Amplificadores ultracompactos, gran potencia en un paquete pequeño

Es difícil no darse cuenta de que casi todos los fabricantes de audio para automóviles de renombre ahora ofrecen varias soluciones de amplificadores ultracompactos. Estos amplificadores son lo suficientemente pequeños como para caber en el bolsillo de sus jeans y ayudan a facilitar las instalaciones cuando el espacio es reducido. Si bien son diminutos, pueden brindar una cantidad impresionante de potencia para mejorar la señal de los parlantes de fábrica o dejar que los parlantes del mercado de accesorios transformen su sistema de sonido móvil en una experiencia auditiva increíble. En este artículo, hablaremos sobre cómo las empresas pueden incluir tanta potencia en un paquete tan pequeño y veremos cómo estos amplificadores se diferencian de las soluciones de tamaño convencional.

¿Qué es un amplificador ultracompacto?

Si bien los pequeños amplificadores de compañías como Sony, Soundstream, Rockford Fosgate y Linear Power existen desde hace décadas, la mayoría de estas primeras soluciones se limitaban a alrededor de 20 vatios de potencia por canal.

Uno de los primeros amplificadores compactos modernos de alta potencia que dejó su huella en la industria fue el Alpine Power Pack KTP-455U . Con un tamaño aproximado de 8 x 2,5 x 1,5 pulgadas, este amplificador de cuatro canales podría entregar 45 vatios por canal en el mundo real en cargas de 4 ohmios. Alpine comercializó este amplificador como una solución de fácil integración para actualizar una radio de fábrica o de posventa y entregar casi tres veces más potencia a sus altavoces.

Unos años más tarde, Rockford Fosgate presentó su serie de amplificadores Boosted Rail Technology. Estos amplificadores utilizan un diseño de fuente de alimentación único y creativo que era diferente de todas las demás soluciones del mercado. Desde una perspectiva de producción de energía, el PBR300X4 de cuatro canales podía generar 75 vatios de potencia en una carga de 4 ohmios y tenía un tamaño de solo 6,75 por 4,25 pulgadas.

Avance rápido cinco años, y hay docenas de empresas con amplificadores pequeños de alta potencia disponibles. Puede elegir entre soluciones de cuatro o cinco canales para actualizar su sistema de sonido, y la mayoría ofrece un amplificador de subwoofer de aproximadamente 300 vatios para agregar graves potentes sin ocupar mucho espacio. Varios modelos incluyen diseños resistentes al agua que los hacen ideales para aplicaciones marinas, de motocicletas y de deportes motorizados.

Gran potencia en un paquete increíblemente pequeño

El tamaño del amplificador está determinado por dos factores:cuánto espacio se requiere para albergar los componentes necesarios para que el amplificador funcione y cuánto disipador de calor necesita el diseño para disipar el calor de manera confiable en todas las condiciones.

Uno de los mayores avances tecnológicos que han permitido que los amplificadores se vuelvan tan pequeños son los dispositivos de montaje en superficie. Gracias a las resistencias, condensadores, diodos, transistores y microcontroladores subminiatura, los circuitos y sus componentes pueden ocupar la mitad o un tercio del espacio que solían necesitar. Piense en su teléfono inteligente:tiene más poder de procesamiento que las computadoras de escritorio de hace 10 años, pero cabe cómodamente en la palma de su mano o en el bolsillo de su camisa. En comparación, las computadoras que pusieron en órbita los transbordadores espaciales funcionaban a aproximadamente 1,2 millones de instrucciones por segundo (MIPS) y tenían una memoria total de un par de megabytes. El procesador Apple A11 que se encuentra en el iPhone X puede administrar 600 mil millones de instrucciones por segundo. Dicho esto, la CPU de Apple no está diseñada para manejar los rigores del espacio exterior y la exposición prolongada a la radiación, así que tenlo en cuenta si estás planeando un viaje a Marte con nuestro amigo Elon Musk.

Los transistores de efecto de campo de semiconductores de óxido de metal (MOSFET) de montaje en superficie utilizados en las fuentes de alimentación de estos amplificadores ultracompactos también han permitido que los amplificadores se reduzcan drásticamente de tamaño. Puede colocar cuatro de estos dispositivos en la punta de su dedo, y cada uno es capaz de pasar 50 amperios de corriente. Hace treinta años, un solo transistor de 50 amperios habría sido más grande que estos cuatro dispositivos modernos.

Otra tecnología que ha reducido el tamaño de los amplificadores son las placas de circuitos multicapa. Las placas de cuatro capas brindan significativamente más opciones de conectividad entre los dispositivos en el circuito y reducen el espacio requerido para los rastros de señal.

Finalmente, los diseños de amplificadores de clase D de alta velocidad ayudan a reducir el consumo de corriente en la etapa de salida del amplificador. Los amplificadores de audio de clase D funcionan encendiendo y apagando los dispositivos de salida a velocidades extremadamente altas, y variando el ciclo de trabajo (períodos de encendido y apagado) se recrea la forma de onda de audio original. Debido a que los dispositivos están encendidos o apagados, pasan menos tiempo actuando como una resistencia y, en consecuencia, desperdician menos energía en forma de calor.

¿Son los amplificadores compactos la solución perfecta?

Con cualquier beneficio, a menudo hay inconvenientes. Para los amplificadores ultracompactos, se deben considerar tres limitaciones:capacidad de enfriamiento, características y ruido. Como mencionamos anteriormente, encajar muchas piezas en un paquete pequeño es mucho más fácil, gracias a los dispositivos de montaje en superficie y las placas de circuitos multicapa. El inconveniente de un amplificador pequeño es que todavía necesita un disipador de calor para enfriar los dispositivos de conmutación. Si reducimos el área del disipador de calor para un nivel de potencia dado, el amplificador será más propenso a sobrecalentarse cuando se presione con fuerza. Es posible que esté bien para una o dos canciones, pero es probable que no pueda tocarlas a todo volumen en un caluroso día de verano en Arizona o Texas sin que entren en protección.

Las características incluidas con un amplificador a menudo se basan en el espacio disponible para controles e interruptores. Si desea entradas de alto y bajo nivel, cruces ajustables de paso de banda y alto, bajo, filtros infrasónicos, suma de señales, controles de sensibilidad individuales, circuitos de realce de graves y controles de nivel remotos, necesita mucho espacio. En un amplificador ultracompacto, ese espacio simplemente no existe. Como tal, la mayoría de esas funciones no se encontrarán en esta clase de amplificadores.

Finalmente, tenemos que hablar sobre el ruido. El ruido, o más específicamente, la relación señal-ruido (relación S/N) describe cuánto ruido de fondo (escuchado como silbido) se agrega a una señal de audio cuando pasa a través de un dispositivo. La fuente de alimentación y la etapa de salida Clase-D de un amplificador producen mucho ruido eléctrico de alta frecuencia. En un diseño de amplificador convencional y físicamente grande, estos circuitos ruidosos se pueden ubicar física y eléctricamente lejos de las etapas sensibles de entrada y ganancia de señal del amplificador. Cuando reducimos el tamaño de un amplificador en un 30 por ciento, todo está mucho más cerca y, por lo tanto, se agrega más ruido a la señal de salida.

Veamos cinco amplificadores de clase D de cuatro canales diferentes para comparar los niveles de ruido en relación con el tamaño físico de cada amplificador.

Comparación de la relación señal/ruido del amplificador de cuatro canales

Potencia del espacio del amplificador/Relación señal/ruido del canal a 1 vatio
Pulgadas cuadradas Vatios con ponderación A

Amperio 1 26,76 50>68 dB

Amperio 2 41,99 70>70,4 dB

Amperio 3 60,41 75>84 dB

Amperio 4 68,07 75>84 dB

Amperio 5 89,03 150>88,2 dB

Como puede ver, los amplificadores más grandes agregan menos ruido a la señal de salida. Si bien ninguna de estas especificaciones es atroz, podrá escuchar un pequeño silbido de los primeros dos amplificadores entre canciones y probablemente no en los primeros tres amplificadores. Por supuesto, el tercer amplificador ocupa un espacio un 50 % mayor (largo por ancho) que el segundo amplificador, así que elige tu veneno de forma adecuada.

Los amplificadores ultracompactos ofrecen soluciones de instalación únicas

Si está tratando de agregar un amplificador a una motocicleta o un lado a lado y encontrar espacio para el amplificador es una preocupación, entonces, por supuesto, elija uno de los muchos amplificadores ultracompactos disponibles. Dicho esto, si tiene un poco de espacio adicional, los amplificadores más grandes ofrecen un mejor rendimiento de ruido y más funciones. En este caso, obtiene una mejora notable en el rendimiento al invertir un poco más de dinero.

Si está interesado en actualizar su sistema de sonido móvil, acérquese al minorista local especializado en electrónica móvil y hable con uno de sus expertos en productos. Pueden brindarle varias opciones para mejorar drásticamente la calidad del sonido y el nivel de volumen de su sistema actual.