Qu’est-ce qu’un amplificateur de puissance ?
Un amplificateur de puissance (Power Operational Amplifier) est un composant électrique basé sur un amplificateur opérationnel, c’est-à-dire un circuit analogique à usage général, notamment dans le rôle d’amplificateur.
Il s’agit d’un circuit intégré (IC) utilisé dans les amplificateurs qui nécessitent une puissance élevée en fonction des besoins de l’époque. Les premiers amplificateurs op sont des circuits intégrés issus de la série 741 commercialisée par Fairchild aux États-Unis en 1968.
Les amplificateurs de puissance sont rarement utilisés en tant qu’unités autonomes, mais sont connectés à des résistances et des condensateurs.
Utilisations des amplificateurs de puissance
Les amplificateurs de puissance sont principalement utilisés dans les circuits d’amplification qui nécessitent une tension et un courant élevés pour piloter de gros moteurs, des servocontrôleurs, des actionneurs électromagnétiques dans les équipements d’automatisation des usines et de gros haut-parleurs dans les amplificateurs audio.
D’autres applications incluent les instruments de mesure et les circuits de capteurs. L’OPA541, un circuit intégré à usage général de Texas Instruments souvent utilisé dans les amplificateurs de puissance, par exemple, a une tension d’alimentation de ±5 V à ±40 V, une plage de température de fonctionnement de -40 °C à +125 °C et un courant élevé de 5 A. Cette large plage dynamique prend en charge une variété d’applications. Cette large gamme dynamique permet une grande variété d’applications.
Il peut également être connecté à des circuits logiques à basse tension. Lors de l’utilisation de ce circuit intégré, un dissipateur thermique est nécessaire pour la dissipation de la chaleur, et il faut également faire attention à l’impédance de charge lors de la manipulation d’une puissance élevée.
Principe des amplificateurs de puissance
Le principe de l’amplificateur opérationnel de puissance consiste à ajouter à l’étage de sortie d’un amplificateur opérationnel, qui est un circuit analogique à usage général, un circuit d’amplification composé d’un transistor de grande taille permettant de gérer des puissances élevées, ainsi qu’un circuit de protection propre aux fortes puissances, ce qui rend l’amplificateur opérationnel adapté aux hautes tensions et aux courants élevés.
Les amplificateurs opérationnels, qui sont à l’origine des composants de circuits analogiques, utilisent des éléments électriques tels que des résistances et des condensateurs pour effectuer automatiquement des opérations telles que l’addition, la soustraction, la différenciation et les circuits d’intégration. Avec les innovations technologiques, les amplificateurs opérationnels ont été miniaturisés et intégrés à des éléments semi-conducteurs tels que les transistors et les transistors à effet de champ (FET), puis certains de ces circuits ont été incorporés dans des circuits intégrés (IC).
Autres informations sur les amplificateurs de puissance
1. Influence de l’impédance de charge
Parmi les amplificateurs opérationnels, les composants de circuit connus sous le nom d’amplificateurs de puissance nécessitent une manipulation soigneuse de l’impédance de charge afin de faire face à une puissance élevée. Par exemple, lors de l’entraînement d’un moteur, la charge n’est pas une simple résistance, mais comprend une réactance, de sorte que les phases du courant et de la tension sont différentes dans le cas d’un fonctionnement sinusoïdal. Même lorsque la sortie est nulle, un courant relativement important peut circuler dans les amplificateurs de puissance.
Dans ce cas, les pertes dans les amplificateurs de puissance sont élevées et le circuit intégré de l’amplificateur optique est très chaud en raison de l’auto-échauffement des transistors. Outre les mesures telles que les dissipateurs de chaleur, il est important de vérifier soigneusement que la plage de fonctionnement ne dépasse pas la SOA (zone de fonctionnement sûre) du produit.
2. Circuits de protection contre les transitoires
Si la charge est plutôt inductive, par exemple les actionneurs électromagnétiques, des tensions inverses inattendues peuvent se produire en raison de transitoires pendant le fonctionnement. De tels cas nécessitent également une confirmation des conditions de fonctionnement afin d’éviter une panne ou une dégradation de l’appareil due à une surtension, mais du point de vue de l’augmentation de la polyvalence, de nombreux circuits de protection sont intégrés dans les amplificateurs de puissance.
La plupart des circuits de protection sont du type qui protège les composants en détectant les limiteurs de courant ou les hausses de température et en supprimant le fonctionnement, mais pour se protéger contre les surtensions instantanées de type pointes, la réactivité est importante. C’est pourquoi une diode barrière Schottky ou un dispositif similaire est généralement connectée à la ligne d’alimentation ou à la borne de sortie du transistor, et des mesures permettant d’amortir la surtension lorsqu’elle se produit sont efficaces.