Питание 12-вольтового пьезоизлучателя от источника напряжения 3 В

Журнал РАДИОЛОЦМАН, август 2016

Royce Higashi и Tony Doy, Maxim Integrated Products

EDN

Низкопрофильные пьезоэлектрические громкоговорители могут служить источником высококачественного звука для портативных электронных устройств, однако размах напряжения на их выводах должен превышать 8 В пик-пик. Между тем, в большинстве портативных устройств есть лишь низковольтный источник питания, и обычные усилители, питающиеся от батареи, не способны обеспечить излучатель напряжением достаточной для его работы амплитуды.

Один из способов решения этой проблемы показан на Рисунке 1. Используемую здесь микросхему IC₁ вы можете сконфигурировать таким образом, чтобы при питании ее от одного 3-вольтовго источника размах напряжения на пьезоизлучателе достигал 12 В.

Рисунок 1.	Мостовое подключение нагрузки увеличивает размах выходного напряжения усилителей.

В качестве IC₁ используется микросхема MAX4410, в которой объединены драйвер стерео пьезоизлучателя и инвертирующий зарядовый насос, формирующий –3 В из напряжения положительного источника 3 В. Таким образом, питая выходные каскады усилителей внутренним напряжением ±3 В, на каждом выходе IC₁ можно обеспечить размах напряжения 6 В пик-пик.

При мостовом подключении нагрузки IC₁ драйвер удваивает напряжение еще раз, и его максимальный размах достигает 12 В пик-пик. В такой конфигурации правый канал IC₁ выполняет функции ведущего усилителя. Он задает коэффициент усиления устройства, управляет одной стороной пьезоизлучателя и формирует сигнал для левого канала. Если сконфигурировать IC₁ повторителем с единичным усилением, левый канал будет инвертировать выходной сигнал правого канала и управлять другим выводом излучателя. Для того, чтобы обеспечить низкий уровень искажений и хорошее согласование, коэффициент усиления левого канала должен устанавливаться с помощью высокоточных резисторов.

Рисунок 2.	Зависимость THD+N от выходного напряжения для схемы на Рисунке 1.

Зависимости суммы общих гармонических искажений и шума (THD+N) от выходного напряжения и частоты, которые мы получили при испытаниях этой схемы с пьезоэлектрическим громкоговорителем WM-R57A компании Panasonic, показаны на Рисунках 2 и 3. Обратите внимание, что на обоих графиках THD+N возрастает с увеличением частоты. В связи с тем, что для усилителя пьезоизлучатель представляет емкостную нагрузку, с ростом частоты импеданс громкоговорителя уменьшается, и, соответственно, увеличивается выходной ток усилителя.

Рисунок 3.	Зависимость THD+N от частоты для схемы на Рисунке 1.

При использовании указанного на Рисунке 1 пьезоизлучателя микросхема остается устойчивой (Рисунок 4), однако излучатель с другими характеристиками может стать причиной нестабильности. В этом случае изолировать усилитель от емкости нагрузки вы можете добавлением последовательно с громкоговорителем простой индуктивно-резистивной цепи (пунктирная линия на Рисунке 1). Устройство сохраняет устойчивость до частот, на которых импеданс нагрузки на выходе микросхемы уменьшается приблизительно до 10 Ом.

Рисунок 4.	Реакция IC1 (Рисунок 1) на скачок напряжения на выходе OUTR, подключенном к пьезоэлектрическому громкоговорителю WM-R57A, показывает, что микросхема работает устойчиво.

Материалы по теме