Мостовой усилитель с защитой от перегрузки Советский патент 1987 года по МПК H03F1/52 

со сх

ел

Изобретение относится к области радиотехники и предназначено,, в частности, для усиления мощности Сигналов звуковых частот.

Известны мостовые усилители с защитой от перегрузки, содержащие датчики состояния и управляемые ключи

Недостатком данного устройства является недостаточно высокая надежность защиты.

Наиболее близким техническим решением, к предложенному является мостовой усилитель с защитой от перегрузки, содержащий два двухтактных усилительных каскада, каждый из которых выполнен на первом и втором транзисторах разной структуры, в, цепи базового смещения которых включены вентиль и источник тока, причем пер вый транзистор каждого двухтактного усилительного каскада снабжен датчиком тока .и датчиком напряжения, подключенными к управляющему входу, регулирующего элемента, -первый вывод которого соединен с базой первого транзистора того же двухтактного усилительного каскада. . Недостатком известного устройства, является невысокая надежность защиты в связи с большой мощностью рассеяния на усилительных элементах.

Цель изобретения - повьшение на-. дежности защиты путем уменьшения мощности рассеяния транзисторов.

Поставленная цель достигается тем что в мостовом усилителе с защитой от перегрузки, содержащем два двухтактных усилительных каскада, каждый из которых выполнен на первом и втором транзисторах разной структуры, в цепи базового смещения которых включены вентиль и источник тока, причем первый транзистор каждого двухтактного усилительного каскада снабжен датчиком тока и датчиком напряжения, подключенными к управляющему входу регулирующего элемента, первый вывод которого соединен с базой первого транзистора того же двухтактного усилительнрго каскада, каждый второй вывод регулирующего элемента одного двухтактного усилительного каскада соединен с базой второго транзистора другого двухтактного.усилительного ка скада.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема мостового усилителя с защитой от перегрузки.

Предложенный мостовой усилитель содержит первый и второй транзисторы 1 и 2 одного двухтактного усилительного каскада, первый и второй тран зисторы 3 и А разной структуры дру.гого двухтактного усилительного касг када, нагрузку 5 вентили 6, 7 и источники тока 8, 9 цепей базового смещения транзисторов усилительных каскадов, датчики тока- 10, 11 ,датчики напряжения 12, 13, регулирующие элементы 14, 15.

Предложенный мостовой усилитель работает следующим образом.

. Предположим, что в рассматриваемый момент времени на входе одного двухтактного усилительного каскада (транзисторы 1, 2) действует положи.тельньй сигнал, а на входе другого двухтактного усилительного каскада (транзисторы 3, 4) отрицательный. : При этрм усиленный по току сигнал проходит по последовательной цепи: первый транзистор 1 - датчик тока 10 нагрузка 5 - второй транзистор 4, а ;второй транзистор 2 и первый транзистор 3 в это время закрыты.

На датчике тока 10 создается пря:мое напряжение смещения, приложенное к входу регулирующего элемелта 14, являющегося, по существу, датчиком состояния первого транзистора 1.

Черезцепь датчика напряжения 12 в это время протекает ток, обратно пропорциональный напряжению U), первого транзистора 1 и создающий запирающее смещение для транзистора регулирующего элемента 14.

В цепи датчика напряжения 12, подключенного к входу регулирующего элемента 14, протекает ток, величина кото.рого обратно пропорциональна напряжению U|jj первого транзистора 1. Т.е. при номинальном размахе входного сигнала U минимально, что соответствует максимальному выходному току датчика напряжения.

Правильный выбор элементов схемы защиты заключается в том, чтобы при номинальной нагрузке усилителя выходной ток регулирующего элемента 14 был равен нулю, а при появлении заданной перегрузки - достаточен для срабатывания защиты.

Результирующий управляющий сигнал на входе регулирующего элемента 14 в номинальном режиме усилителя находится ниже порога срабатывания, при перегрузках возрастает выше порога, открывая транзистор ре.гулирующего элемента 14 и создавая в его коллекторной цепи ток, соответствующий закону изменения мощности рассеяния первого транзистора 1. Регулирующие элементы 14, 15 открываются только при перегрузке тран зисторов усилителя выше допустимых значений по току и мощности рассеяния, создавая перекрестное запирание (отсечку тока) вторых транзисторов 2 и 4 путем подачи на входы последних сигналов запирания. В результате срабатывания защиты происходит отсечка тока,возбуждающего вторые транзисторы 2 и 4, и, следовательно, ограничение тока нагрузки. В то же время входное напряжение сигнала на первых транзисторах 1 и 3 не искажается, т.е. предоконеч ный усилитель - источник сигнала воз буждения не испытывает добавочной нагрузки от схемы защиты. Это происходит за счет отсечки тока в вентилях 6, 7. Таким образом, в результате используемого перекрестного шунтирования входов вторых транзисторов 2 и 4, возбуждаемых синхронно, но противофазно, достигается автоматическое запирание вентилей 6 и 7 цепей смещения плеч моста, приводящее к ограничению выходного тока при перегрузках, к ограничению мощности, .рассеиваемой . усилительными элементами моста, а также (так как происходит частичная отсечка тока возбуждающего сигнала) уменьшение нагрузки 5 источника входного сигнала относительно прототипа, независимо от его внутреннего сопротивления.. Надежность мостовогоусилителя с такой защитой существенно возрастает Вследствие улучшения точности .ее работы в облегченных условиях, так как ток регулирующих элементов протекает не в цепи нагрузки, а навстречу вход,ному току возбуждения, ограничивая его величину. .

МОСТОВОЙ УСИЛИТЕЛЬ С ЗАЩИТОЙ ОТ ПЕРЕГРУЗКИ, содержащий два двух тактных усилительных каскада, каждый из которых выполнен на первом и втором транзисторах разной структуры, в цепи базового смещения которых включены вентиль и источник тока, причем первый транзистор каждого двухтактного усилительного каскада снабжен датчиком тока и датчиком напряжения , подключенными к управляющему входу регулирующего элемента, первый вьшод которого соединен с базой первого транзистора того, же двухтактного усилительного каскада, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повьшения надежности защиты путем уменьшения мощности рассеяния транзисторов, каждый второй вьтод регулирующего, злемента одного двухтактного усилительного каскада соединен :с базой второго транзистора другого о двухтактного усилительного каскада. (Л