Двухтактный трансформаторный усилитель мощности класса Д Советский патент 1983 года по МПК H03F3/217 

Изобретение относится к рааиотехнике и может быть использовано в качестве усилителя низкой частоты или усилителя постоянного тока.

Известен усилитель класса Д, выполненный по двухтактной схеме и содержащий выходной трансфорй атор, обеспечивающий гальваническую развязку цепей нагрузки и источника питания .

Известный усилитель обладает низкими массогабаритными показателями из-эа наличия выходного трасформатора и, кроме того.не может быть использо- ван для усиления сигналов постоянного тока.

Наиболее близким техническим ре- щением к предлагаемому является двух- тактнзый трансформаторньй усилитель мощности класса Д, содержащий ключевой каскад, вход которого подключен к выходу щиротно-импульсного модулятора, источник входного сигнала, соединенный с входом широтно-импульсного модулятора и управляющими входами двух , входы которых соединены с выходом ключевого каскада, а выход каждого ключа череа фильтр нижних частот подключен соответственно к первому и второму выводам первичной обмотки трансформатора неуправляемый ключ, вход которого соецннен с вьисодом ключевого каскада, а выход - с средним вьшодом первичной обмотки трансформатора, и нагрузку, подсоединенную к вторичнсй обмотке трансформатора С 2 3 .

Недостатком известного усилителя мощности являются низкие массогабаритные показатели, обусловленные наличием выходного развязывающего трансформатора, рассчитанного на низщую частоту спектра усиливаемого сигнала.

Цель изобретения - улучщение массогабаритных показателей с обеспечением возмомшости усиления сигналов постоянного тока.

Поставленная цель достигается тем, что в двухтактн1} й трансформаторный усилитель мощности класса Д, содержащий двухтактный ключевой каскад,. входы которого подключены к выходам широтноимпульсного модулятора, источник входного сигнала, соединенный с входом широтаю-импульсного модулятора и управляющими входами двух ключей, фильтр нижних частот, трансформатор и нагрузку, ввеаея диодный мост, в одну из диагоналей которого шлючена вто Н1чная обмотка трансформатора, а в другую - два последовательно включённых управляемых

ключа, общий вывод которых соединен с общим выводом фильтра нижних частот, причем к выходу фильтр подключена нагрузка, а.вход фильтра соединен со средним вьшодом вторичной обмотки трансформатора, первичная обмотка которого включена в выходную цепь двухтактного ключевого каскада.

На чертеже представлена структурная схема двухтактного трансформаторного усилителя мощности класса Д.

Двухтактный трансформаторный усилитель мощности класса Д содержит источник 1 входного сигнала, подключен-

ный через щиротно-импульсный модулятор 2 к входам двухтактного ключевого каскада 3, в выходную цепь которого включена первичная обмотка трансформатора 4. Вторичная обмотка трансформа

0 тора4 включена в одну из диагоналей диодного моста 5 с диодами 6 - 9. В другую диагональ диодного моста 5 включены два последовательно соединённых управляемых ключа 1О и 11, управляюище входы кото{Я 1х соединены с выходом источника 1 сигнала. Общий вывод ключей 1О и 11 соединен с общим выводом фильтра 12 нижних частот, вход которого соединен со средним выводом

0 вторичной обмотки трансформатора 4. Нагрузка 13 подключена к выходу фильрра 12.

Устройство работает следующим обра зом.

5 Входной сигнал от источника 1 поступает на щиротно-импульсный модулятор 2, гае преобразуется в две последовательности прямоугольных импульсов, сдвинутых друг относительно друга на половину пе0 риода их следования в модули рс ванных по длительности.

Далее имй5тьсный сигнал усиливается двужтакгаым ключевым каскадом 3, на вторичной обмотке траж юрматора 4 по-

5 являются прямоугольные двухпопя1жые импульсы, модулированные по длительности, которые, поступая на диодный мост 51 преобразуются за счет выпрямления диодами 6 - 9 в однополяртью.,

0 Так при положительном напряжении источника 1 входного сигнала, когда ключ 11 открыт, а ключ 10 закрыт, на вход фильтра 121 через ключ 11 и открыл- тые диоды 7 и 9 поступают однсшолярные

5 прямоугольные импульсы положительной полярности. Аналогично при отрицательной полярности сигнала, когда ключ 10 aiw крыт, а ключ 11 закрыт, на вход фильт ра 12 через ключ 10 и открьггые дно3 1О20 ды 6 и 8 поступают оцнополярные импульсы отрицательной полярности. В ре- зультате на нагрузке 13 вьщеляется усиленный по мощности вхоцной сигнал и при этом за счет наличия трансформато-s ра 4 обеспечивается гальваническая вярка нагрузки 13. Сравнительный анализ предлагаемого двухтактного трансформаторного усилите734пя мощности и известного показывает что за счет замены т|1аноформатора ниэкой частоты, рассчитанного на низшую частоту спектра усвливеюмого сигнала, импулыжым трансфо{ялатором, рассчитанным на частоту широтяо-импульсного преобразования, улучшакутся майсогабаритные показатели предлагаемого усили- теля.

ДВУХТАКТНЫЙ ТРАНСФОРл/1Атогаый УСИЛИТЕЛЬ мощнсх:1ти КЛАССА Д, содержащий двухтактный ключевой каскад, входы которого подключены к вькодам широтно-импульсного мооуляторв, источник вхбдного сигнала, соединеннь } с входом широтно-импульсного модулятора и управляющими входами двух ключей, фильтр нижних частот, трансформатор и нагрузку, отличающий - с я тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей, в него введен ДИОДНЫЙ мост, в одну та диагоналей которого включена вторичная обмотка транс форматора, а в другую - два последовательно включенных управляемых клкпа, общий вывод которых соединен с общим выводом фильтра нижних частот, причем к выходу фильтра подключена нагрузка, а вход фшьтра соединен со средним выводом вторичной обмотки трансформатора, первичная обмотка которого включена в g выходную цепь двухтактного ключевого каскада.