Мостовой импульсный усилитель мощности Российский патент 2022 года по МПК H03K17/16 H03F3/00 

Изобретение относится к электротехнике в частности к импульсным усилителям мощности и может быть использовано в бестрансформаторных усилителях с широтно-импульсной модуляцией для управления двухфазными электродвигателями в следящих приводах.

Известен мостовой усилитель мощности (авторское свидетельство №581568 25.11.77), выбранный в качестве прототипа, который содержит два двухтактных каскада, выполненных на включенных последовательно по постоянному току транзисторах, подключенных к источнику питания, между выходами которых включена нагрузка, первый двухтактный каскад выполнен на транзисторах противоположного типа проводимости, базы которых объединены и являются входом мостового усилителя мощности, а эмиттеры соединены с нагрузкой. Второй двухтактный каскад выполнен на транзисторах противоположного типа проводимости, включенных по схеме с общим эмиттером, базы которых через резисторы соединены с входом мостового усилителя мощности, при этом эмиттеры транзисторов первого двухтактного каскада подключены к общей шине.

Существенным недостатком известного мостового усилителя мощности является то, что длительность времени выключения транзисторов 3, 4 превышает длительность времени включения этих транзисторов. При этом в момент переключения оба транзистора могут находиться в открытом состоянии, что приводит к возникновению неуправляемого сквозного тока через транзисторы 3, 4. Такой режим работы снижает надежность мостового усилителя мощности. К недостаткам известного мостового усилителя мощности можно отнести необходимость применения двухполярного источника питания и отсутствие возможности использования входного управляющего сигнала логического уровня, что ограничивает область его применения.

Для заявленного изобретения и прототипа выявлены следующие общие существенные признаки: мостовой импульсный усилитель мощности, состоящий из инвертора, первого полумостового усилителя, построенного на составных транзисторах, включенных по схеме Дарлингтона, которые шунтированы диодами и резисторного делителя, а также второго полумостового усилителя, построенного на составных транзисторах, включенных по схеме Дарлингтона, которые шунтированы диодами и резисторного делителя.

Технической проблемой настоящего изобретения является повышение надежности мпульсного усилителя мощности за счет исключения сквозных неуправляемых токов силовых транзисторов и расширение области его применения.

Указанная техническая проблема решается тем, что в мостовом усилителе мощности, состоящим из инвертора, первого полумостового усилителя, построенного на составных транзисторах, включенных по схеме Дарлингтона, которые шунтированы диодами и резисторного делителя, а также второго полумостового усилителя, построенного на составных транзисторах, включенных по схеме Дарлингтона, которые шунтированы диодами и резисторного делителя, согласно заявленному изобретению входной сигнал логического уровня поступает на вход нижнего составного транзистора первого полумостового усилителя, а через инвертор входной сигнал поступает на вход нижнего составного транзистора второго полумостового усилителя, для управления верхними составными транзисторами первого полумостового усилителя через резисторный делитель заведена обратная связь с выхода второго полумостового усилителя, а для управления верхними составными транзисторами второго полумостового усилителя, через резисторный делитель заведена обратная связь с выхода первого полумостового усилителя.

Заявленный мостовой усилитель мощности состоит из инвертора 1, первого полумостового усилителя построенного на составных транзисторах 4, 5 и 6, 7 включенных по схеме Дарлингтона, которые шунтированы диодами 8, 9 и резисторного делителя 2, 3, а так же второго полумостового усилителя построенного на составных транзисторах 12, 13 и 14, 15 включенных по схеме Дарлингтона, которые шунтированы диодами 10, 11 и резисторного делителя 16, 17, при этом входной сигнал логического уровня подается на вход нижнего составного транзистора 6, 7 первого полумостового усилителя, а через инвертор 1 входной сигнал подается на вход нижнего составного транзистора 14, 15 второго полумостового усилителя, для управления верхними составными транзисторами 4, 5 первого полумостового усилителя через резисторный делитель 2, 3 заведена обратная связь с выхода второго полумостового усилителя, а для управления верхними составными транзисторами 12, 13 второго полумостового усилителя, через резисторный делитель 16, 17 заведена обратная связь с выхода первого полумостового усилителя.

Мостовой импульсный усилитель мощности, схема которого приведена на фиг.1, работает следующим образом. На вход составного транзистора 6,7 подается сигнал «Лог. 1», при этом на вход составного транзистора 14, 15 через инвертор 1 подается сигнал «Лог. 0», после чего составной транзистор 6,7 переходит в открытое состояние, а составной транзистор 14, 15 в закрытое состояние.При этом на выходе первого полумостоворго усилителя формируется напряжение минус Uп, которое через резисторный делитель 16, 17 поступает на вход составного транзистора 12, 13 и переводит его в открытое состояние. При этом на выходе второго полумостового усилителя формируется напряжение плюс Uп, которое через резисторный делитель 2, 3 поступает на вход составного транзистора 4, 5, удерживая его в закрытом состоянии. При изменении логического уровня на входе мостового усилителя, состояние всех составных транзисторов изменяется соответственно: составные транзисторы 4,5 и 14,15 переходят в открытое состояние, а составные транзисторы 6, 7 и 12, 13 в закрытое состояние.При этом на выходе первого полумостового усилителя формируется напряжение плюс Uп, а на выходе второго полумостового усилителя минус Uп.

Отсутствие сквозных неуправляемых токов через комплементарные пары транзисторов 5,7 и 12, 14,при их переключении,обеспечивается прохождением напряжения база-эмиттер каждого транзистора через режим отсечки при смене полярности сигнала на переходах база-эмиттер верхних и нижних ключей, в связи с тем, что базы и эмиттеры этих транзисторов объединены попарно.

Данное изобретение предназначено для применения в блоках управления приводами, разрабатываемых АО «ИСС», в качестве в бестрансформаторных усилителей с широтно-импульсной модуляцией для управления двухфазными электродвигателями в следящих приводах.

Из известных заявителю патентно-информационных материалов не обнаружены признаки, сходные с совокупностью признаков заявляемого объекта.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к импульсным усилителям мощности, и может быть использовано в бестрансформаторных усилителях с широтно-импульсной модуляцией для управления двухфазными электродвигателями в следящих приводах. Техническим результатом является повышение надежности импульсного усилителя мощности за счет исключения сквозных неуправляемых токов в силовых транзисторах при их переключении. Технический результат достигается тем, что силовые транзисторы проводимости p-n-p и n-p-n включены по комплементарной схеме и введена обратная связь с выходов полумостовых схем на управление верхними транзисторами усилителя. 1 ил.

Мостовой импульсный усилитель мощности, состоящий из инвертора, первого полумостового усилителя, построенного на составных транзисторах, включенных по схеме Дарлингтона, которые шунтированы диодами, и резисторного делителя, а также второго полумостового усилителя, построенного на составных транзисторах, включенных по схеме Дарлингтона, которые шунтированы диодами, и резисторного делителя, отличающийся тем, что входной сигнал логического уровня поступает на вход нижнего составного транзистора первого полумостового усилителя, а входной сигнал через инвертор поступает на вход нижнего составного транзистора второго полумостового усилителя, для управления верхними составными транзисторами первого полумостового усилителя через резисторный делитель заведена обратная связь с выхода второго полумостового усилителя, а для управления верхними составными транзисторами второго полумостового усилителя через резисторный делитель заведена обратная связь с выхода первого полумостового усилителя.