Двухтактный усилитель мощности с защитой от перегрузки Советский патент 1977 года по МПК H03F3/26 H02H7/20 

1

Изобретение относится к радиотехнике и касается двухтактных усилителей мощности с защитой от перегрузки.

Известен двухтактный усилитель мощности, в котором для ограничения выходного тока короткого замыкания в цепь питания плечевого усилителя, работающего по схеме эмиттерного повторителя, включен дополнительный усилитель, проводимость которого изменяется в зависимости от выходного напряжения с помощью управляющего усилителя 1.

Однако такой усилитель имеет значительный выходной ток короткого замыкания, который может быть не мепьще максимального выходного тока в динамическом режиме и зависит от разброса параметров дополнительного и управляющего усилителей, вследствие этого значительная мощность рассеяпия в транзисторах плечевых усилителей приводит к резкому снижению надежности.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является двухтактный усилитель мощности с защитой от перегрузки, содержащий в каждом плече основиой усилительный каскад, в цепь питания которого включен дополнительный усилительный каскад 2.

Такой усилитель имеет высокий уровень ограничения тока короткого замыкания, соответствующий максимальному выходному

току в динамическом режиме. Следствие этого - значительная мощность рассеяния i транзисторах при перегрузке.

Цель изобретения - уменьшение мощности рассеяния за счет ограничения выходного тока короткого замыкания.

Для этого в двухтактном усилителе мощности ;с защитой от перегрузки, содержащем в каждом плече основной усилительный каскад, в депь питания которого включен дополнительный усилительный каскад, между входом дополнительного усилительного каскада каждого плеча введена нелинейная цепь, выполненная на последовательно соединенных первом резисторе, первом и втором диодах и втором резисторе, причем место соединения диодов через конденсатор подключено к выходу соответствующего основного усилительного каскада, а место соединения первого диода и первого резистора через последовательно соединенные третий диод и третий резистор подключено к выходу дополнительного усилительного каскада противоположного плеча.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема двухтактного усилителя мощности с защитой от перегрузки.

Нредложенный усилитель мощности содержит в каждом плече основной усилительный каскад 1, в цепь питания которого включен дополнительный усилительный каскад 2,

меладу входом и выходом последнего каждого плеча введена нелинейная цепь, выполненная на последовательно соединенных первом резисторе 3, первом и втором диодах 4, 5 и втором резисторе 6, причем место соединения диодов 4, 5 через конденсатор 7 подключено к выходу соответствующего основного усилительного каскада 1, а место соединения первого диода 4 и первого резистора 3 через последовательно соединенные третий диод 8 и третий резистор 9 подключено к выходу дополнительного усилительного каскада 2 противоположного плеча. Кроме того, между источниками питания 10 каждого плеча и выходом соответствующего дополнительного усилительного каскада 2 включены резисторы 11, на выходе усилителя включен выходной трансформатор 12, а на входе-входной трансформатор 13, во вторичную цепь которого включен источник смещения 14.

Предложенный усилитель мощности работает следующим образом.

В статическом режиме источником смещения 14 задаются токи покоя основных усилительных каскадов 1, которые проходят соответственно через резисторы И. Дополнительные усилительные каскады 2 не имеют начального смещения и закрыты.

В динамическом режиме выходным напряжением основных усилительных каскадов 1 вызывается иеременный ток через конденсаторы 7, чем достигается управление проводимостью дополнительных усилительных каскадов 2. Например, для верхнего плеча иеременный ток при работе основного усилительного каскада 1 проходит через конденсатор 7, диод 5 и резистор 6, образуя входной ток дополнительного усилительного каскада 2. Последний при этом открывается, щунтируя резистор 11, поэтому переменный ток основного усилительного каскада 1 проходит через дополнительный усилительный каскад 2 к источнику питания 10; Когда основной усилительный каскад 1 верхнего плеча закрыт (при работе основного усилительного каскада 1 нижнего плеча), переменный ток конденсатора 7 замыкается через диод 4 и резисторы 3, 11 к источнику питания 10. Таким образом, в динамическом режиме в каждом плече при работе основного усилительного каскада 1 дополнительиый усилительный каскад 2 открыт, причем выбором сопротивлений резисторов 3, 6 обеспечивается режим насыщения дополнительного усилительного каскада 2, когда основной усилительный каскад 1 закрыт, то закрыт и соответствующий дополнительный усилительный каскад 2.

Диоды 8 в статическом режиме имеют иулевое смещение, а в динамическом режиме- небольщое обратное смещение, поэтому цепи: резистор 9, диоды 4, 5 не проводят тока и не влияют на режим усилителя.

При коротком замыкании на выходе усилителя часть токов работающих основных усилителей 1 проходит через резисторы 11

вследствие ограниченной проводимости дополнительных усилительных каскадов 2, так как переменное напряжение на выходах основных усилительных каскадов 1 отсутствует. Например, для основного усилительного каскада 1 верхнего плеча переменный ток через конденсатор 7 определяется только изменением напряжения на резисторах 11 и 3. С ростом тока работающего основного усилительного каскада 1 увеличивается падение напряжения на сопротивлении резистора 11, в результате чего уменьшается напряжение питания основного усилительного каскада 1 и он переходит в режим насыщения, при котором обеспечивается ограничение сигналов на входе основного усилительного каскада 1. Падение напряжения на сопротивлении резистора 11 может достигать значения, близкого напряжению источника питания 10. При этом другой основной усилительный каскад 1 закрыт, и падение напряжения на соответствующем сопротивлении резистора 11 определяется током через диод 8, резисторы 3 и 6. Диод 8 верхнего плеча закрыт прилолсенным к нему обратным напряжением (вследствие падения напряжения на резисторе И), поэтому тока через резистор 9 нет. Падением напряжения на сопротивлении резистора 3 нижнего плеча диод 4 закрывается, что предртвращает заряд коиденсатора 7, когда основной усилительный каскад 1 нижнего плеча закрыт, т. е. не работает. В результате при работе основного усилительного каскада 1 нижнего плеча, когда он открывается для соответствующего полупериода усиливаемого входного сигнала, разрядный ток конденсатора 7 оказывается резко ограниченным или отсутствует. Последнее означает, что дополнительный усилительный каскад 2 остается практически закрытым при работе основного усилительного каскада 1 этого плеча, поэтому за счет быстрого роста напряжения на резисторе 11 происходит быстрое насыщение транзисторов основного усилительного каскада 1 и эффективное ограничение сигнала. Аналогично обеспечивается ограничение сигнала и для верхнего плеча.

Выбором сопротивлений резисторов 9 изменять величину выходного тока короткого замыкания усилителя. Так, уменьшением этих сопротивлений можно добиться практически отсутствия тока на выходе усилителя при коротком замыкании усилителя. Благодаря этому практически отсутствует нагрев транзисторов усилителя за счет мощности рассеяния в режиме короткого замыкания выхода.

Формула изобретения

Двухтактный усилитель мощности с защитой от перегрузки, содержащий в каждом плече основной усилительный каскад, в цепь питания которого включен дополнительный усилительный каскад, отличающийся тем, что, с целью уменьшения мощности рассеяния за счет ограничения выходного тока короткого замыкания, между входом и выходом дополнительного усилительного каскада каждого плеча введена нелинейная цепь, выполненная на последовательно соединенных первом резисторе, первом и втором диодах и втором резисторе, причем место соединения диодов через конденсатор подключено к выходу соответствующего основного усилительного каскада, а место соединения первого диода и первого резистора через последовательно соединенные третий днод и третий резистор подключено к выходу дополнительного усилительного каскада противоположного плеча.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе изобретения:

1.Авторское свидетельство СССР №370705, кл. Н 03F3/20, 11.05.71.

2.Патент ФРГ № 1283908, кл. 21а2 18/08, 28.11.68 (прототип).