Ключевой усилитель мощности Советский патент 1988 года по МПК H02M7/538 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания систем радиотехники, автоматики и вьтислительной техники.

Целью изобретения является повьше- ние К1Щ,

На чертеже приведена схема ключевого усилителя мощности, ; Ключевой усилитель мощности содержит силовой транзистор 1, вспомогат . цельный транзистор 2, дополнительный транзистор 3, регулирующие контуры на

10

области насыщения переводится, в режим, соответствующий границе активной области, ток эмиттера транзистора 2 ограничивается, а глубина насыщения транзистора 1 уменьшается, В свою очередь, увеличение тока через диод 7 увеличивает падение напряжений на нем, что приводит к увеличению прямого тока через диоды 4, 5 и уменьшает ток базы транзисто ра 3 При увеличении тока эмиттера транзис тора 3 увеличивается напряжение на его база - эмиттерном переходе, увеДиодах 4-7 и вспомогательный источ- 15 личивается ток через диоды 4, 5 и 8 напряжения с вьшодами 9-11. уменьшается ток базы транзистора 3.

области насыщения переводится, в режим, соответствующий границе активной области, ток эмиттера транзистора 2 ограничивается, а глубина насыщения транзистора 1 уменьшается, В свою очередь, увеличение тока через диод 7 увеличивает падение напряжений на нем, что приводит к увеличению прямого тока через диоды 4, 5 и уменьшает ток базы транзисто ра 3. При увеличении тока эмиттера транзист тора 3 увеличивается напряжение на его база - эмиттерном переходе, увеличивается ток через диоды 4, 5 и уменьшается ток базы транзистора 3.

Изобретение относится к электротехнике и м,6, использовано при проектировании вторичных источников питания. Цель - повьшение КПД. Устр-во содержит силовой 1 и вспомогательный 2 транзисторы. Эмиттер дополнительного транзистора 3 соединен с базой вcпoмoгafeльнoгo транзистора 2 и диодом 7. При подаче положительного потенциала на эмиттер силового транзистора 1 относительно базы дополнительного транзистора 3 все транзисторы активно заперты. При изменении полярности управляющего напряжения через переход база - эмиттер дополнительного транзистора 3 протекает ток управления. Чем больший ток протекает через базу силового транзистора 1, тем больше напряжение смещения его ба за - коллекторного перехода, что увеличивает прямой ток через диоды 6 и 7 и уменьшает ток базы вспомогательного транзистора 2. За счет регулирую щего действия токов через диоды 4-7 силовой транзистор 1 работает в режиме насьш1ения с регулируемой глубиной насьпцения, а вспомогательный 2 и дополнительный 3 транзисторы работают на границе области активного режима. 1 3.п. ф-лы, 1 нл. ffi й IND сд со б f

; В устройство между коллектором И базой силового транзистора 1 после- ;)1овательно подключен вспомогательный Источник 8 напряжения (первым 9 и 20 Йторым 10 вьдаодами) и вспомогательный Транзистор 2, база которого через два Последовательно соединенных диода 6, 7 подключена к коллектору силового транзистора 1) причем для получения нового качества - увеличения Коэффициента усиления без увеличения Мощности источника 8 при одновремен- feoM увеличении КПД - источник 8 снаб25

В результате действия двух после них механизмов транзистор 3 из обла ти насыщения переводится на границу активной области.

Таким образом, при подаче положи тельного управляющего сигнала на ба ЗУ транзистора 3 ключевой усилитель мощности переходит в проводящее сос тояние и напряжение источника- питания прикладьшается к нагрузке.

За счет регулирующего действия т ков через диоды 4-7 транзистор 1 работает в режиме насыщения с регул

35

40

.ен дополнительным выводом 11, соеди 30 руемой глубиной насьш;ения, а тран- ненным через дополнительный транзистор 3 с базой вспомогательного транзистора 2 база дополнительного тран- |эистора 3 через первый 4, второй 5 И третий 6 диоды соединена с коллектором силового транзистора 1, а база вспомогательного транзистора 2 - через четвертый диод 7 - с общей точкой диодов 5 и 6.

Ключевой усилитель мощности работает следующим образом.

Пусть управляющий сигнал обеспечивает положительный потенциал на эмиттере силового транзистора 1, В этом случае все три транзистора 1-3 активно заперты.

При изменении полярности управляю- щего сигнала через переход база - эмиттер транзистора 3 начинает про- текать ток управления. Еще большие токи начинают протекать через база - эмиттерные переходы транзисторов 2 и 1. Чем больший ток протекает через базу транзистора 1, тем больше напря45

50

зисторы 2 и 3 - на границе области активного режима, В этом режиме опт мально используются усилительные свойства транзисторов и .схема имеет улучшенные по сравнению с составным усилителем частотные характеристики переключения. При изменении тока на

.грузки токи баз Транзисторов соотве ственно меняются.

При изменении полярности управля щего сигнала транзисторы 3, 2, 1 пе реходят в область отсечки, а их управляющие переходы оказьшаются ак тивно запертыми, В дальнейшем проце сы повторяются.

Ток, потребляемый от источника 8 насьщ;ающего напряжения по вьгооду 9, более чем на порядок превосходит то потребляемый от источника В по допо нительному выводу. Для современных кремниевых приборов напряя ение насы

щающего источника достаточно иметь пределах 1-2 В, При применении в ка честве вспомогательного транзистора

жение смещения его база - коллектор- jg известного составного транзистора потребовалось бы напряжение 2-4 .В, падение напряжения на указанном вспомогательном транзисторе увеличилось бы примерно в два раза, а следовательно.

ного перехода, что приводит к увели чению прямого тока через диоды 6 и 7, а это уменьшает ток базы транзистора 2. В результате Транзистор 2 из

0

5

В результате действия двух последних механизмов транзистор 3 из обласг ти насыщения переводится на границу активной области.

Таким образом, при подаче положительного управляющего сигнала на ба-. ЗУ транзистора 3 ключевой усилитель мощности переходит в проводящее состояние и напряжение источника- питания прикладьшается к нагрузке.

За счет регулирующего действия токов через диоды 4-7 транзистор 1 работает в режиме насыщения с регули

руемой глубиной насьш;ения, а тран-

зисторы 2 и 3 - на границе области активного режима, В этом режиме оптимально используются усилительные свойства транзисторов и .схема имеет улучшенные по сравнению с составным усилителем частотные характеристики переключения. При изменении тока нагрузки токи баз Транзисторов соответственно меняются.

При изменении полярности управляющего сигнала транзисторы 3, 2, 1 переходят в область отсечки, а их управляющие переходы оказьшаются активно запертыми, В дальнейшем процессы повторяются.

Ток, потребляемый от источника 8 насьщ;ающего напряжения по вьгооду 9, более чем на порядок превосходит ток, потребляемый от источника В по дополнительному выводу. Для современных кремниевых приборов напряя ение насыщающего источника достаточно иметь в пределах 1-2 В, При применении в качестве вспомогательного транзистора

известного составного транзистора потребовалось бы напряжение 2-4 .В, падение напряжения на указанном вспомогательном транзисторе увеличилось бы примерно в два раза, а следовательно.

уменьшился бы коэффициент полезного действия,

В предложенном ключевом усилителе общая мощность источника 8 практически не увеличивается.

Для защиты управляющих переходов транзисторов 2, 3 и уменьшения времени выключения силового транзистора 2 параллельно управляющим переходам транзисторов 2, 3 могут быть включены обратные диоды,

f

Формула изобретения

1,Ключевой усилитель мощности, содержащий силовой транзистор, эмиттер которого присоединен к .первому вход- и выходному вьтоду, а коллектор к второму выходному выводу и первому выводу вспомогательного источника напряжения, второй вьшод которого подключен к коллектору вспомогатель0

5

0

него транзистюра, эмиттер которого присоединен к базе силового транзистора, а база вспомогательного транзистора подключена к эмиттеру дополнительного транзистора, база которого подключена к второму входному выводу и через последовательную цепь из первого, второго и третьего диодов соединена с коллектором силового транзистора, отличающий с я тем, что, с целью повышения КПД, вспомогательный источник напряжения снабжен дополнительным выводом, подключенным к коллектору дополнительного транзистора, эмиттер которого соединен через введенный четвертый диод с точкой соединения второго и третьего диодов,

2,Усилитель мощности по п,1, о т - ли чающийся тем, что управляющие переходы вспомогательного и дополнительного транзисторов шунтированы обратными диодами.