Ключевой усилитель мощности Советский патент 1976 года по МПК H03F3/26 

(54) КЛЮЧЕВОЙ УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ

1

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в силовых преобразователях.

Известен ключевой усилитель мощности с согласующим трансформатором на входе, содержащий, по меньшей мере, одну пару силовых транзисторов, каждый из которых соединен с вспомогательным транзистором по схеме составного транзистора с использованием токового трансформатора, первичная обмотка которого включена последовательно с нагрузкой, а вторичные включены между базами и эмиттерами соответствующих силовых и вспомогательных транзисторов.

Однако известный ключевой усилитель имеет низкий КПД и коэффициент усиления по мощности.

Цель изобретения - повыщение КПД и коэффициента усиления по мощности за счет снижения динамических и статических потерь. Для этого к каждому составному транзистору присоединена, по меньшей мере, одна пара вторичных обмоток согласующего трансформатора, причем одна из них через резистор подключена между базами силового и вспомогательного транзисторов, а вторая - одним выводом подключена к базе силового транзистора, эмиттер которого подключен через встречно включенный, по отношению к управляющему переходу данного транзистора, диод к другому выводу вторичной обмотки.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема предложенного усилителя.

Ключевой усилитель мощности содержит составные транзисторы 1 и 2, 3 и 4, 5 и 6, 7 и

8,каждый из которых соответственно представляет собой силовой 2, 4, 6 или 8 и вспомогательный 1, 3, 5 или 7 транзисторы, соединенные при помощи токовых трансформаторов

9,10, первичная обмотка которых включена последовательно с нагрузкой 11; вторичные обмотки трансформаторов включены между

базами и эмиттерами соответствующих силовых и вспомогательных транзисторов. Управляющий блок 12 соединен с первичной обмоткой согласующего трансформатора 13, по крайней мере одна пара вторичных обмоток

которого присоединена к каждому составному транзистору 1 и 2, 3 и 4, 5 и 6, 7 и 8, причем одна из них через резистор 14 подключена между базами силового 2, 4, 6, 8 и вспомогательного 1. 3, 5, 7 транзисторов, а вторая -

одним выводом подключена к базе силового транзистора 2, 4, 6, 8, эмиттер которого подключен через встречно включенный по отношению к управляющему переходу данного транзистора диод 15 к другому выводу вторичпой обмотки. Диоды 16 служат для уменьшения мощности потребляемой от цепей управления. Резисторы И в цепях управления служат для ограничения базовых токов.

Ключевой усилитель мощности работает следующим образом.

Если открыты составные транзисторы 1, 2 и 7, 8, а транзисторы 3, 4 и 5, 6 закрыты, то полярности напряжений на элементах схемы обозначены на чертеже. При этом вспомогательный транзистор, например 1, открыт суммой напряжений на вторичной обмотке трансформатора 9 и на верхней вторичной обмотке согласующего трансформатора 13. Напряжение на вторичной обмотке трансформатора 9 практически равно входному напряжению силового транзистора 2. Транзистор 2 открыт коллекторным током вспомогательного транзистора 1 и находится в режиме насыщения. Вспомогательный транзистор, например 3, закрыт суммой напряжений на вторичной обмотке трансформатора 9 и на верхней вторичной обмотке согласующего трансформатора 13. Силовой транзистор 4 заперт напряжением на нижней вторичной обмотке согласующего трансформатора 13.

Указанное состояние схемы сохраняется до тех пор, пока не произойдет изменение полярности управляющего напряжения. При этом выключение составного транзистора 1, 2 происходит с некоторой задержкой, обусловленной рассасыванием неосновных носителей в базах этих транзисторов. Однако в течение указанного интервала времени включение составного транзистора 3, 4 произойти не может, так как напряжение на обмотках токового трансформатора 9 знака не изменяет и, следовательно, в управляющей цепи транзистора 3 действует отрицательная обратная связь. Изменение полярности напряжения на обмотках токового трансформатора 9, а следовательно, и включение составного транзистора 3,

4 может произойти лищь после выхода силового транзистора 2 из режима насыщения, что исключает протекание через транзистор сквозных токов короткого замыкания. После изменения полярности управляющего сигнала схема переходит в другое квазиустойчивое состояние, в котором открыты составные транзисторы 3, 4 и 5, 6, а транзисторы 1, 2 и 7, 8 закрыты. После этого процессы в схеме повторяются.

При этом величина управляющего напряжения должна быть достаточной лищь для включения вспомогательных транзисторов 1,4, 5, 7 при минимальном коллекторном токе.

Формула изобретения

Ключевой усилитель мощности с согласующим трансформатором на входе, содержащий, по меньщей мере, одну пару силовых транзисторов, каждый из которых соединен с вспомогательным транзистором по схеме составного транзистора с использованием токового трансформатора, первичная обмотка которого включена последовательно с нагрузкой, а вторичные включены между базами и эмиттерами соответствующих силовых и вспомогательных транзисторов, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и коэффициента усиления по мощности за счет снижения динамических и статических потерь, к каждому составному транзистору присоединена, по меньшей мере, одна пара вторичных обмоток согласующего трансформатора, причем одна из них через резистор подключена между базами

силового и вспомогательного транзисторов, а вторая - одним выводом подключена к базе силового транзистора, эмиттер которого подключен через встречно включенный, по отнощению к управляющему переходу данного

транзистора, диод к другому выводу вторичной обмотки.