Ezt a D-osztályú kisveszteségű kapcsolóüzemű erősítő kapcsolást kb. 2004-ben terveztem. A Hobby Elektronika magazin 2001/6 kiadásában található 4011 IC-ket alkalmazó D-osztályú kapcsolás inspirálta, de ez egy teljesen más, új kapcsolás egyetlen LM339 komparátorral és néhány tranzisztorral, kiegészítő alkatrészekkel, optocsatoló nélkül megoldva. 
A célom az volt, hogy minél egyszerűbben, olcsóbban alkossak nagy hatásfokú (90..100%) D-osztályú erősítőt könnyen beszerezhető (debreceni boltokban kapható) olcsó alkatrészekből. Szub-basszus autóerősítőként használtuk, ezért terveztem hozzá egy 12V-ról +-27V-ra átalakító transzvertert is ugyanezen az LM339-et impulzusszélesség-modulátorként (PWM) alkalmazó elven. Mindkét panel együtt befért egy régi szappantartó-doboz-féleségbe, minimális, kicsit alulméretezett hűtőlemezekkel, és mégis dübögött, mint állat (80..90W). Ez volt a reklám helye, kis kedvcsináló. :)

A NYÁK (PCB) tervem sajnos eddig nem akadt a kezem ügyébe, és a 10 éve készült PCB file-okat egyelőre nem tudtam megnyitni. (Nem emlékszem a szerkesztő program nevére, Protel formátum lehet, de Eagle nem nyitja eddig). Amint meglesz a panelterv, feltöltöm. Addig a kis kibuherált alkatrészekből épített csúnyaságról készült fotók adhatnak útmutatást a megépítéshez (főleg az átvilágított panel), vagy bárki megtervezheti a panelt magának is, nem bonyolékos. Ha kérdés van, e-mailben szívesen válaszolok, habár már 10 éve, hogy terveztem ezt a kütyüt... (akkor friss pályakezdő technikusként még életem főművének számított :)

A működésről dióhéjban, amire még emlékszem a tervezés óta:
A cél, hogy a két végtranzisztor MOSFET az audio-bemeneten adott zenei jel függvényében impulzusszélesség-moduláltan 'pumpálja' az energiát a hangszóró felé felváltva, egyszer a pozitív, máskor a negatív tápfeszültségből. Egyszerre sosem lehet nyitva a kettő, mert az táp felé zárlatot okozna, és tönkre is mennének, tehát ellenütemben vannak vezérelve, ahogy azt egyébként is illik komplementer végfoknál, és az R9..R11 ellenállásokból álló osztó gondoskodik róla kis szünetek beiktatásával, hogy a kapcsolási tranziensek idején se vezessenek egyszerre a nem éppen végtelen sebességgel kapcsoló FET-ek.
A kapcsolófrekvencia természetesen a hangfrekvenciás (moduláló) jel maximális kívánt frekvenciájánál nagyobbnak kell lennie, ha legalább kétszeres, az a jó (Nyquist), de ne kérdezze senki, hogy ez a kapcsolás C5 1nF értékével milyen frekvencián rezeg, mert sajons, amikor terveztem a kapcsolást, csak egy régi orosz hangfrekis szkópom volt, ami nemhogy kalibrálva nem volt, de ezt a négyszögjelet már nem is volt képes éleivel együtt megjeleníteni. Mivel én szubládához használtam, és 330nF-ra lőttem be C4-et, biztos, hogy elég magas volt a C5 által beállított kapcsolási frekvencia. HiFi célra nem teszteltem, lehet arra is elég. Ami fontos, hogy C4 annyira vágja le a felső frekvenciákat a bemenő hangjelből, hogy jóval alatta legyen a kapcsolási frekvenciának, hogy ne kavarodjon be a komparátor...
De túl magas se legyen a kapcsolási frekvencia, mert akkor a FET-eken az átkapcsolási idők aránya a tiszta nyitott/zárt állások időtartamához képest megnő, és csökken a hatásfok, nő a melegedés. És ugyebár ez nem kívánt a D-osztályban, mert 90% vagy afeletti hatásfokra, a környezet és a pénztárcánk védelmére törekszünk. 40-50kHz körüli kapcsolási frekvencia az ideális.
A hangszóró nem a kapcsolójelre van tervezve, ezért, hogy a PWM jelből visszanyerjük a hangfrekvenciás jelet, a végfok kimenetén egy csatolótekercs és egy buckós polarizálatlan nagyáramú, nagyfeszültségű 1..2.2 microfarad értékű kondi leledzik (pl. régi PC-tápból lehet kiszedni), melyek kisveszteségű LC-szűrőt alkotnak, és 12dB/dekéd meredekséggel vágják le a nagyfrekvenciás kapcsolótranzienseket, hogy a hangszóróra csak az 'integrált' modulálójel jusson.
A FET-eket nem is olyan egyszerű megfelelő sebességgel kapcsolni, mert a Gate-Source vezérlőbemenetük az adatlap szerint 1.5nF körüli réteg-kapacitással rendelkezik (típusfüggő), amit egy nagyon rövid pillanatig akár 1A-nek megfelelő árammal is meg kell lökni, hogy minél gyorsabban átbillenjen nyitott/zárt állások közt, ezzel csökkentve a köztes feszültség és áram értékekből adódó veszteségi teljesítményt.
A szakállas BC182-BC212 tranzisztor-páros szépen végzi a dolgát, ha nem is képesek annyira erős vezetésbe átkapcsolni, mint egy BC640/BC639, felső határfrekvenciájuk több mint 150MHz, áramerősítésük 300 körül van, és gyakorlatban megfelelni látszanak a célra, hiszen megfelelő feszültséget adnak a FET-ek teljes nyitásához/zárásához, azaz gate-source kapacitásának feltöltéséhez-kisütéséhez...
(Ha nem így lenne, azt hamar 'mérőfüst' jelezné...)
A már említett hobby-elektronikás kapcsolással ellentétben, amely optocsatolókkal oldja meg a szinteltolást, én egyszerű ellenállásos feszültségosztókat használtam (R17-R18,R19-R20), melyek a tápfeszültség feléig vezérelhetik ki a FET-ek gate elektródáit, azaz max. 15V-ig, ami még bőven a 20V gate-source letörési feszültég alatt van (ami esetén tönkre is menne).
Ezeket az osztókat a T1 és T2 tranzisztorok vezérlik invertáló (fölelt emitteres) üzemmódban. Azért van akkora (R15=R16=220kOhm) a bázisuk elé kötve, nehogy a bázis-emitter 'diódáik' telítésbe kerüljenek, mert a bipoláris tranzisztor lassabban jön vissza az ilyen telített állapotból, ez csökkentené a kapcsolás sebességét. Túl nagy érték sem lenne jó, mert akkor már a szórt kapacitások erősen érvényesülnének.
Az áramkör 'agyát', az impulzusszélesség-modulátort, ami a kapcsolójelet előállítja, az LM339 4-komponensű komparátor IC végzi, rendeltetésétől picit eltérő módon: Az 1. komparátora kvázi háromszögjel-generátorként viselkedik, a kondenzátoráról levett, kis amplitúdója miatt hellyel-közel lineáris feszültség megy a 2. és 3. komparátor pozitív összehasonlító bemenetére.
Innentől már nincs más dolgunk, mint rávezetni a bemenő hangjelet a 2. és 3. komparátorok másik (-) összehasonlító bemeneteire a már említett 'hézagkeltő' (R9..R12) osztón keresztül, és megszületik a csodálatos impulzusszélesség-modulátor a háromszög-jel megfelelő időkben való 'mintavételéből'.
(Ha kell offset-et állítani, mert nem eléggé közelíti a 0V-ot az átlagolt/integrált kimenőfeszültség a hangszórón, akkor R9 és/vagy R12 lehet trimmer-potméter is.)
Az igazi az lenne, ha negatív visszacsatolással ennek az erősítőnek is növelhető lenne a linearitása, mint hagyományos B-osztályú erősítőknél, de a kapcsolóüzem kissé bonyolítja a dolgot. Nem mondom, hogy nem megoldható, de én inkább kiiktattam a (LC-szűrő utáni!) 68kOhm-os visszacsatolást némi sikertelen kísérlet után, és megelégedtem a háromszögjel által garantált linearitással.
(A Hobby Elektronikás kapcsolásban sincs visszacsatolás/szabályzás, bizonyára ilyen okokból kifolyólag)
Bárki továbbfejlesztheti a kapcsolást, még egy kihasználatlan komparátor is maradt az LM339-ben, hogy tippeket adjak...

A vállalkozó kedvűeknek sok sikert kívánok a megépítéshez.
Hamarosan jelentkezek a 12V-ról +-30V-ra konvertáló kapcsolásommal, még bedolgozás alatt van.
(Az egyik fotón kivehető a kisze-kusza tollrajza...)

Horváth Mihály (Hermit)
2015 Debrecen