Amplificatori a Ponte

di Mario Bon

23 gennaio 2016, ultima revisione 11 giugno 2016

Quando due finali sono collegati a ponte l'escursione della tensione di uscita raddoppia e anche lo Slew rate radoppia. Per simmetria le componenti pari della disorsione tendono ad annullarsi.

Dato che la potenza vale V²/R, se V raddoppia la potenza aumenta di 4 volte a parità di carico. Questo però non è un fatto automatico perché gli amplificatori devono essere in grado di erogare tutta la corrente che serve. In sostanza, sempre a parità di carico, quando sono collegati a ponte, ciascun amplificatore deve erogare il doppio della corrente rispetto al funzionamento normale.

Tanto per essere chiari: se un amplificatore eroga 2 Ampere su 8 ohm sul carico cadono 16 Volt (RI²=4x8==16x2=32 Watt)

Quando due di questi stessi amplificatori sono connessi a ponte, sul carico cadranno 32 Volt ovvero 32/8=4 Ampere. 32 Volt e 4 Ampere corrispondono a 128 Watt che è esattamente 32x4.

Quindi ci sono due possibilità:

- o gli amplificatori possono erogare il doppio della corrente

- o il carico deve essere moltiplicato per 2.

Ne segue che un amplificatore, per essere usato a ponte su un carico di 4 ohm, deve poter pilotare senza sforzo un carico da 2 ohm.

Consideriamo questo amplificatore:

potenza per canale

1100 Watt su 8 Ohm (93.80 Vrms sul crico) 1500 Watt su 4 Ohm (77.46 Vrms sul carico) 1800 Watt su 2 Ohm (60 Vrms sul carico)

Questo amplificatore garantisce 60 Vrms per carichi compresi tra 2 e 8 Ohm. Se avesse un fattore di smorzamento molto alto potrebbe essere considerato un 450 Watt "quasi ideale".

Quando viene utilizzato a ponte considerando quanto dichiarato si ottiene

potenza a ponte

2200 Watt su 16 Ohm 3000 Watt su 8 Ohm (invece di 4400 W) 3600 Watt su 4 Ohm (invece di 8800 W)

Su 2 ohm non è utilizzabile (non è specificato per un Ohm di carico). Su carichi superiori a 16 Ohm la potenza probabilmente non arriverà a 4400 Watt perché c'è la limitazione della massima tensione di uscita.

Notiamo comunque che se colleghiamo a ciascun canale un woofer da 4 Ohm o se colleghiamo i due woofer in serie con l'amplificatore a ponte otteniamo la stessa potenza ma nel funzionamento a ponte la istorsione sarà molto più favorevole.. Questo se il carico è effettivamente da 4 Ohm puramente resistivi.

Vediamo cosa comporta, in linea teorica, l'utilizzo a ponte di due amplificatori:

- la potenza aumenta (teoricamente quadruplica)

- l’escursione di tensione raddoppia

- il guadagno raddoppia

- lo slew rate raddoppia

- la distorsione armonica di ordine pari tende ad annullarsi

- la componente di corrente in continua eventualmente presente in uscita raddoppia (o si compensa)

- l’impedenza di uscita raddoppia (il fattore di smorzamento si dimezza)

Con una maggiore escursione di tensione è più facile erogare potenza sui carichi reattivi.

Se lo slew rate aumenta e la distorsione diminuisce, la qualità della riproduzione migliora. L’unico aspetto che va a peggiorare è il fattore di smorzamento.

È del tutto evidente che un amplificatore che debba essere utilizzato ponte deve essere realizzato seguendo certe regole

- deve erogare tutta la corrente che serve

- deve avere un fattore di smorzamento alto

- deve essere previsto per il collegamento a ponte.

I transistor sono dispositivi adatti ad operare a bassa tensione ed ad alta corrente quindi, sotto certi aspetti, è più vantaggioso realizzare amplificatori a ponte a transistor. Anche i MOSFET non amano le tensioni troppo alte e possono giovarsi della configurazione a ponte.

La cosa funziona con gli ampli a stato solido. Mettere a ponte un ampli a valvole ha poco senso perché la corrente di un valvolare resta quella che è e quindi si dovrebbe raddoppiare l'impedenza di carico (usare un diffusore da 8 ohm collegato ai morsetti di uscita da 4 ohm). Per di più il fattore di smorzamento (che in un vavolare è già basso) si dimezza ovvero l'impedenza di uscita raddoppia (con quello che ne consegue in gamma bassa e mediobassa). In compenso i cavi diventano meno importanti.

Per concludere il collegamento a ponte si fa con amplificatori predisposti allo scopo.

L'Unico DM è un amplificatore di potenza stereo che può funzionare a ponte. Infatti di norma, vengono venduti in coppie (altrimenti ci sono gli integrati tipo Unico 50, 90, 100, 150).

Il test del DM è stato pubblicato da SUONO che ha fatto le misure nelle due configurazioni "normale" e "a ponte" e i risultati sono chiari.

La versione più recente del DM eroga 30 Ampere e regge (a ponte) anche diffusori da 2 ohm nominali. Per la cronaca 30 Ampere su un carico di 2 ohm producono una caduta di tensione di 60 Volt e la potenza erogata sul carico, per brevi periodi, è di 1800 Watt.

E’ possibile collegare due amplificatori a ponte? È possobile se sono uguali e se si dispone di un dispositivo (detto splitter), per pilotarli in controfase.