Ключевой усилитель мощности Советский патент 1975 года по МПК H03F3/00 

1

Изобретение относится к области электротехники, касающейся проблем преобразования и регулирования электрической энергии.

Составной транзистор при всех его преимуществах в отношении возможности выполнения в малом объеме имеет существенный недостаток, заключающийся в том, что в нем сложно достигнуть режима насыщения силовых транзисторов.

Изобретение может широко применяться при решении проблемы комплексной миниатюризации устройств преобразования и регулирования электрической энергии, которая в настоящее время решается в электротехнической, радиотехнической, электронной и других областях промышленности. Технической задачей в предлагаемом изобретении является построение универсального ключа постоянного тока, имеющего малые потери, высокий коэффициент усиления и не имеющего деталей, ке поддающихся миниатюризации.

Эта задача решается за счет широкого применения составного транзистора.

Однако известные схемы имеют ряд существенных недостатков.

В них практически отсутствует возможность осуществить активное запирание транзисторов. Автоматический запуск и выключение в них не осуществляются без наличия дополнительного довольно сложного управляющего устройства.

При высокочастотных коммутациях имеется такой момент, когда суммарный ток баз равен

нулю и на нагрузке появляются импульсы помех, исключить которые без ухудшения динамических свойств ключа не удается.

Предлагается схема ключевого усилителя мощности свободных от указанных педостатков. Схема базируется на использовании па|зы составных транзисторов, имеющих единый токоограничивающий трансформатор, работающий на высокой частоте. Отличительное свойство схемы состоит в

том, что в ней автоматически изменяется входная характеристика составного транзистора, что обеспечивает исключение указанных недостатков.

Конструктивно это достигается за счет того,

что базы силовых транзисторов соединяются между собой через встречно включенные управляющие переходы вспомогательных транзисторов и согласно включенные вторичные обмотки токоограничивающего трансформатора, а источник управляющих сигналов присоединяется к базе силового транзистора через последовательно соединенные управляющий переход вспомогательного транзистора и одну пз указанных вторичных обмоток.

Схема предлагаемого ключевого усилителя мощности приведена на чертеже.

В состав схемы входят силовые транзисторы 1, 2, вспомогательные транзисторы 3, 4 и токоогракичивающий трансформатор 5.

При поступлении управляющего сигнала с плюсом на базу приоткрываются транзисторы 1, 2, 3, 4. Пусть из-за неоднородности характеристик через транзистор 1 пойдет несколько больщий ток, чем через транзистор 2. При этом на обмотках трансформатора 5 наводится напряжение с плюсом на началах, обозначенных точками.

Напряжение на обмотке 6 вычитается из напряжений на управляющих переходах транзисторов 1 и 3, а напряжение на обмотке 7 суммируется с напряжениями на управляющих переходах транзисторов 2 и 4. В результате весь управляющий ток идет через базу транзистора 3, а весь ток нагрузки через эмиттер транзистора 1.

После насыщения сердечника трансформатора 5 сигнал управления наведет на обмотке 6 плюс на конце. Суммарное входное падение напряжения левого по схеме составного транзистора начнет расти, а у правого составного транзистора - падать. Ток базы транзистора

3будет уменьшаться, а ток базы транзистора

4увеличиваться. Напряжение на обмотках трансформатора 5 изменит полярность. Силовой транзистор 2 перейдет в область глубокого насыщения и будет пропускать весь ток нагрузки. В дальнейшем процессы повторяются до тех пор, пока не изменится сигнал управления. Выключение усилителя мощности принципиально не отличается от выключения обычного составного транзистора. Обеспечивается активное запирание каждого из транзисторов. Надежное возбуждение обеспечивается самим управляющим сигналом. Отсутствуют моменты времени (в открытом состоянии), когда бы суммарный базовый ток равнялся нулю. Размеры сердечника минимальны и не зависят от частоты коммутации тока нагрузки.

Предмет изобретения

Ключевой усилитель мощности, содержащий

по меньшей мере пару силовых транзисторов, каждый из которых соединен с вспомогательным транзистором по схеме составного транзистора, с использованием трансформатора, первичная обмотка которого включена последовательно с цепью нагрузки, а вторичная обмотка включена последовательно с силовой цепью вспомогательного транзистора, отличающийся тем, что, с целью увеличения к.п.д. и коэффициента усиления по мощности

при уменьшенных габаритах трансформатора, вторичные обмотки указанного трансформатора включены между базами и эмиттерами соответствующих силовых и вспомогательных транзисторов, причем, если к базе одного силового транзистора вторичная обмотка присоединена началом, то к базе другого транзистора другая вторичная обмотка упомянутого трансформатора присоединена концом.

ЬУ

-4Jv,A.,---. .

f

j

Uu