Усилитель мощности Советский патент 1985 года по МПК H03F3/20 

Изобретение относится к усилител ной технике и может.быть использовано для усиления по мощности напря жения низкой частоты. Целью изобретения является повышение надежиости усилителя мощности На фиг.1 представлена структурна электрическая схема усилителя мощно сти; на фиг.2 и 3 - временные диаграммы его работы. Усилитель- мощности содержит управляемый аттенюатор I, сумматор 2, аналого-цифровой преобразователь 3, блок 4 управления, цепь 5 обратной связи, ключевые усилители 6-9 мощности, источники 10-13 питания, двухпозициониые управляемые ключи 14-17, датчики 18-21 тока, двухтактные инверторы 22-25, управляемые ключи 26-29, шифратор 30. Усилитель работает следующим образом. Входнрй сигнал усилителя (см. фиг.2, диаграмма а) через управляемый аттенюатор 1 поступает на прямой вход сумматора 2, выходной сигнал которого преобразуется аналого-цифровым преобразователем 3 в двоичный многоразрядный код X. Код X преобразуется блоком 4 управления в многоразрядный параллельный код Y, каждый разряд которого используется для управления соответствукшщн ключевым усилителем 6-9 мощности. Код разбит на три группы. Первая группа разрядов .управляет двухтактными инверторами 22-25 (фиг.2 5, 6, 1-, и соответстве но) , вторая - двухпозиционными упра ляемьми ключами 14-17, третья - управляемыми ключами 26-29. Алгоритм преобразования кода X в код Y представлен в таблице. Каждьй ключевой усилитель 6-9 мощности формирует выходное импульсное напряжение (фиг.2 е ,:«, j, м ), амплитуда которого определяется величиной напряжения источника 10-13 питания соответствующего ключевого усилителя 6-9 мощности. Напряжение источников 10-13 питания выбирается пропорциональным весам двоичных разрядов кода X Полярность импульсов определяется знаком сигнала рассогласования между входным напряжением и напряжением от цепи 5 обратной связи (знаковым разрядом кода Х), а дпительность - текущим значением ко0X . Выходной сигнал усилителя Да (фиг.2 к) образуется путем алгебраического сложения выходных сигналов ключевых усилителей 6-9 мощности. При выходе из строя одного из двухтактных инверторов 22-25 шифратор 30 по сигналам с датчиков 1821 тока вырабатывает двоичный код Z , который переключает блок 4 управления на соответствующую программу формирования сигналов управления в аварийном режиме. Количество программ равно количеству каналов усилителя. Алгоритм преобразования кода X в код Y при отказах различных каналов (при различных значениях ко- . да 2 ) приведен в таблице. По выбранной программе отказавший инвертор 22-25 отключается от источника 10-13 питания двухпозицио.нным управляемым ключом 14-17, а его функции начинает выполнять двухтактный инвертор 22-25, формировавший ранее ступеньку выходного напряжения с максимальным шагом. Функциональная замена одного двухтактного инвертора 2225 другим осуществляется путем переключения на один шаг сигнгшов управления двухтактными инверторами 22-25 (см. фиг.З, диагр. б, в 1, д соответственно), ключами 26-29 и источников питания 10-13 : за счет формирования сигналов управления двухпозиционными управляемыми ключами 14-17. Например, при выходе из строя двухтактного инвертора 22 источник 10питания подключается двухпозиционным управляемым ключом 14 к двухтактному инвертору 23; источник 1I- к двухтактному инвертору 24 и т.д. Одновременно на входе двухтактного инвертора 23 формируется импульсная последовательность, ранее формировавшаяся для двухтактного инвертора 22, на входе двухтактного инвертора 24 - импульсная последовательность двухтактного инвертора 23 и т.д. Таким образом, ключевой усилитель 7 мощности начинает формировать напряжение, пропорциональное первому разряду кода X (фиг.3 ж); ключевой усилитель 8 мощности - второму (фиг.З -J-) и т.д., и суммарное выходное напряжение (фиг.З к) формируется с прежим шагом ступенчатого напряжения. 31 Наряду с переключением программ блока 4 управления, выходной код 2. шифратора 30 осуществляет управлени управляемым аттенюатором 1, уменьшая величину входного сигнала усилителя (см. фиг.З, диаг.р. ч - пунктирная линия) для исключения насьш ения выходного напряжения усилителя. Устройство-прототип характеризуется искажением формы выходного напряжения при отказе одного из инверторов, в то время как в предлагаемом устройстве, за счет сохранения шага формирования ступенчатого 15 тактных инверторов. 0. 4 выходного напряжения, его форма . остается прежней, Таким образом, за счет функциональной замены отказавшего двухтакт ого инвертора 22-25 и уменьшения величины входного сигнала, поступающего на аналого-цифровой преобразователь 3, нелинейные искажения выходного напряжения усилителя мощности увеличиваются незначительно, что по существу и обеспечивает его повьш1енную надежность, характеризуемую как уровень нелинейных искажений при отказе одного из двух

УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ, содержащий соединенные последовательно сумматор, аналого-цифровой преобразователь, блок управления и п ключевых усилителей мощности, каждый из которых содержит источник питания и двухтактный инвертор, первый и второй входы которого подключены к соответствующим выходам блока управления,, а первые и вторыевыходы соединены последовательно, причем первьй выход первого двухтактного инвертора первого ключевого усипителя мощности через цепь обратной связи подключен к первому входу сумматора и является первым выходом уси- лителя мощности, а второй выход Двухтактного инвертора п-го ключевого усилителя мощности является вторым выходом усилителя мощности, а также ri управляемых ключей, каждый из которых включен между выходами каждого двухтактного инвертора ключевого усилителя мощности, причем входы управления управляемых ключей подключены к соответствующим выходам блока управления, о т л ичающийся тем, что, с целью повьш1ения надежности, в него введены управляемый аттенюатор, шифратор и п двухпозиционшлх управляемых ключей, первые выходы которых соединены последовательно, причем второй выход п-го двухпозиционного ключа подключен к первому выходу первого двухпозициониого ключа, вход каждого двухпозиционного управляемого ключа подключен к выходу источника питания соответству(Я ющего двухтактного инвертора ключевого усилителя моЕЩости, входы уп- . равления двухпозиционных управляемых ключей подсоединены к соответt ствующим выходам блока управления, а первьш выход каждого двухпозиционto ного управляемого ключа через дато чик тока - к пшне питания двухтактГС ного инвертора каждого ключевого усилителя мощности, причем выходы о ю датчиков тока подключены к входам пшфратора, выход которого подключен к управляющим входам блока управл г ния и управляемого аттенюатора, сигнальный вход которого является входом усилителя мощности, а выход соединен с вторым входом сумматора.

0000 0001

0010 0011

+ +

0100

01 О 1

+ +

0110 + +

0001 1 1

+ + + 1000 1001

++ 1010

++ 1011

+ ++

11 00 1101

+ ++ 1110

+ ++

1 11 I

+ + ++ + - наличие сигнала управления на торах

+ +

+ +

+ +

+

+ +

+ +

+ + +

++ соответствукщих ключах и инвер111

+ + 000 001 + 010.

Продолжение таблицы

+ + + + +

4- ++ +

++ +

+ +

+ ++

+ +

22

i.1

пг

23

20J

ii

f

2

r®

I

25

s

I- I

.

г

в.

Ж:

а.

г- д

CL:

Ж

Г W