SETA43: Amplificador Audio PWM

Amplificador Audio

PWM

Un día navegando por la tienda de Aliexpress encontré un circuito amplificador que prometía mucho:

AMPLIFICADOR DE POTENCIA DE Audio estéreo Digital TPA3110 XH-A232, placa de 30W + 30W, 2,0 canales, CC de 8-26V, 3A, C6-001

Los que tenemos unos años, y hemos realizado algún que otro amplificador de audio, sabemos que debemos colocar disipadores para proporcionar esa potencia, y según el anuncio no hacía falta, o servía uno pequeño.
Mis dudas eran muchas hasta que lo probase, además su precio no llegaba a 3€ con portes.

Una vez pedido y recibido, lo probé.
Me sorprendió lo pequeño que era el el circuito junto con el disipador. Lo alimenté todo con un alimentador de 12V procedente de un viejo módem, y cual fue mi sorpresa lo bien que sonaba, y lo poco que se calentaba a una potencia considerable. Tenía que averiguar el misterio del circuito.
El misterio es que era un: Stereo Amplifier Family Class-D .
Se transforma la señal de audio en una señal digital PWM , con una frecuencia alta, entre 200KHz y 500KHz.
En la salida al altavoz se coloca un filtro de alta frecuencia para solo dejar pasar el componente de audio.

Si solo se quiere utilizar una sola alimentación, se utiliza un puente en H.

Con la conmutación rápida conseguimos que la perdida en calor sea muy baja, cuando la I es alta, el V es baja y a la inversa. Además al utilizar transistores MOS conseguimos una menor caída de tensión, y por lo tanto una perdida en calor mínima.

Mi intención en este proyecto es realizar algo parecido con componentes normales.

Lo primero es realizar una onda en forma de diente de sierra de una frecuencia de alrededor de 200KHz
Para este trabajo no me he complicado mucho, utilizo un 555.

He de decir que en el circuito final, he eliminado la linealidad de la onda, eliminando la parte de la corriente constante, transistor y zéner. Aunque afecta a linealidad de la onda, no es demasiado apreciable al oído.

Para generar la onda PWM debemos comparar la onda de diente de sierra con la señal de audio, y para esto utilizamos un amplificador operacional del tipo comparador. He probado con un integrado LM324, pero no funciona, este tipo de integrados está preparado para funcionar a frecuencias de audio, pero al intentar comparar señales de frecuencias de 200KHz no lo hace bien, debido a los circuitos de realimentación interna.
Para comparar las señales he utilizado el CHIP LM393.

El circuito final queda de la siguiente forma.

La señal PWM controla un transistor tipo Darlington, que a su vez hace sonar el altavoz a través de un filtro LC.
El circuito funciona, pero como solo funciona en una sola parte de la onda, el consumo es grande si no se ajusta muy bien.

Debemos ajustar el ancho de la onda al mínimo, sin que se produzca distorsión.

Ahora utilizaremos un punte en H . Para este propósito utilizamos el CHIP MX1616 , preparado para motores.