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Comment utiliser l'amplificateur haute tension et ses considérations

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Spécification de l'application

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Types et caractéristiques des amplificateurs

Si vous cherchez "amplificateur" sur l'internet, vous trouverez des résultats sur de nombreux sites web concernant les amplificateurs de puissance audio. Mais le terme "amplificateur" lui-même n'est pas réservé à l'audio. Un appareil qui amplifie quelque chose s'appelle un amplificateur. Bien entendu, dans les circuits, y compris les amplificateurs de puissance audio, différents signaux sont échangés sous forme de signaux électriques. Par conséquent, l'amplificateur a pour fonction d'amplifier le signal circulant dans le circuit, il amplifie le courant ou la tension d'entrée. Son rôle est d'amplifier les signaux électriques émis par divers capteurs, ce qui facilite la conversion analogique-numérique.

L'amplificateur est un représentant du circuit analogique, il est très important, si on enlève l'amplificateur du circuit analogique, il n'y a plus rien. De plus, comme l'amplificateur peut fournir n'importe quel courant et n'importe quelle tension (ou puissance), il peut également être utilisé comme simulateur de puissance. En fait, l'alimentation est également une sorte d'amplificateur. Une alimentation en courant continu est également appelée unipolaire (alimentation) parce qu'elle ne peut fournir qu'une charge positive.

Nous appelons une alimentation bipolaire à deux quadrants qui peut fournir une source de courant de charge positive et négative, et une alimentation bipolaire à quatre quadrants qui peut également fournir un absorbeur de courant. L'alimentation bipolaire à quatre quadrants sera abordée en détail dans le dernier chapitre.

Il existe deux types principaux d'amplificateurs, appelés "amplificateurs linéaires" et "amplificateurs numériques". Un "amplificateur linéaire" possède un domaine de fréquence dans lequel le signal de sortie est amplifié linéairement par rapport au signal d'entrée et un domaine dans lequel il est non linéaire en raison des caractéristiques des éléments amplificateurs (tels que les transistors et les FET) qui composent le circuit. En particulier, le signal de sortie devient non linéaire dans la région proche de zéro, et le fonctionnement ON/OFF du signal d'entrée du composant entraîne une distorsion de la forme d'onde de sortie. Il est donc important de savoir dans quelle région le signal d'entrée est utilisé, qui est divisée en trois catégories : classe A, classe B et classe AB (y compris la classe AB1 et la classe AB2).

Amplificateur de classe A

L'amplificateur utilise uniquement la zone d'amplification linéaire du composant. Par conséquent, bien que la linéarité soit élevée, le courant (ou la tension) de polarisation doit être fourni même lorsque le signal d'entrée est proche de zéro, et l'inconvénient est que le rendement est réduit et la chaleur importante. Pour garantir que le signal de sortie est correct, un courant de polarisation constant est toujours maintenu, même lorsque le signal d'entrée est nul.

Amplificateur de classe B

L'amplificateur utilise les zones d'amplification non linéaires et linéaires du composant telles quelles. Par conséquent, lorsque le signal d'entrée est proche de zéro, le signal de sortie est également nul, ce qui entraîne une distorsion. En revanche, les courants de polarisation comme ceux des amplificateurs de classe A ne sont pas nécessaires et l'efficacité est améliorée.

Amplificateur de classe AB

Il s'agit d'un amplificateur dont la réputation est élevée entre la classe A et la classe B. La distorsion est éliminée en ajoutant un courant de polarisation à l'amplificateur de classe B.

Un autre type d'amplificateur est l'"amplificateur numérique", également connu sous le nom d'amplificateur à commutation, amplificateur de classe D. En utilisant des technologies de commutation telles que le PWM, il est plus efficace et plus petit que les amplificateurs linéaires. Il est principalement utilisé dans les amplificateurs de puissance audio compacts, tels que les applications automobiles. Bien que le MOSFET et l'IGBT soient utilisés comme dispositifs de commutation, la bande de fréquence du signal d'entrée correspondant est étroite.

La condition nécessaire au fonctionnement stable de l'amplificateur est la suivante

Jusqu'à présent, nous avons expliqué les types et les caractéristiques des amplificateurs. Nous allons maintenant voir ce qu'il faut rechercher lors de la conception et de la mise en œuvre des amplificateurs.

Bande de fréquence

Pour que les valeurs de sortie de courant et de tension soient stables, il est nécessaire de comprendre les facteurs qui les inhibent. Le premier facteur est la bande de fréquence. La bande de fréquence correspond à la vitesse de fonctionnement de l'amplificateur. À des fréquences élevées, l'amplificateur ne peut pas suivre le signal d'entrée et l'amplitude du signal diminue. Ce graphique montre la fréquence avant que l'amplitude n'atteigne -3 dB dans la bande de fréquence.

Par exemple, lorsqu'un amplificateur de 120 V a une bande de fréquence de 20 kHz, même s'il essaie de produire une onde sinusoïdale de ± 20 V à 20 kHz, l'amplitude de sortie est de 70 % à -3 dB, ce qui donne une onde sinusoïdale de ± 14 V. Il est donc nécessaire de choisir un amplificateur qui soit capable de produire une onde sinusoïdale de ± 20 V à 20 kHz. Il est donc nécessaire de choisir un amplificateur dont la bande de fréquence présente une marge appropriée à la fréquence que vous souhaitez utiliser. Le temps de montée et le temps de descente sont liés à la bande de fréquence. Vitesse de réponse générale (= bande) Le temps de montée d'un amplificateur fc(Hz) peut être obtenu par tr≑0,35/fc.

Taux de battement

Le deuxième facteur est le taux de battement piézo-électrique, qui représente la vitesse de réponse de l'amplificateur. Il indique la vitesse maximale d'élévation de la tension de l'amplificateur. Elle est généralement exprimée en tant que variation de tension par microseconde. La vitesse de réponse de l'amplificateur peut être limitée par la bande de fréquence ou par le taux de variation de la tension. Lorsque la réponse en échelon est limitée par le taux de variation de la pression, la forme d'onde ascendante devient une ligne droite, comme le montre la figure.

Charge inductive

Jusqu'à présent, ce phénomène est dû à la vitesse, mais nous allons maintenant aborder les éléments liés à la charge. Le premier facteur est la charge inductive. Dans le cas des charges inductives, la relation tension-courant est V = L × di/dt par rapport à la valeur de l'inductance L, et la tension générée lorsqu'on essaie de rouler à grande vitesse sous un contrôle de courant constant (CC) crée des problèmes.

Par exemple, si l'on essaie de produire une onde carrée qui augmente plus rapidement, la forme d'onde souhaitée peut ne pas être obtenue parce que la tension est limitée par la protection contre les surtensions. Dans ce cas, il est nécessaire de ralentir la vitesse de montée du signal d'entrée et de sélectionner un modèle qui supporte la tension générée.

En outre, l'utilisation d'un signal progressif tel qu'une commande numérique sur le signal d'entrée génère également de nombreuses impulsions de tension. Comme ces impulsions peuvent être problématiques, il est recommandé d'utiliser un signal d'entrée à forme d'onde continue dans la mesure du possible.

D'autre part, la protection contre les surtensions limite également le signal de sortie. Toutefois, si le signal de sortie est soudainement désactivé, la protection ne fonctionne pas et la charge inductive peut produire une tension importante.

Capacité de charge

Le deuxième facteur est la charge capacitive. Pour une charge capacitive, la relation tension-courant pour le condensateur C est I = C × dV/dt. Contrairement aux charges inductives, des courants élevés sont nécessaires pour un fonctionnement à grande vitesse sous contrôle de tension constante (CV). Lorsqu'il s'agit de grandes capacités, il convient de comprendre les caractéristiques de la charge et les caractéristiques de sortie de l'alimentation avant de l'utiliser.

Charge de diode

Le troisième facteur est la charge des diodes. Dans le cadre d'une commande à courant constant (CC), même si le courant est contrôlé à zéro dans des conditions de non-charge, la tension de sortie augmentera jusqu'à un niveau positif ou négatif de protection contre les surtensions sous l'influence d'un léger décalage. Cela signifie que même si le contrôle du courant est nul, une diode ou une autre charge qui ne permet qu'un courant direct peut émettre un signal de tension trop important dans le sens inverse. Si ce signal dépasse la tension de résistance de la charge, il peut entraîner une défaillance, d'où la nécessité de prendre des mesures telles que l'insertion d'une diode de protection dans le sens inverse.

Capacité et inductance du câble

Le dernier facteur est le câble. Lorsque l'amplificateur fonctionne à grande vitesse, on ne peut ignorer l'effet du câble sur la capacité et l'inductance du signal de sortie. Dans un amplificateur haute tension, il y a un condensateur dans le câble entre la ligne de sortie et le blindage, de sorte que le condensateur affecte la vitesse de montée de la forme d'onde de la tension. Plus le câble est long, plus la capacité est élevée. C'est pourquoi les mélomanes utilisent des câbles à faible résistance et les systèmes sont construits de manière à minimiser la longueur des câbles.

En outre, dans le modèle à basse tension et à courant élevé, l'inductance du câble et l'inductance générée par le mode de câblage ont une grande influence sur la vitesse de montée de la forme d'onde du courant. Ce phénomène peut être atténué dans une certaine mesure en réduisant la boucle de courant, par exemple en torsadant le câblage.

Alimentation bipolaire à quatre quadrants

Enfin, nous présentons une alimentation bipolaire à quatre quadrants, qui est un amplificateur à haute performance et une évolution de l'amplificateur. Un amplificateur possède fondamentalement un absorbeur de courant de sortie. Par conséquent, même les charges de capacité, les charges inductives et leurs combinaisons peuvent fonctionner à pression constante. Et comme la vitesse de réponse est rapide, on peut dire qu'il s'agit de l'alimentation électrique idéale. Une alimentation électrique normale ne peut fournir du courant que dans un seul sens. Cependant, une alimentation bipolaire à quatre quadrants peut délivrer une tension dans les deux sens, positif et négatif.

En outre, elle a également la fonction de remplissage du courant et de traction du courant. Lorsqu'un courant alternatif est appliqué à une charge inductive ou à une charge de capacité, la même tension peut avoir des courants positifs et négatifs. Une alimentation bipolaire à quatre quadrants est nécessaire pour alimenter une telle charge.

En cas de commande à tension constante (CV), la tension de sortie d'une alimentation bipolaire à quatre quadrants correspond au signal d'entrée. Dans ce cas, le courant de sortie peut être évalué librement dans la plage nominale. Dans le cas d'une commande à courant constant (CC), le courant de sortie correspond au signal d'entrée. À ce stade, si la tension de sortie est comprise dans la valeur nominale, elle peut être positive ou négative.

Toutefois, étant donné que la protection de la sortie est assurée par une protection contre les surtensions et les surintensités, la forme d'onde souhaitée peut ne pas être obtenue. Il est préférable de travailler dans la plage nominale de tension et de courant, et il est important de comprendre les caractéristiques de la charge pour une utilisation stable de l'alimentation électrique.