Устройство защиты от перегрузки усилителя мощности Советский патент 1982 года по МПК H03F3/26 H02H7/20 

(54) УСТЮЙСТВО ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕГРУЗКИ УСИЛИТЕЛЯ

12

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в различных усилителях мощности.

Известно устройство защиты от перегрузок усилителя мощности, сдвигающее рабочую5

точку усилителя так, чтобы усиление уменьшилось 1 .

Однако известное устройство имеет больщие нелинейные искажения.

Наиболее близким техническим решением 10 к предлагаемому является устройство защиты от перегрузки усилителя мощности, работающего на активно-индуктивную нагрузку в классах В или АВ, содержащее оконечный транзистор усилителя мощности, база которо- 15 го подключена к источнику входного сигнала и первому входу порогового устройства, коллектор - к источнику питания, а эмиттер - ко второму входу порогового устройства и через датчик тока к нагрузке и третьему вхо- 20 ду порогового устройства, состоящего из первого транзистора, коллектор которого подключен к электроду входного диода, другой электрод которого является первым входом порогового устройства, база - к резистору, 25

МОЩНОСТИ

второй вывод которого является вторым входом порогового устройства, и через первый нелинейный элемент - к общей щине, а эмиттер является третьим входом порогового устройства 2J.

Однако устройство имеет импульсы перенапряжения на выходе и его быстродействие мало.

Цель изобретения - исключение импульсов переиапряжения на выходе, обусловленных индуктивностью нагрузки, и повышение быстродействия.

Для достижения цели в пороговое устройство введены второй и третий транзисторы, второй нелинейный элемент, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой резисторы и первый и второй диодь;, при этом коллектор второго транзистора подключен к базе первого транзистора, эмиттер к эмиттеру первого транзистора, а база через первый резистор - к шине питания и через второй резистор - к эмиттеру первого транзистора, коллектор третьего транзистора связан через третий резистор с шиной питания и через второй нелинейный элемент, выполненный на 3 последовательно соединенных третьем и четвертом диодах, - к базе первого транзистора, эмиттер через первый диод к эмиттеру первого транзистора, через второй диод к общей шине и через четвертый резистор к базе третьего транзистора, а коллектор первого транзистора через пятый резистор подкл чен к базе третьего транзи- тора и через шесто резистор к шине питания. Причем между базой второго транзистора . и общей шиной включены параллельно соединенные седьмой резистор и первый ковденсатор, а между коллектором первого транзист ра и входным диодом - восьмой резистор. Кроме того, первый нелинейный элемент, включенный между базой первого транзистора и общей шиной, выполнен в виде после довательно соединенных пятого диода, стабилитрона и параллельно включенных девятого резистора и второго конденсатора. На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства на фиг. 2 - то же, вариант исполнения. Устройство защиты от перегрузки усилителя мощности, работающего на активно-инду тивную нагрузку в классах В и АВ, содержит оконечный транзистор 1, пороговое устройство 2, состоящее из первого; второго и третьего транзисторов 3-5, первого, второго, третьего, четвертого, пятого, шестого, седьмог и восьмого резисторов 6-13, первого конденсатора 14, входного диода 15, первого и второго нелине ньЫ элементов 16 и 17, первого и второго диода 18 и 19, резистора 20, при этом второй нелинейный элемент 17 состоит из третьего и четвертого диодов 21 22, а первый нелинейный элемент 16 - из пятого диода 23, стабилитрона 24, девятого резистора 25 и второго конденсатора 26, кроме того, устройство содержит датчик 27 тока, источник 28 входного сигнала, источник 29 питания и нагрузку 30. Устройство работает следующим образом. В основном положении первый транзистор 3 заперт и не оказывает влияния на работу усилителя со стороны цепи тока защиты. Если ток оконечного транзистора 1 достигает определенного значения, то напряжением датчика 27 тока отпирается первый транзистрр 3 в результате чего управляющий сигнал оконеч иого транэисгора 1 разделяется, чем предотвращается дальнейшее увеличение тока. Управляющее напряжение для первого транзистора распределяется между резистором 20 и первым нелинейным элементом 16. Состоящий из четвертого, пятого и шестого резисторов 9-11 делитель базы третьего транзисюра 5 расчитан таким образом, чтобы третий транзистор 5 был насыщен, пока первый транзистор 3 и входной диод is заперты. Второй Нелинейный элемент 17 заперт и коллектор третьего транзистора 5 отключается от базы первого транзистора 3. Если же в случае перегрузки первый транзистор 3 отпирается, то напряжение коллектора становится равным выходному напряжению, второй нелинейный элемент 17 становится проводящим и база первого транзистора 3 нагружается через третий резистор 8 большим напряжением (в размыкающем направлении), в результате чего третий транзистор 5 больше не запирается. При этом процессе опрокидывания выходное напряжение усилителя и его ток уменьшаются до нуля. Момент опрокидывания в случае перегрузки усилителя определяется делителем на четвертом и пятом резисторах 9 и 10. Опрокидывание происходит, так как эмиттер третьего транзистора 5 через второй диод 19 подключен к общей шине. Возвращение в основное положение - обратное опрокидывание - осуществляется вторым транзистором 4, причем выходное напряжение усилителя меняет полярность. Делитель базы на первом и втором резисторе 6 и 7 расчитывается таким образом, чтобы при нулевом выходном напряжении второй транзистор 4 находился на границе отпирания. Если в этом случае выходное напряжение отрицательно, то второй транзистор 4 отпирается больще, первый транзистор 3 запирается, и вследствие этого происходит обратное опрокидывание. Делитель на первом и втором резисторах 6 и 7 выбран так, чтобы коллекторный ток второго транзистора 4 устанавливался таким образом, чтобы При напряжении датчика 27 тока равном нулю, тройное опрокидывание схемы происходило при нулевом выходном напряжении. Это является условием того, что цепь тока защиты от перегрузки после включения усилителя без управления возвращается в основное положение. Первый диод 18 предотвращает запирание третьего транзистора 5 в отрицательном полупериоде выходного напряжения. В итоге третий транзистор 5 предотвращает появление положительных остроконечных имг пульсов и обеспечивает надежную работу оконечного транзистора 1 при бояьщой перегрузке. Если между базой второго транзистора 4 и общей шиной включен седьмой резистор J2, то к базе второго транзистора 4 в положительном полупериоде выходаого напряжения усилителя подключается запирающее, а в отрицательном полупериоде - пропускающее напряжение. Второй транзистор 4 в отрицатель59ном полупсриоде выходного напряжения от пирастся больше. Тем самым уменьшается отрицательное иыходное напряжение. Если второ транзистор 4 функционирует недостаточно бьь стро, то может возникнуть отрицательный игольчатый импульс. Для избежания этого при менен первый конденсатор 14, параллельно подключенный к седьмому резистору 12. Между коллектором первого транзистора 3 и катодом входного диода 15 включен восьмой резистор 13, в результате чего напряжение коллектор-эмиттер первого транзистора 3 уста навливается любой величины в его проводяще режиме. Первый нелинейный элемент 16 может быть образован из последовательного соединения пятого диода 23 и стабилитрона 24 и параллельного RC-звена, состоящего из девятого резистора 25 и второго конденсатора 26. Применение стабилитрона 24 исключает образованный при индуктивной перегрузке игольчатый импульс, так как стабилитрон 24 при небольшом выходном напряжении предотвращает уменьшение выходного тока. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет исключить импульсы перенапряжения на выходе и увеличить быстродействие схемы защиты, что способствует применению устройства при индуктивных нагрузках, как, например, излучатели звука с переменным фильтром. Формула изобретения 1. Устройство защиты от перегрузки усилителя мощности, работающего на активно-индук тивную нагрузку в классах В или АВ, содержащее оконечный транзистор усилителя мощности, база которого подключена к источнику входного сигнала и первому входу порогового устройства, коллектор - к источнику питания, а эмиттер - ко второму входу порогового устройства и через датчик тока к нагрузке и третьему входу порогового устройства, состоящего из первого транзистора, коллектор которого подключен к электроду входного диода, другой электрод которого является первым входом порогового устройства, 6 база - к резистору, второй вывод которого является вторым входом порогового устройства и через первый нелинейный элемент - к общей щине, а эмиттер является третьим входом порогового устройства, отличающееся тем, что, с целью исключения импульсов перенапряжения на выходе, обусловленных индуктивностью нагрузки, и повышения быстродействия, в пороговое устройство введены второй и третий транзисторы, второй нелинейный элемент, первый, второй, третий, четвертый, пятый и Шестой резисторы и первый и второй диоды, при этом коллектор второго транзистора подключен к базе первого транзистора, эмиттер к эмиттеру первого транзистора, а база через первый резистор - к щине питания и через второй резистор - к эмиттеру первого транзистора, коллектор третьего транзистора связан через третий резистор с шиной питания и через второй нелинейный элемент, выполненный на последовательно соединенных третьем и четвертом диодах, - к базе первого транзистора, эмиттер через первый диод к эмиттеру первого транзистора, через второй диод к общей шине и череэ четвертый резистор к базе третьего транэи1стора, а коллектор первого транзистора череэ пятый резистор подключен к базе третьего транзистора и через шестой резистор к шине питания. 2.Устрсжство по П; 1, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что между базой второго транзистора и общей щиной включены параллельно соединенные седьмой резистор и первый конденсатор, а между коллектором первого транзистора и входным даодом - восьмой резистор. 3.Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что первый нелинейный элемент, включенный между б1.зой первого транзистора и общей шиной, выполнен в виде последовательно соединенных пятого диода, стабилитрона и параллельно включенных девятого реэистора и второго конденсатора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Усилитель К224 УН 17 (СССР) - техннческие условия. . 2. Патент Великобританин № 1236449, кл. Н 3 Т, 1971 (прототип).

(риг.1

23