Высоковольтный усилитель мощности Советский патент 1990 года по МПК H03F3/26 

Изобретение относится к усилительной технике и может быть использовано в качестве высоковольтного усилителя электрических сигналов.

Целью изобретения является повышение надежности и КПД.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема высоковольтного усилителя моа ности.

Высоковольтный усилитель мощности содержит первый 1 и второй 2 транзисторы, первый 3 и второй 4 управляемые элементы защиты, выполненные на фототранзисторах оптронов 5 и б, первый 7, второй 8, третий 9 и четвертый 10 транзисторы, дифференциальный каскад 11, первая 12, вторая 13 и третья 14 шины, светодиоды 15 и 16 оптро- нов 5 и 6. .

Высоковольтный усилитель мощности работает следующим образом.

В отсутствии входного сигнала постоянные составляющие loi, 1о2 токов li, la свето- диодов 15 и 16 оптронов 5 и 6 задаются дифференциальным каскадом 11 так, чтобы обеспечить необходимые токи покоя первого 1 и второго 2 транзисторов, соответствующие выбранному режиму (А,В или АВ) их работы, и постоянную составляющую выходного напряжения Увыхо. Подача входного сигнала вызывает изменение токов li, la, перераспределение токов базы транзисторов 1 и 2 и изменение выходного напряжения усилителя Увых.

При линейности функции передачи базового тока транзисторов 1 и 2 токи их эмиттеров 1э1,1э2 линейно связаны с фототоками коллекторов фототранзисторов 3 и 4 сптронов 15 и 16 соответствен 10. Если функции передачи тока обоих оптронов линейны и мало отличаются друг от друга, что достигается соответствующим выбором пары оптронов, то 1э1, э2 также линейны относительно токов светодиодов 15 и 16 оптронов 5 и 6. При равенстве сопротивлений первого 7 и третьего 9 резисторов, коэффициентов передачи тока базы В транзисторов 1 и 2 и их работе в режиме В напряжение Уоых на нагрузке сопротивлением Z изменяется пропорционально приращению тока А1 h-la, причем коэффициент передачи оконечного каскада Н составляет

ли

вых ,

ABRZ

где А - коэффициент передачи тока оптронов 5 и 6 с учетом наличия резисторов 8 и 10,

Если во всем диапазоне изменения Z беспечить выполнение ZB R, а для форирования токов li, 2 использовать диф.- еренциальный каскад 11с линейным.

преобразованием напряжения в ток с круизной К, то с учетом В выходное напряжение и ток нагрузки 1н пропорциональны входному напряжению усилителя, причем о коэффициенты передачи с его входа по напряжению Ни и току Hi составляют Hu2i-AKR; Hi -AKR/Z. Коэффициент полезного действия высоковольтного усилителя мощности определяется режимом работы двухтактного

оконечного каскада на транзисторах 1 и 2, причем предварительный каскад, выполненный на дифференциальном каскаде 11, питается от низковольтного источника напряжения, что способствует повышению

КПД и надежности.

Возрастание тока нагрузки выше допустимого значения вызывает соответствующее увеличение тока 1э1 или 1э2, при этом возрастает база-эмиттерное напряжение

фототранзистора оптрона 5 или 6 соответственно, который, открываясь, ограничивает ток перегружаемого транзистора. В результате повышается надежность работы усилителя при значительной емкости нагрузки

и при кратковременных перегрузках.

Необходимо отметить, что при включении усилителя сначала должно подключаться питание дифференциального каскада 11, а затем - питание оконечного, каскада на

транзисторах 1 и 2. Отключение должно производиться в обратной последовательности.

Для стабилизации характеристик в высоковольтном усилителе мощности могут

применяться цепи отрицательной обратной связи.

в примере выполнения усилителя использована цепь параллельной отрицательной обратной связи п-о напряжению на

резистивном делителе.

Формула изобретения Высоковольтный усилитель мощности, содержащий первый и второй транзисторы, первый и второй управляемые элементы защиты,.первый, второй, третий и четвертый резисторы и дифференциальный каскад, входм которого являются входами высоковольтного усилителя мощности, коллектор первого транзистора соединен с первой шиной источника питания, подключена к первому выводу первого резистора-и к выходу первого управляемого элемента защиты, вход которого соединен с эмиттером

леЬвого транзистора и с первым выводом втс роге резистора, второй вывод второго реаистора соединен с общим выводом пер- BOI о управляемого элемента защиты и с коллектором второго транзистора и является вы (одом высоковольтного усилителя мощности, база второго транзистора подключена к первому выводу третьего резистора и к вы коду второго управляемого элемента за- иу ты, вход которого соединен с змиттером вт(рого транзистора и с первым выводом че вертого резистора, второй вывод четвер- TOI о резистора соединен с общим выводом второго управляемого элемента защиты и с вт( |рой шиной источника питания, отличаю

щ и и с я тем, что, с целью повышения надежности и КПД, первый и второй управляемые элементы защиты выполнены на фототранзисторах оптронов, причем базы, эмиттеры и коллекторы фототранзисторов являются соответственно входами, общими выводами и выходами соответствующих управляемых элементов защиты, светодиоды оНтронов подключены в прямом смещении соответственно между выходами дифференциального каскада и третьей шиной источ ника питания, вторые выводы первого и третьего резисторов подключены соответственно к первой шине источника питания и к коллектору второго транзистора.

Изобретение относится к радиоэлектронике. Цель изобретения - повышение надежности и КПД. Цель достигается за счет гальванической развязки двухтактного оконечного каскада на первом и втором транзисторах 1, 2 одинаковой структуры от предварительного дифференциального каскада 11 с помощью оптронов 5, 6. При превышении допустимого тока нагрузки фототранзистор соответствующего оптрона 5 или 6 открывается, ограничивая базовый ток транзистора 1 или 2, обеспечивая защиту оконечного каскада при перегрузке или значительной емкости нагрузки. 1 ил.