تقویت کننده صوتی کلاس D دستگاهی است که برای بازتولید سیگنال اعمال شده به ورودی دستگاه با استفاده از عناصر مدار ورودی، با حجم و سطح توان معین، با حداقل مقدار اتلاف انرژی و اعوجاج طراحی شده است. استفاده از چنین تقویت کننده هایی در سال 1958 آغاز شد، اما اخیرا محبوبیت آنها به طور قابل توجهی افزایش یافته است. چرا تقویت کننده کلاس D اینقدر خوب است؟ در این مقاله سعی می کنیم به این سوال پاسخ دهیم.
در یک دستگاه تقویت کننده معمولی، مرحله خروجی بر روی عناصر نیمه هادی - ترانزیستور ساخته شده است. آنها مقدار مورد نیاز جریان خروجی را فراهم می کنند. بسیاری از سیستم های صوتی دارای مراحل تقویت کننده کلاس A، B و AB هستند. در مقایسه با مرحله خروجی اجرا شده در کلاس D، اتلاف توان در مراحل خطی حتی در صورت مونتاژ کامل قابل توجه است. این عامل امتیاز قابل توجهی در کلاس D ایجاد می کنداکثر کاربردها، در نتیجه تولید حرارت کم، ابعاد کلی کوچک، هزینه کم محصول و عمر طولانی دستگاه.
تقویت کننده های صوتی کلاس D نسبت به تقویت کننده های کلاس A، B و AB اتلاف توان بسیار کمتری دارند. کلیدهای مرحله خروجی چنین تقویت‌کننده‌ای، ریل‌های قدرت خروجی، منفی و مثبت را به هم متصل می‌کنند و در نتیجه یک سری پالس با پتانسیل مثبت و منفی ایجاد می‌کنند. با توجه به شکل چنین سیگنالی، تقویت کننده کلاس D به طور قابل توجهی توان تلف شده را کاهش می دهد، زیرا در صورت وجود اختلاف پتانسیل، جریان عملاً از ترانزیستورهای خروجی عبور نمی کند (ترانزیستور در حالت بسته است). اگر ترانزیستور در حالت باز باشد و جریان از آن عبور کند، ولتاژ ناچیزی در آن افت می کند. اتلاف لحظه ای برق در این مورد حداقل است.
علیرغم اینکه یک تقویت کننده برق کلاس D مقدار کمی انرژی حرارتی را در مقایسه با تقویت کننده های خطی هدر می دهد، همچنان خطر داغ شدن بیش از حد مدار وجود دارد. این ممکن است زمانی اتفاق بیفتد که دستگاه برای مدت طولانی با تمام قدرت کار کند. برای جلوگیری از این فرآیند لازم است مدارهای کنترل دما در تقویت کننده کلاس D گنجانده شود. در مدارهای حفاظتی اولیه، هنگامی که دمای آن، اندازه گیری شده توسط سنسور داخلی، از آستانه دما فراتر رود، مرحله خروجی خاموش می شود و تا زمانی که دما به حالت عادی کاهش پیدا نکند، روشن نمی شود. البته می توان از طرح های پیچیده تری برای کنترل دما استفاده کرد. مثلا،با اندازه گیری دما، مدارهای کنترلی می توانند به تدریج حجم را کاهش دهند و در نتیجه اتلاف گرما را کاهش دهند، در نتیجه دما در محدوده مورد نیاز حفظ می شود. مزیت چنین طرح هایی این است که دستگاه به کار خود ادامه می دهد و خاموش نمی شود.
تقویت کننده های کلاس Dیک اشکال دارند - وقتی دستگاه روشن و خاموش می شود، کلیک و پاپ در آن رخ می دهد که می تواند کاربران را آزار دهد. این اثر می تواند در صورت "پیری" یا نصب یک مدولاتور با کیفیت پایین و همچنین همگام سازی مرحله خروجی با وضعیت فیلتر LC در هنگام روشن و خاموش کردن دستگاه رخ دهد.
