เมื่อเร็ว ๆ นี้ บริษัท EPC (Efficient Power Conversion Corporation) ได้ประกาศเปิดตัวการออกแบบอ้างอิง EPC9192 การออกแบบอ้างอิงนี้สามารถใช้ในการออกแบบแอมป์คลาส D ที่มีสมรรถนะสูง มีขนาดเล็ก และมีประสิทธิภาพการใช้งานสูง ซึ่งถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในอุปกรณ์แอมป์ดิจิทัลประเภทเครื่องเสียงภายในบ้าน เครื่องเสียงระดับมืออาชีพ และเครื่องเสียงรถยนต์ เป็นต้น โดย EPC9192 ใช้อินดักเตอร์แอมป์ดิจิทัลกระแสสูง CPD2315FA-100M ที่บริษัทโคดาคาอิเล็กทรอนิกส์ได้วิจัยและพัฒนาขึ้นเอง เพื่อช่วยให้เกิดคุณภาพเสียงที่มีความละเอียดสูง การบิดเบือนต่ำ และเสียงรบกวนต่ำของอุปกรณ์แอมป์ดิจิทัล
1 - การออกแบบโปรแกรมและการประยุกต์ใช้งาน
EPC9192 มีการออกแบบแบบ single-ended (SE) ที่ใช้แหล่งจ่ายไฟคู่แบบแยกส่วนและอ้างอิงกับพื้นดิน ซึ่งสามารถให้กำลังขับต่อช่องสัญญาณได้สูงสุดถึง 700 วัตต์ เมื่อใช้งานกับโหลด 4 โอห์ม โดยใช้ทรานซิสเตอร์ eGaN® FET รุ่น EPC2307 200 V จากบริษัท EPC ในโครงสร้างแบบ half-bridge นอกจากนี้ แอมป์สองช่องสัญญาณยังสามารถกำหนดค่าการทำงานในโหมด bridge-to-load (BTL) เพื่อเพิ่มกำลังขับรวมเป็น 1400 วัตต์/8 โอห์ม
EPC9192 มีการออกแบบแบบโมดูลาร์เพื่อความยืดหยุ่นและการขยายระบบได้อย่างหลากหลาย ประกอบด้วยแผงวงจรหลัก EPC9192 หนึ่งชุด, แผงวงจรย่อย PWM modulator รุ่น EPC9558L สองชุด และแผงวงจรย่อย power stage รุ่น EPC9558P สองชุด รองรับการใช้งานแอมป์กำลังแบบดิจิทัลสองช่องสัญญาณ พร้อมฟังก์ชันเสริมสำหรับจัดการและป้องกันพลังงานผู้ใช้สามารถออกแบบวงจรเฉพาะทางสำหรับ PWM modulator และ power stage ได้เอง การปรับแต่ง PWM modulator ทำให้สามารถใช้เทคนิคการโมดูเลชันที่แตกต่างกันได้ และยังสามารถเปลี่ยนความถี่ในการสลับการทำงานได้อีกด้วย แผง power stage สามารถปรับแต่งได้เพื่อประเมินและเปรียบเทียบอุปกรณ์ที่แตกต่างกัน
บอร์ดออกแบบอ้างอิงแสดงในรูปที่ 1 และแบบแผนของบอร์ดโซลูชัน EPC9192 และแบบแผนของบอร์ดเพาเวอร์สเตจลูก EPC9558P แสดงในรูปที่ 2 และรูปที่ 3 ตามลำดับ
รูปที่ 1: บอร์ดโปรแกรม EPC9192
รูปที่ 2: ผังวงจรของบอร์ดโปรแกรม EPC9192
รูปที่ 3: ผังวงจรของบอร์ดเพาเวอร์สเตจลูก EPC9558P (แหล่งที่มา: เว็บไซต์ EPC)
1.1 คุณสมบัติหลัก
◦ 700 วัตต์ต่อช่องสัญญาณ @ 2-4Ω / 350 วัตต์ @ 8Ω
◦ มีความสามารถ BTL (1400 วัตต์ @ 4-8Ω, 100 VRMS)
◦ < 0.005% THD+N, > 120 dB SNR
◦ ช่วงความถี่ตอบสนอง: 5 Hz - 20 kHz +/- 0.5 dB
◦ การป้องกันเกินกระแส, เกินอุณหภูมิ, แรงดันต่ำเกินไป และแรงดันสูงเกิน
1.2 การทดสอบประสิทธิภาพ
เสียงถูกวัดโดยใช้เครื่องวิเคราะห์เสียง และประสิทธิภาพได้รับการทดสอบที่แรงดันไฟฟ้าจ่ายและกำลังขับต่างๆภายใต้สภาวะโหลด 8Ω
รูปที่ 4 แสดงให้เห็นประสิทธิภาพของแอมปลิฟายเออร์คลาส D โดยใช้ทรานซิสเตอร์ GaN ซึ่งเป็นฟังก์ชันของกำลังขับขาออกในช่วงกำลังต่ำ (a) และช่วงกำลังสูง (b) ที่แรงดันจ่าย 48V, 70V และ 82V การทดสอบแสดงให้เห็นว่าบอร์ดประเมินผล EPC9192 มีประสิทธิภาพประมาณ 96% ที่โหลด 350 W/8Ω
รูปที่ 4a: ประสิทธิภาพที่กำลังต่ำ
รูปที่ 4b: ประสิทธิภาพที่กำลังสูง
รูปที่ 5 : THD+N เทียบกับระดับกำลังขับ โหลด 4Ω
รูปที่ 6: THD+N เทียบกับความถี่ 1 W (เส้นทึบ), 10 W (เส้นประ), 100 W (เส้นประแบบจุด) โหลด 4 Ω
2 - คุณสมบัติผลิตภัณฑ์แอมปลิฟายเออร์ดิจิทัลเซนเซอร์
บอร์ดรุ่น EPC9192 ออกแบบอ้างอิงจากวงจรแปลงพลังงาน adopts Codaca ของ อินดักเตอร์แอมปลิฟายเออร์ดิจิทัลกระแสสูง CPD2315FA-100M ด้วยค่าความเหนี่ยวนำ 10μH และกระแสอิ่มตัว 45.50A ผลิตภัณฑ์มีขนาด 23x23x15 มม. และอุณหภูมิการใช้งาน -40°C ถึง +125°C อินดักเตอร์ได้รับการออกแบบโดยใช้วัสดุที่ทนต่ออุณหภูมิสูงและกินไฟต่ำ พร้อมโครงสร้างขดลวดแบบแบน อินดักเตอร์เหล่านี้ออกแบบมาให้ใช้งานในช่วงอุณหภูมิกว้าง มีการใช้พลังงานต่ำ พร้อมโครงสร้างขดลวดแบบแบน โดยมีคุณสมบัติเด่นๆ เช่น ความต้านทานต่ำ การเพิ่มอุณหภูมิต่ำ การสูญเสียพลังงานต่ำ ความสามารถในการส่งสัญญาณและการควบคุมกระแสไฟฟ้าอย่างมีเสถียรภาพ รวมถึงขนาดเล็กกะทัดรัด เหมาะสำหรับการออกแบบโซลูชันที่ต้องการขนาดเล็กหลากหลายประเภท
2.1 คุณสมบัติทางไฟฟ้า
กราฟกระแสอิ่มตัวของ CPD2315FA-100M:
กราฟกระแสเพิ่มอุณหภูมิของ CPD2315FA-100M:
ซีรีส์ CPD2315FA มีให้เลือกทั้งหมด 3 รุ่น ครอบคลุมช่วงความเหนี่ยวนำตั้งแต่ 10 ถึง 22μH กระแสอิ่มตัวตั้งแต่ 45.5 ถึง 23.5A และกระแสเพิ่มอุณหภูมิ 14A ซึ่งสามารถตอบสนองความต้องการในการออกแบบโซลูชันที่แตกต่างกันได้
ในฐานะผู้จัดจำหน่ายเทคโนโลยีส่วนประกอบแม่เหล็กที่เป็นผู้นำระดับโลก Cortaca Electronics ได้ให้ความสำคัญกับการพัฒนาอินดักเตอร์กำลังมาเป็นเวลา 23 ปี เพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดในการออกแบบของแอมปลิฟายดิจิทัลที่มีขนาดเล็ก กำลังสูง การแผ่รังสีต่ำ และการบิดเบือนต่ำ Cortarge ได้พัฒนาชุดอินดักเตอร์แอมปลิฟายดิจิทัลหลายซีรีส์ด้วยตนเอง เช่น: CPD , CSD , CPE , CSAD , VSAD , VSD และซีรีส์อื่นๆ อีกมากมาย โดยเฉพาะซีรีส์ CPD ถูกบรรจุไว้ในแบบแผนการออกแบบอ้างอิงหลายครั้งโดย Infineon และผู้ให้บริการโซลูชันไอซีชื่อดังระดับโลกคนอื่นๆ เนื่องจากมีข้อดีคือกระแสไฟสูง สูญเสียต่ำ มีประสิทธิภาพสูง และมีความสามารถในการต้านทานสัญญาณรบกวนได้ดีเยี่ยม
2.2 คุณสมบัติของ Codaca ผลิตภัณฑ์ซีรีส์ CPD
◦ ซีรีส์ CPD ของอินดักเตอร์แอมปลิฟายดิจิทัลมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:
◦ ออกแบบกะทัดรัด ประหยัดพื้นที่ติดตั้ง PCB
◦ มีโครงสร้างป้องกันแม่เหล็กเพื่อต้านทาน EMI ได้สูง
◦ ขดลวดแบน ความต้านทานต่ำ และอุณหภูมิเพิ่มขึ้นต่ำ
◦ วัสดุอุณหภูมิกว้างและใช้พลังงานต่ำ การสูญเสียแกนต่ำ
2.3 สภาพแวดล้อมการใช้งาน
อุณหภูมิในการทำงาน: -40℃～+125℃ (รวมความร้อนจากคอยล์)
2.4 มาตรฐานด้านสิ่งแวดล้อม
เป็นไปตามข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อม เช่น RoHS, REACH, ปราศจากฮาโลเจน และข้อกำหนดอื่น ๆ
2.5 การผลิต
การผลิตเป็นล็อต ระยะเวลาจัดส่ง 4-6 สัปดาห์ สามารถขอตัวอย่างได้
สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมหรือการขอตัวอย่าง กรุณาเยี่ยมชม Codaca เว็บไซต์ทางการ
EN