Oorspronkelijk ontworpen als timer bleek de iconische 555 al snel veel veelzijdiger te zijn dan ontwerpers ooit hadden verwacht. Hij is door de jaren heen in een verbazingwekkend aantal schakelingen opgedoken. In dit project krijgt hij een onverwachte taak: een compacte klasse-D stereo audioversterker aansturen, gebruikmakend van zijn oscillator- en modulatie capaciteiten. Deze schakeling uit 2014 is verfrissend eenvoudig, waardoor het een leuk DIY-project is.

Het ontwerp

Hieronder is het schema van de volledige stereo versie van de klasse-D versterker op basis van de 555. Een eenvoudige inschakelvertraging is inbegrepen.
 

555 audio amp circuit b
 De stereo versie van de klasse-D versterker met de 555.

“In een klasse-D audioversterker wordt het analoge audiosignaal omgezet in een pulsbreedte-gemoduleerd signaal dat de uitgangstransistoren aanstuurt,” aldus ontwerper Frederik Crevits. “Hier wordt dat gedaan door de 555 als astabiele multivibrator te gebruiken en het analoge audiosignaal te gebruiken als modulatiesignaal voor de spanning over condensator (C2) … Hier laden we de condensator met een constante stroom in plaats van een constante spanning. Dat gebeurt via een stroombron rond T2 en een spanning-naar-stroom-omzetter rond T3 en T4. Dit levert een vrij lineaire driehoeksspanning op C3, en de verhouding tussen het PWM-uitgangssignaal van de 555 en het ingangssignaal is bijna lineair. Het ingangssignaal op connector K1 beïnvloedt de laad/ontlaadtijd van de condensator via T1 en moduleert zo het uitgangssignaal. De schakelfrequentie is ongeveer 250 kHz.”

De printplaat is ruim en overzichtelijk, met genoeg plaats om een aluminium koelplaat voor de MOSFETs te monteren, al is het stroomverbruik minimaal dankzij de efficiënte klasse-D architectuur.
 

555 audio amp pcb
Het printplaatontwerp

Crevits legt ook uit: “Je moet de best mogelijke kwaliteit gebruiken voor de frequentiebepalende condensatoren C2 en C16. Polypropyleen en zilvermica zijn beide goede keuzes. Om de temperatuurcoëfficiënten van de stroombronnen T2 en T11 zo klein mogelijk te houden, moeten de (rechthoekige) leds D9 en D10 direct tegen de bijbehorende transistoren (T2 en T11) geplaatst worden. Daarom staan ze dicht bij elkaar op de print. Voor de uitgangsfilters (L1/C12 en L2/C26) worden Murata-potkernen en polypropyleencondensatoren aangeraden.”

Voor het prototype zijn de MOSFETs op de aluminium koelplaat gemonteerd. De ontwerper gebruikte schroeven met 3 mm isolatieringen en keramische isolatoren.
 

Elektor 555 amp project
555 klasse-D audioversterker

Het originele project

Het originele artikel, “555 Class-D Audio Amplifier”, verscheen in Elektor januari/februari 2014. Bekijk het artikel.

Opmerking van de redactie: Dit artikel verscheen oorspronkelijk in een editie van Elektor uit 2014. Gezien de leeftijd van het project zijn sommige onderdelen misschien niet meer leverbaar. Toch denken wij dat dit ontwerp je zal inspireren om zelf aan de slag te gaan.

Inschrijven
Schrijf u in voor tag alert e-mails over Circuits & Circuit Design!