Импульсный усилитель мощности Советский патент 1984 года по МПК H03F3/38 

I11 Изобретение относится к импульсной технике и предназначено для использования в -импульсных регуляторах электропривода и в преобразователях напряжения. .Известен импульсный усилитель мощности, содержащий источник управляющего сигнала, коммутирующий транзистор с резисторньтм датчиком тока в силовой цепи и блоком защиты от коротких замыканий и перегрузок на выходе TI. Недостатками известного устройст ва являются- сложность и низкая . надежность защиты, так как защита в известных схемах срабатывает в функции тока нагрузки, а не по мгновенному току транзисторов. Ток короткого замыкания в известных усилителях мощности, а также пусковой ток, существенно превосходят максимальный ток нагрузки в нормальном режиме работы, и это может привести к выходу устройства из строя при пуске или длительном коротком замыкании на выходе . Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является импульсный усилитель мощности, содержащий источник управляющего сигнала, коммутирующий транзистор, резисторный датчик тока, пороговый элемент и ключ, выход которого подключен к источнику управляющего сигнала и вхо ду коммутирующего транзистора, в силовую цепь которого включен резисторный датчик тока, выход которого подключен к входу порогового элемен та, выход которого подключен к входу ключа С23. Недостатками известного устройства являются сложность и низкая надежность элементов защиты. Цель изобретения - упрощение усилителя мощности и повышение его надежности путем ограничения амплитуды тока коммутирующего транзистора. Поставленная цель достигается тем, что в импульсный усилитель мощности, содержащий источник управляющего сигнала, коммутирующий транзистор, резисторный датчик тока, пороговый элемент и ключ, выход которого подключен к источнику управляющего сигнала и входу коммутирующего транзистора, в силовую цепь которого включен, первый рез1:стор резисторного датчика тока, выход которого подключен ко входу порогового элемента, выход которого соединен со входом ключа, введен источник стабилизированного напряжения, а пороговый элемент и ключ объединены и вьшолнены на первом и втором транзисторах разного типа проводимости, причем -., второй транзистор того же типа проводимости что и коммутирующий транзистор, база каждого из транзисторов соединена с коллектором другого,эммитер первого .транзистора соединен со входом коммутирующего транзистора, эммитер второго транзистора соединен с общей шиной, базы первого транзистора соединена через дополнительный резистор с источником, стабилизированного напряжения, а база второго - с выходом второго резистора резис- орного датчика тока. На чертеже показана принципиальная схема предлагаемого устройства. Импульсный усилитель мощности включает в себя источник 1 управляющего сигнала, коммутирующий транзистор 2, который может быть, например, выполнен составным с форсирующей цепью 3 на входе, резисторный датчик 4 тока, на двух резисторах 5 и 6, стабилизирующий конденсатор 7, ключ на первом транзисторе 8, пороговый элемент на втором транзисторе 9, резистор 10 дополнительный источник 11 стабилизированного напряжения, элемент 12 н агрузки, причем источник 1 управляющего сигнала соединен со входом коммутирующего транзистора 2 через форсирующую цепь 3,в силовую цепь коммутирующего транзистора включен резисторный датчик 4, к выходу которого подключены коллектор первого транзистора 8, базы второго транзистора 9 и конденсатор 7, резис тор 10 включен между источником 11 и соединенными базой первого транзистора 8 и коллектором второго транзистора 9, эммитер которого соединен с общей шиной, эммитер первого транзистора соединен с источником 1 . Устройство работает следующим образом. Источник 1 обеспечивает ключевой режим работы коммутирующего тр.анзистора 2 с активным его запиранием в паузе через внутреннее сопротивл.ение источника 1 . Импульсы тока через коммутирующий транзистор 2, как правило, имеют линейно нарастающую форму пилы. Такую же форму имеет выходной сигнал резисторного датчи31ка 4 тока. Переменный .резистор 6 и конденсатор 7 осуществляют интегрирование переднего фронта сигнала датчика 4 тока, исключая помехи, во никающие при коммутации транзистора ра 2 от сквозных токов и паразитной индуктивности резисторного датчика 4 тека. Второй транзистор типа работает при номиналь ной нагрузке усилителя в активном режиме, его коллекторный ток имеет пилообразную форму. Однако первый транзистор 8, на входе которого срав ниваются пилообразный сигнал, создаваемый вторым транзистором, и зталонный сигнал от источника П, запер При перегрузках и коротких замыканиях на выходе импульсного уси лителя мощности увеличивается пилообразный сигнал на входе первого транзистора () if и происходит его отпирание. Триггер, образованный транзисторами 9,8, срабатывает за счет положительной обратной связи и замыкает вход коммутирующего транзистора 2. Так как напряжение на триггере, образованном маломощными транзисторами 8 и 9 разной проводимости, меньше порогового уровня отпирания коммутирующего транзистора 2, то последний надежно заперт. Одновременно триггер на тран зисторах 8 и 9 щзштирует выход источника I управляющих импульсов и за счет этого сохраняет свое состояние. При снятии входного импульса с коммутирующего транзистора 2, т.е. в паузе между управляющими импульсами, триггер, образуемый транзисторами 8 и 9, восстанавливается и размыкает вход коммутирующего транзис4tтора 2. Таким образом, к началу но- . вого периода триггер на транзисторах 8 и 9 находится в исходном состоянии и переводит коммутирующий транзистор 2 в случае мгновенной перегрузки в режим отсечки. Конденсатор 7 исключает автоколебания схемы защиты с низкой частотой и обеспечивает стабильность величины тока ограничения. Поэтому в случае перегрузки триггер работает с частотой источника 1 и лишь при полном коротком замыкании может перейти на более низкую частоту. Плавность перехода вольт-амперной характеристики в режим стабилизации тока важна для обеспечения параллельной работы нескольких .усилителей мощнос-ти на общую нагрузку. Практические испытания лабораторного макета импульсного усилителя мощности в составе однотактного преобразователя напряжения, работающего с частотой 24 кГц, показали, что ток срабатывания защиты ICP-З короткого замыкания 1 при изменении температуры от до 50°С изменяются не более, чгм на 10% от первоначального значения. Приращение тока 41 I j - ICP. 3 при переходе в режим короткого замыкания составило не более 10% от .s то вполне достаточно для реализации защиты. Не наблюдалось увеличения потерь мощности в элементах усилителя мощности по сравнению с нормальным режимом. Таким образом, предложенное решение позволяет весьма простыми средствами повысить надежность и упростить схему импульсного усилителя мощности без ухудшения др.,тих его показателей.

даШУЛЬСНЫЙ. УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ, содержащий источник управляющего сигнала, коммутирующий транзистор, резисторный датчик тока, пороговый элемент и ключ, выход которого подключен к источнику управляющего сигнала . и входу коммутируняцего тран-зистора, в силовую цепь которого включен первый резистор резисторного датчика тока, выход которого подключен к входу порогового элемента, выход которого соединен с входом ключа, отличающийся тем, что, с целью упрощения уст{)ойства и повышения его надежности, в него введен источник стабилизированнс.го напряжения, а пороговый элемент и ключ объединены и выполнены на первом и втором транзисторах разного типа проводимости, причем второй транзистор того Же типа о проводимости, ,что и коммутирующий резистор, база каждого из транзисторов соединена с коллектором другого, эммитер первого транзистора соединен с входом коммутирующего транзистора, эммитер второго транзистора соединен с общей шиной, база первого транзистора соединена через дополнительный резистор с источником стабилизированного напряжения, а база второго - с выходом второго резистора резисторного датчика тока.