de +12V una salida para ventilador o mejor sacar los 12v de la fuente de alimentación?
Mejor alimentar el fancooler aparte para evitar interferencias que puedan afectar el funcionamiento del amplificador
Entonces trataré de diseñar un circuito a parte en la misma pcb con regulación de 12V, otra duda que tengo es, en el diagrama esquemático veo un diodo 1N4004 y uno MUR120, pero en el diseño de la placa veo en la serigrafia 2 MUR120 y ninguno 1N4004, el diseño correcto entiendo que es el de la PCB ya que eeMUR120 es el de recuperación rápida. Gracias por la respuesta
Hola, se podrían usar unos IRFP260MPbF o IRFP4227PbF que tengo, si no, también puedo obtener los irfp250 ya que los irfp240 en la tienda donde los adquiero yo no tienen y vistas las especificaciones de los 4 los irfp250 me parece que podrían valer, pero tengo la duda de los irfp260 o irfp4227 ya que hay varias especificaciones que son (en mi opinión) bastante diferentes como los valores de tiempos tdon, tr, tdoff y tf pero comparados con los valores del
irfp31n50l son menores, entonces, ¿usted cree que podría usar alguna de esas alternativas al irfp240 que son de mayor potencia, mismo voltaje pero mayor amperaje e incluso bajarlos a 2 ohm?
Y se podría usar un ir2113 en vez del ir2110?
Sin problemas, incluso el FAN7982
Hola, el FAN 7982 no lo he encontrado, se refería al FAN7392 o aquí en España solo he podido encontrar ese, además tanto ir2113 como 2110 ahora están fuera de stock casi en todos sitios confiables aquí
Los 31N50L pese a que son lentos, manejan mas corriente, los 250 podrian funcionar, pero yo no abusaria bajando tanto la impedancia
¿Se pueden poner 2 canales de este amplificador en modo bridge?
En teoría sí, aunque quizás haya que aumentar el capacitor de salida…
Gracias por la respuesta, estoy armando una placa de este amplificadore y el voltaje de 12v respecto a -vcc me mide 24v en el terminal positivo de c17 de 22uF, sin embargo en el emisor del transistor 13007 antes del diodo d9 me mide 12v y en el colector también me mide 12v. ¿Es normal eso? Gracias de antemano.
Sería bueno en las fotos del osciloscopio saber que frecuencia debería tener cada señal.
Por otra parte creo que hay una contradicción en esta parte:
Para forzar aún más la frecuencia del oscilador, se puede variar la frecuencia reemplazando el capacitor C3 de 220pF por uno de mayor valor, así como la R7 de 22K por una de menor valor, pero este jamás debe ser de menor valor que el conjunto R21 y R22, tenga en cuenta que si baja demasiado el valor de la R7, podría neutralizar la retroalimentación, provocando distorsiones.
Porque dice que r7 no debe ser menor que el conjunto r21 y r22 y si es menor.
Gracias por crear un blog tan bueno.
saludos, sin el osilador funciona, solamente con la retroalimentacion gracias
Sí funciona, es solo para sincronizar cuando se tienen 2 etapas
De antemano gracias por compartir con los amantes de la electrónica ingeniero y sobre todo amantes del audio he estado estudiando las clase d pero hasta ahora me decido a realizar la primera voy a poner a prueba está para ir sacando mis propias conclusiones y en su momento diseñar una y compartirla con usteded para recibir el visto bueno y las correcciones adecuada en este momento voy a ensamblar el circuito y no encuentro ni el fet 240 ni el 250 encontré el irfp254 todo es igual excepto el rds que en el 240 es de 0.18 y en el 254 es de 0.14 quería saber si esto afecta en la temperatura de forma positiva o negativa el funcionamiento del circuito gracias
Entre más alto el RdsON afecta la eficiencia y por ende, los mosfets calientan más…
Hola … no se si habras tenidola oportunidad de tener o probar esos amplificadores que venden por aliexpres , yo si compre una de 50 w ,100w, 400w, ya q escuchaba sobre l calidad del sonido q era buena cosa q comprobe y no me gusto a comparacion de los AB lod amplificadores clase D los senti muy vacia ,fofa , como si de un formato waw lo pasaras a mp3 .saludos
Eu já encontrei o indutor, mas eu queria saber se alguém dos comentários já montou ele com layout fornecido pelo a pág do ratbl
No youtube você vai ver vídeos de várias pessoas que montaram
Hola,se puede utilizar el MOSFET IRF240
Sí…