Clasificacion de amplificadores

Clasificacion de amplificadores

EL AMPLIFICADOR DE POTENCIA CLASE A.

Los transistores de salida (FET o bipolar) disipan gran cantidad de potencia, la cual al convertirse en calor eleva la temperatura de la unin (Tj max). Esta temperatura nunca debe exceder la mxima especificada por el fabricante (Tj adm) para que el dispositivo no sufra danos irreversibles. Para el silicio Tj adm esta en el rango de 150C a 200C. Tj max = TA max + ja PC max Disipacion de potencia clase A

donde ja representa la resistencia trmica de la unin al ambiente trabajando sin emplear radiador y es un dato que siempre da el fabricante. Este parmetro que depende del tipo de encapsulado utilizado, da una idea de la capacidad que tiene el dispositivo en transferir el calor generado en su interior al ambiente y viene expresado en oC/W. En la figura 6.8, se muestra una curva dada por el fabricante donde se especifica la variacin de la disipacin de potencia mxima permisible en dependencia del valor de la temperatura ambiente (TA) cuando el transistor opera al aire libre sin radiador (power-derating curve). A medida que aumenta TA menor ser la PC adm permisible, de forma que para TA = Tj max no se puede disipar ninguna potencia en el transistor pues lo danaria.

Para mejorar la respuesta trmica del dispositivo de potencia se le adiciona un radiador, que no es mas que un medio metlico que se emplea para facilitar la transferencia de calor del envase al ambiente. La resistencia trmica ja puede expresarse como: ja = jc + cs + sa

donde jc es la resistencia trmica de la unin al envase (con radiador infinito), cs es la resistencia trmica de la mica aislante con grasa silicona (tpicamente 0.5 C/W) y sa es la resistencia trmica del radiador. El parmetro jc es un dato que da el fabricante junto con la grfica mostrada en la figura 6.9. Valores tpicos para un transistor de 600mW encapsulado en TO-39 son: ja = 200 C/W y jc = 35 C/W.

Una variante de amplificador de potencia que no emplea transformador, es la de simetra complementaria con transistores de salida similares NPN y PNP. En la figura 6.10 se muestra esta etapa de salida clase B con dos bateras. Esta integrada por un par de transistores complementarios en configuracin colector-comn, conectados de forma que ambos no pueden conducir simultneamente. La ganancia de voltaje de este paso es cercana a uno y su resistencia de salida es muy baja, lo que permite un acoplamiento adecuado con RL AMPLIFICADOR DE POTENCIA CLASE B CON SIMETRIA COMPLEMENTARIA.

En su operacin, cuando el voltaje de entrada Vi es cero, ambos transistores estn cortados y el voltaje de salida Vo es cero. Cuando Vi sea positivo y superior a V 0.5V, QN conduce y opera como un seguidor de voltaje; en esta condicin Vo sigue a Vi y QN suministra la corriente a la carga. La unin base-emisor de QP estar polarizada inversamente por el VBEN 0.7V y QP estar en corte. Si Vi se hace negativo por mas de 0.5V, QP conducir en configuracin seguidor de voltaje suministrando la corriente a la carga mientras que QN se cortara.

En conclusin, los transistores estn polarizados en clase B con cero corriente de reposo (ICQ = 0) y la etapa opera dinmicamente en contrafase: QN suministra corriente a la carga en el semiciclo positivo con IEN = IL y QP recibe la corriente de la carga durante el semiciclo negativo con IEP = -IL.

En la figura 6.10 se muestran las lneas de cargas esttica y dinmica en la caracterstica de salida de QN con sus correspondientes pendientes (mlce = y mlcd = -1/RL). Tambin se muestran las formas de onda de la corriente pico de salida (IM) y del voltaje pico de salida (VM) entregadas por cada transistor.

Se debe destacar que para polarizacin clase B existe un rango de valores de Vi centrado alrededor de cero donde ambos transistores estn cortados y el voltaje de salida Vo es nulo, apareciendo la distorsin de cruce por cero mostrada en la figura 6.11 para el caso de una seal de entrada sinusoidal. El efecto de este tipo de distorsin ser ms pronunciado a medida que la amplitud de la seal sea menor.

Continuando con el anlisis de la etapa de salida complementaria clase B y despreciando el efecto de la distorsin cruzada, para calcular la eficiencia de conversin de potencia se debe evaluar la potencia promedio entregada por las dos bateras del circuito (PCC). Con seal de entrada sinusoidal, la corriente promedio entregada por cada batera en su correspondiente semiciclo y PCC se calculan de: IS = (1/ 2) IM sen wt d(wt) = IM/ = VM / RL PCC = 2VCC(IM / ) La eficiencia de conversin de potencia de esta etapa de salida clase B ser: B = PL/PCC = 100(VMIM / 2) / (2VCC IM/ ) %

AMPLIFICADOR DE POTENCIA CLASE A-B CON SIMETRA COMPLEMENTARIA.