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01/10/2010 #1


Que significan las configuraciones Paralelo y Puente
He visto muchas preguntas acerca de qué significa configurar 2 o más amplificadores en paralelo o en puente (bridge), o una combinación de estos. Inicialmente no se entiende la diferencia de ambos y, a medida que se va comprendiendo comienzan las dudas acerca de cuanto aumenta la potencia de cada configuración a determinadas cargas, etc, etc.

Mi intención es dar a entender la base de estas configuraciones para saber cuánta potencia podrían exprimirles a eventuales diseños de diversos Integrados, basados en las especificaciones que entregan sus datasheets.

Cuando 2 integrados están en paralelo, ambos amplifican en teoría la misma señal y con igualdad de fase, pero cuando están en puente amplifican una misma señal pero desfasados en 180°.

Pero primero hay que saber que implica configurar en paralelo o en puente. Para empezar, no es lo mismo. De hecho si hablamos de su comportamiento de cada uno de ellos frente a una determinada carga, es exactamente de forma opuesta.

Para explicarlo de mejor manera, usare como analogía pilas que alimentan una pequeña ampolleta con una impedancia de 1K.

Si alimento con una pila (1.5 Volts) a la ampolleta, está en serie, entonces según la ley de Ohm la corriente seria:
I = V / R
I = 1.5 / 1 K
I = 1.5 mA

Y para determinar la potencia:
W = V * I
W = 1.5 * 1.5 mA
W = 2.25 mW

Ahora bien, si coloco otra pila pero modalidad PARALELO, ¿Qué sucede? La tensión en la carga se mantiene por lo tanto, los cálculos anteriores también lo hacen. ¿Qué quiero decir con esto? Que la corriente, y por ende la potencia también SE MANTIENEN.
Pero hay una trampa en todo esto. La lógica nos dice que la ampolleta debiera durar el doble del tiempo prendida porque son 2 pilas alimentando una ampolleta, en lugar de una. Ya pero hay que explicar el fenómeno ¿cierto?

Si bien es cierto que el circuito está en serie, las pilas no lo están. La corriente en un circuito serie es la misma en cualquier punto de esta, pero hay que considerar que la corriente proviene de 2 puntos, de las 2 pilas. Según la Ley de corrientes de Kirchhoff, “En cualquier nodo, la suma de la corriente que entra en ese nodo es igual a la suma de la corriente que sale.” En este caso, ese nodo es la unión de ambas pilas. Por lo tanto, la corriente en la carga es la suma de las corrientes que provienen de las pilas. Con esto se deduce que cada pila aporta con la mitad de la corriente total (considerando que ambas aportan la misma tensión):
Itotal = 1.5 mA
Ipila = 1.5 mA / 2
Ipila = 0.75 mA

Mmmm, si aplico ley de ohm nuevamente:
R = V / I
R = 1.5 / 0.75 mA
R = 2 K

Esto quiere decir que se aliviano al doble la carga para cada pila por lo que cada una ahora alimenta una menor carga, durando así más tiempo.

Lo práctico de esto es: por ejemplo, cuando 2 integrados se conectan en paralelo podrán alimentar una carga de 2 Ω, cuando cada integrado “creerá” que es de 4 Ω. En pocas palabras se aumentó al doble la capacidad de aportar corriente, pero como se dijo anteriormente la potencia será la misma si la carga no varía en la comparación, porque la tensión es la misma. Pero si se disminuye la impedancia a la mitad, habra mas corriente y por ende mas potencia.

Veamos ahora que pasa en modo puente o “bridge”.
Siguiendo con la analogía, esto equivale a colocar 2 pilas en serie para alimentar una misma carga. Las tensiones se suman por lo que tenemos 3 Volts.
I = V / R
I = 3 / 1 K
I = 3 mA

Ahora tenemos otra situación. Se aumentó al doble la tensión, y por ende la corriente también. ¿Y la potencia?:
W = V * I
W = 3 * 3 mA
W = 9 mW

En la modalidad puente se cuadruplico con respecto a la inicial:
9 mw/2.25mW = 4/1

Pero esto no es la panacea…
R = V / I
R = 1.5 / 3 mA
R = 500 Ω

La corriente en un circuito serie es la misma en cualquier punto, por ende cada pila estará drenando 3 mA, es decir durara la mitad que una sola pila alimentando el circuito, o 4 veces menos que una pila con otra en paralelo. Esto porque en la práctica cada pila “cree” que alimenta una resistencia la mitad a la real, o dicho de otra forma, al doble de la carga inicial.
En la práctica esto se traduce a que yo puedo colocar dos integrados en puente pero debo considerar que cada integrado “creerá” que alimenta a la mitad de la impedancia real. Si alimentas un parlante de 8 Ω, considera que cada integrado alimenta realmente 4 Ω. Si el parlante es de 4 Ω, peor aún porque cada integrado cree que es de 2 Ω.

¿Qué debemos hacer entonces?
Primero saber cuál es la carga que queremos alimentar, y luego jugar con las configuraciones para obtener la mayor potencia posible para esa determinada carga.

Caso:

Quiero usar el LM3886 para alimentar un parlante de 4 Ω, pero la potencia que me da este integrado a esa carga es insuficiente para mí. La impedancia mínima límite para este integrado es de 4 Ω, entonces ¿qué puedo hacer?

Primero hay que saber con qué estamos lidiando:
68W output power into 4 ohms at VCC = ±28V
38W output power into 8 ohms at VCC = ±28V
50W output power into 8 ohms VCC = ±35V

Si quiero saber la tensión rms de esto datos solo usando la potencia y la carga:
W = V * I => I = V / R
Reemplazando…
W = V * (V / R)
Despejando…
V = √ W * R
V = √ 68 * 4 = 16.5 Vrms
V = √ 38 * 8 = 17.4 Vrms
V = √ 50 * 8 = 20 Vrms

A este integrado no podría conectarle un parlante de 4 Ω con un VCC = ±35V, porque lo sobrecalentaría. Pero puedo hacer otra cosa. Podría usar la modalidad paralela para hacer creer a cada integrado que alimenta un parlante de 8 Ω, y aumentar así la tensión de alimentación o VCC a ±35V. Con esto obtendría:
I = 20 V / 4 Ω = 5 A
W = 20 V * 5 A = 100

Pero si 100 Watts de potencia aún son insuficientes, ¿Qué puedo hacer?

El próximo paso es la modalidad puente pero si hago esto con una impedancia de 4 Ω, cada integrado creerá que alimenta uno de 2 Ω (la mitad de la carga real). Entonces hacemos una combinación de modalidades. Usamos 2 integrados en paralelo para poder alimentar esos 2 Ω, y 2 integrados adicionales también en paralelo pero desfasados en 180° con respecto al primer par, para alimentar los otros 2 Ω. En total usaríamos 4 integrados.

Debemos considerar que cada LM3886 “ve” 4 Ω, por lo tanto no debemos sobrepasar los ±28V de VCC. La potencia brindada seria entonces:
Puente = 2 veces Vrms => 16.5 V * 2 = 33 Vrms

I = 33 / 4 = 8.25 A
W = 33 * 8.25 = 272

Casi 300 Watts!, ¿será suficiente con eso?...

Espero que les sirva de algo.
01/10/2010 #2
Excluido


Respuesta: Que significan las configuraciones Paralelo y Puente
Que texto tan extenso, ademas no es una buena analogia usar la pila.

Sobre el modo puente ya hay un tema: Que significa modo bridge?

01/10/2010 #3


Respuesta: Que significan las configuraciones Paralelo y Puente
¿por qué no es una buena analogia?, ¿la leiste?

Acerca del otro tema, tambien lo lei y solo lo explica a grandes rasgos. No menciona nada acerca de las implicancias de tension, corriente, carga, potencia; de cada modalidad.
01/10/2010 #4
Moderador general

Avatar de DOSMETROS

Respuesta: Que significan las configuraciones Paralelo y Puente
Cortito y al pié . . .

Paralelo , dos amplificadores en paralelo serán capaces de entregar más corriente peeeeeeero , eso solo ocurre si la carga se lo pide. Conclusión , se pueden poner en paralelo para luego bajar la impedancia del parlante y obtener así mayor potencia (hasta el límite de corriente de los transistores y la fuente)

Puente , se duplica la tensión , entonces el cálculo teórico dice que se cuadruplica la potencia (V al cuadrado / R) , peeero para que eso ocurra la fuente y los transistores debería poder entregar el doble de la corriente.

Puente paralelo , se emplean 4 amplificadores de a dos puestos en paralelo (para duplicar la corriente) y a su vez puestos en puente para duplicar la tensión. De 4 aplificadores se obtiene el cuádruple de la potencia.

La magia no existe .

Saludos !
Respuesta
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