Усилитель низкой частоты Советский патент 1987 года по МПК H03F3/26 

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к усилителям низкой частоты с питанием, зависимым от уровня сигнала, может быть использовано для работы в устройствах с высокоомной нагрузкой.

Цель изобретения - увеличение выходной мощности.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема усилителя низкой частоты; на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений на коллекторах транзисторов усилителя низкой частоты.

Усилитель низкой частоты содержит два транзистора 1 и 2, выходной трансформатор 3, управляющий трансформатор 4, первый

10

дополнительный выигрыщ в КПД за счет снижения потерь в коммутаторе.

Потери в коммутаторе складываются из двух компонентов. Первый - это потери, связанные с конечной скоростью коммутации, т.е. с пребыванием транзисторов ключей в активно.м режиме в моменты коммутации. Второй - потери, связанные с остаточным напряжением на транзисторах.

Величину потерь определяет в большой степени второй компонент ввиду того, что частоты коммутации невысоки (для усилителей низкой частоты, как правило, не боль5 и второй 6 диоды, первый 7 и второй 8 ре- 15 ш 5 пГц), и время пребывания ключа в зисторы, первый 9 и второй 10 коммутаторы,открытом состоянии много больше времени

Для

нагрузку 11, блок 12 источников питания (Е,, Е2,...,Е„).

Усилитель низкой частоты работает следующим образом.

Во время положительной полуволны на- 20 пряжения усиливаемого сигнала работает транзистор 1 одного плеча, на вход управления первого коммутатора 9 подается положительное напряжение через первый диод 5, пропорциональное напряжению сигнала. 25

При достижении напряжения на входе управления первого коммутатора 9 заданных значений, происходит поочередное подключение источников питания к работаюшей полуобмотке.

Во время отрицательной полуволны на- 0 пряжения сигнала на входе управления первого коммутатора 9 напряжение равно нулю, ключи закрыты, к верхней полуобмотке приложено напряжение источника EI.

К коллектору другого транзистора (неработающего плеча) приложена сумма на- 35 коллектор транзистора одного плеча котопереключении. Для многих транзисторов линия граничного режима близка к прямой, а насыщенный транзистор можно приближенно заменить сопротивлением насыщения гн ; отсюда мощность потерь

Р -

IH - 1 I ,

где I - среднее значение тока, протекающего через транзистор.

Из этого соотнощения видно, что мощность потерь на транзисторах ключей возрастает пропорционально квадрату протекающего тока, а увеличение выходной мощности осуществляется без увеличения токов коллекторов транзисторов выходного каскада, без увеличения токов ключей.

Формула изобретения

Усилитель низкой частоты, выполненный по двухтактной схеме на транзисторах.

пряжений источника питания EI и напряжения сигнала, индуцируемого в неработающей полуобмотке (фиг. 2).

При 1 1, это напряжение равно

икэ Е| -(- ЕП

Величина напряжения EI, может быть порядка единиц вольт, т.е. ,

следовательно, пренебрегая EI, для ориентировочного расчета можно записать

Um« Е„ Укэ ;

сравнивая это соотношение с аналогичным для известного устройства. Очевидно, что использование транзисторов по напряжению улучщается практически в два раза.

Максимальная мощность, отдаваемая в нагрузку

Р и КЗ макс1нмакс и макс .

Следовательно, в предлагаемом усилителе есть возможность повысить почти в два раза выходную мощность за счет увеличения напряжения источников питания.

Кроме того, увеличение напряжения источников питания дает незначительный

40

рого соединен с одним выводом первичной обмотки управляющего трансформатора и с одним выводом первой первичной полуобмотки выходного трансформатора, другой вывод которой соединен с выходом первого коммутатора, коллектор транзистора другого плеча соединен с одним выводом второй первичной полуобмотки выходного трансформатора, при этом соответствующие выводы вторичной обмотки с заземленной средД5 ней точкой управляющего трансформатора подключены соответственно к анодам первого и второго диодов, катод первого диода соединен с входом управления первого коммутатора и через первый резистор с общей шиной, входы первого коммутатора под50 ключены к соответствующим выводам блока источников питания, отличающийся тем, что, с целью увеличения выходной мощности, введены второй коммутатор и второй резистор, а управляющий трансформатор снабжен дополнительной первичной обмоткой, один

55 вывод которой соединен с коллектором транзистора другого плеча, а другой вывод - с другим выводом второй первичной полуобмотки выходного тансформатора и с выхо

дополнительный выигрыщ в КПД за счет снижения потерь в коммутаторе.

Потери в коммутаторе складываются из двух компонентов. Первый - это потери, связанные с конечной скоростью коммутации, т.е. с пребыванием транзисторов ключей в активно.м режиме в моменты коммутации. Второй - потери, связанные с остаточным напряжением на транзисторах.

Для

коллектор транзистора одного плеча котопереключении. Для многих транзисторов линия граничного режима близка к прямой, а насыщенный транзистор можно приближенно заменить сопротивлением насыщения гн ; отсюда мощность потерь

Р -

IH - 1 I ,

где I - среднее значение тока, протекающего через транзистор.

Из этого соотнощения видно, что мощность потерь на транзисторах ключей возрастает пропорционально квадрату протекающего тока, а увеличение выходной мощности осуществляется без увеличения токов коллекторов транзисторов выходного каскада, без увеличения токов ключей.

Формула изобретения

Усилитель низкой частоты, выполненный по двухтактной схеме на транзисторах.

0

рого соединен с одним выводом первичной обмотки управляющего трансформатора и с одним выводом первой первичной полуобмотки выходного трансформатора, другой вывод которой соединен с выходом первого коммутатора, коллектор транзистора другого плеча соединен с одним выводом второй первичной полуобмотки выходного трансформатора, при этом соответствующие выводы вторичной обмотки с заземленной сред5 ней точкой управляющего трансформатора подключены соответственно к анодам первого и второго диодов, катод первого диода соединен с входом управления первого коммутатора и через первый резистор с общей шиной, входы первого коммутатора под0 ключены к соответствующим выводам блока источников питания, отличающийся тем, что, с целью увеличения выходной мощности, введены второй коммутатор и второй резистор, а управляющий трансформатор снабжен дополнительной первичной обмоткой, один

5 вывод которой соединен с коллектором транзистора другого плеча, а другой вывод - с другим выводом второй первичной полуобмотки выходного тансформатора и с выходом второго коммутатора, входы которого подключены к соответствующим выводам блока источников питания, вход управления

Btoporo коммутатора соединен с катодом второго диода и через резистор с общей щи- ной.

Изобретение относится к радиотехнике и обеспечивает увеличение выходной мощности. Усилитель содержит два транзистора (Т) 1 и 2, выходной трансформатор 3, управляющий трансформатор 4, диоды 5 и 6, резисторы 7 и 8, коммутаторы 9 и 10, нагрузку 11, блок 12 источников питания. Во время положит, полуволны напряжения усиливаемого сигнала работает Т 1, на вход управления коммутатора 9 положит, напряжение проходит через диод 5. При достижении управляющим напряжением заданных значений происходит поочередное подключение коммутатором 9 источников питания к работающей полуобмотке. Во время отрицат. полуволны напряжения сигнала управляющее напряжение на коммутаторе 9 равно нулю и к верхней полуобмотке приложено напряжение источника ЕЬ К коллектору неработающего Т прикладывается сумма напряжения источника питания EI и напряжения сигнала, индуцируемого в неработающей полуобмотке. Увеличение выходной мощности достигается введением коммутатора 10, резистора 8 и дополнительной первичной обмотки управляющего трансформатора 4. 2 ил. Цй «. W,: Ч psr 4i ч.л5

2Jr St