Усилитель мощности Советский патент 1989 года по МПК H03F3/20 

Siai

VI

5,, N

ON N

N

N

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к усилителям мощности работающим в режимах В, АВ, С,и может быть использовано для усиления сигналов низкой частоты.

Цель изобретения - увеличение КПД при работе на комплексную нагрузку

На фиг. 1 представлена структурна электрическая схема предложенного усилителя мощности; на фиг. 2 - временная диаграмма работы устройства.

Усилитель мощности содержит двухтактный каскад 1, выполненный на транзисторах 2 и 3 разной структуры, нагрузку 4, в каждом плече которого N первых диодов 5..5, вторых диодов 6,, 6, ., первьт ключей 7,, 7. . вторых ключей 8, 8,, ..., 8, допол нительный диод 9, дополнительный клю 10, многоуровневый компаратор 11 напряжения, блок 12 питания.

На фиг. 2, q кривая 1 .соответствует напряжению в нагрузке, кривая 2току в нагрузке, кривая 3 - напряжению на коллекторе транзистора. На фиг. 2,. 5 кривая 1 соответствует напряжению коллектор-эмиттер транзистора для усилителя без нулевой и отри- дательной ступеней питающих напряже- няк-t кривая 2 - для предложенного технического решения. Штриховкой показана площадь, определяющая тепловые потери в первом и во втором слу- чаях.

В предлагаемом устройстве, ключи 6-8 и 10 могут быть выполнены, например, на транзисторах, многоурорне- вые компараторы напряжений представ- ляют собой систему компараторов, сигнальные входы которых объединены, а блок 12 питания содержит двухпо- лярные источники питания с разными по уровню питающими напряжениями.

Устройство работает следующим образом.

Работа двухтактного каскада 1 это го усилителя от известного отличается только включением питающих напряжений при комплексном характере нагрузки. Сдвиг по фазе между током и напряжением приводит к тому, что во время работы транзистора 2 (на фиг.2 q интервал времени t...t) напряжение на нагрузке принимает отрицательные значения в моменты времени, когда ток не совпадает по фазе с напряжением. В зти моменты времени

для снижения остаточного напряжения включаются источники питания с противоположной данному плечу полярностью питающего напряжения и источник с напряжением питания, равным нулю. Характерно, что переход на источники с другой полярностью напряжения осуществляется без изменения направлени тока нагрузки. Это связано с тем, что эти источники работают На заряд не отдают, а потребляют энергию. Тем самьш реализуется принцип рекуперации энергии: при работе На заряд конденсаторы фильтров источников питания заряжаются, а затем при работе другого плеча разряжаются. Энергия, потребляемая от источника при этом, снижается. Введение общей (нулевой) и отрицательных ступеней питающих напряжений позволяют снизить потери, что наглядно показано на фиг, 2,5. Пороги срабатывания многоуровневого компаратора 11 устанавливаются таким образом, чтобы к коллекторам транзисторов двухтактного каскада в любой момент времени было приложено мини- мальное из напряжений источников, превышающее напряжение в нагрузке на величину, необходимую для того, чтобы транзисторы находились в активном режиме.

На фиг. 2,q приведены кривые, соответствующие току (кривая 2), напряжению {кривая 1) в нагрузке 4 и напряжению на коллекторах транзисторов 2 и 3 (кривая 3) для случая индуктивной нагрузки с cos Lf 0. Напряжение в нагрузке опережает по фазе ток на 90°. Транзистор двухтактного каскада открывается в момент времени t, закрывается в момент времени t. Напряжение в нагрузке изменяется за этот интервал времени от максимума до минимума. На фиг. 2,5 кривая 1 соответствует остаточному напряжению на транзисторах для известного усилителя, кривая 2 - для предлагаемого устройства. Штриховкой показана площадь, соответствующая мощности потерь ДЛЯ , первого и второго случаев.

Таким образом, предложенный усилитель мощности обеспечивает более высокий КПД при работе на комплексную нагрузку. Формула изобретения

Усилитель мощности, содержащий двухтактный каскад, выполненный на

5-15

Т ранзисторах разной структуры с нагрузкой в общей цепи, N источников питания отрицательной полярности различных по уровню, N источников питания положительной полярности различных по уровню, при этом в каждом плече двухтактного каскада включено N первых диодов, многоуровневый компаратор, сигнальный вход которого соединен с одним выводом нагрузки, другой вывод которой соединен с обще шиной, опорные входы - с выводами N источников питания соответственно, а выходы - с входами управления N-1 первых ключей соответственно, о т - ли чающийся тем, что, с целью увеличения КПД при работе на комплексную нагрузку, в каждом плече двухтактного каскада введены дополнительный диод и дополнительный ключ вхбд управления которого соединен с , соответствующим выходом многоуровнеult) nt)

Ш)

0068 6

вого компаратора напряжения, а также N вторых диодов, N-й первый ключ и N вторых ключей, при этом одноименные выводы N первых диодов, N вторых диодов и дополнительного диода каждого плеча объединены и подключены к коллектору транзистора данного плеча, каждый другой вывод диода через

0

0

соответствующий ключ соединен с выводом соответствующего источника питания данного плеча, а другой вывод дополнительного диода через дополнительный ключ соединен с общей шинрй источников питания, при этом вход каждого из N первых ключей данного плеча объединен с входом каждого из N вторых ключей противоположного плеча, а эмиттеры транзисторов двухтактного каскада объединены и подключены к соответствующему выводу нагрузки.

Фиг. 2

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - увеличение КПД при работе на комплексную нагрузку. Усилитель мощности содержит двухтактный каскад 1, выполненный на транзисторах 2 и 3 разной структуры, и нагрузку 4. Каждое плечо каскада 1 включает диоды 5, 6 и 9, ключи 7, 8 и 10, многоуровневый компаратор 11 напряжения и источники питания блока питания 12. При работе каскада 1 на комплексную нагрузку 4 сдвиг по фазе между током и напряжением приводит к тому, что во время работы транзистора 2 напряжение на нагрузке 4 принимает отрицательные значения в моменты , когда ток не совпадает по фазе с напряжением. В эти моменты для снижения остаточного напряжения включаются источники питания с противоположной данному плечу полярностью питающего напряжения и источник с нулевым напряжением питания. При этом переход на источники с другой полярностью напряжения осуществляется без изменения направления тока нагрузки. Введение общей (нулевой) и отрицательных ступеней питающих напряжений позволяет снизить потери. 2 ил.