Mạch công suất Class TD là gì? Nguyên lý và ưu điểm chi tiết

Mạch công suất Class TD là sự kết hợp hoàn hảo giữa hiệu suất của Class D và chất âm trung thực của Class AB. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ giúp bạn giải mã cấu tạo, nguyên lý hoạt động cũng như những ưu điểm vượt trội mà loại mạch này mang lại cho hệ thống âm thanh.

Mục đề chính bạn cần khám phá

Mạch công suất class TD là gì

TD (viết tắt của Tracking Class D) dùng để chỉ sự kết hợp của mạch khuếch đại Class D nhằm tạo ra điện áp cung cấp tự hiệu chỉnh tín hiệu đầu ra trong bộ khuếch đại lớp AB.

Vì vậy, mạch công suất Class TD thực chất là bộ khuếch đại lớp AB tiêu chuẩn nhưng được cải thiện hiệu quả đáng kể. Hiệu suất cao hơn đạt được nhờ việc thêm vào hai bộ chuyển đổi chế độ để giảm thiểu tổn thất điện năng trong bộ khuếch đại.

Hơn nữa, nguồn cung cấp TD cho bộ khuếch đại AB một loại điện áp có khả năng theo dõi tín hiệu âm thanh đầu ra với độ lệch xấp xỉ +6V hoặc –6V.

Nguyên lý hoạt động của mạch công suất TD

Nguyên lý hoạt động của mạch dựa trên cấu trúc liên kết chế độ chuyển đổi được dùng trong nguồn cung cấp TD, cụ thể là dạng “Step down” (bước xuống) hoặc “Buck Converter” (bộ chuyển đổi giảm điện áp).

Dòng điện trong bộ Buck Converter và bóng bán dẫn chuyển đổi (FET) được điều khiển bằng tín hiệu PWM. Điện áp đầu vào đóng vai trò là “vách” trong bộ khuếch đại và điện áp đầu ra chính là nguồn cung cấp cho class AB.
Khi bóng bán dẫn FET bật, dòng điện sẽ chạy theo một chiều thông qua FET, cuộn cảm và tải. Khi tắt FET, điện áp trên cuộn cảm sẽ đảo ngược và dòng điện tiếp tục chạy qua diode chuyển vòng năng lượng tự do. Nếu FET được bật liên tục, điện áp đầu ra sẽ bằng điện áp đầu vào, nhưng nếu FET tắt hoàn toàn thì điện áp đầu ra sẽ bằng 0.

Nguyên lý hoạt động của mạch công suất TD

Nếu chu kỳ nhiệm vụ của tín hiệu là 50% thì điện áp đầu ra sẽ bằng nửa điện áp đầu vào trong bộ buck converters. Khi đó, bộ Buck converters sẽ chuyển đổi năng lượng và công suất trong bộ chuyển đổi bằng với nguồn ra khỏi bộ chuyển đổi.

Ví dụ: Bộ chuyển đổi được chuyển đổi ở 50% chu kỳ xung. Điện áp đầu vào của bộ chuyển đổi là 160V, dòng điện đầu vào là 10A, tương đương công suất đầu vào là 1600W. Điều này sẽ cho điện áp đầu ra là 80V, dòng điện là 20A và công suất đầu ra đạt 1600W.

Công dụng của mạch class TD

Giai đoạn đầu, mạch hoạt động như một bộ khuếch đại AB và làm việc với nguồn điện ± 6 Volt. Khi đó, đầu ra sẽ hoạt động như một bộ lọc, giúp giảm thiểu tiếng ồn từ các nguồn cung cấp TD.

Bộ lọc LC trong mạch khi hoạt động trong tải phản ứng sẽ xử lý năng lượng đi vào bộ khuếch đại. Điều này cho thấy Class TD là sự kết hợp tối ưu giữa Class AB và Class D nhằm tiết kiệm điện năng mà vẫn đảm bảo hiệu quả âm thanh vượt trội.