Усилитель с адаптивной широтно-импульсной модуляцией Советский патент 1983 года по МПК H03F3/217 

Изобретение относится к радщотех-; йике и может использоваться в радиотехнических устройствах большой и средней мощности, например в гидроакустических установках, громкоговорящих устройствах, регуляторах напряжения . .

Известен усилитель с адаптивной ширЬтно-имйульсной модуляцией (iffiiM), содержащий последовательно соединенные источник сигнала, блок вычитания и релейный элемент, ключевой усилитель мощности, нижних частот, нагрузку и цеш обратной связи, вход которой подключен к нагрузке, а выход - к второму входу блока вычитания . tl.

Однако известному устройству свойственны существенные потери на переключение.

Цель изобретения - повышение КПД.

Указанная цель достигается тем, что в усилитель с адаптивной широтно-импульснс модуляцией введены расширитель длительности импульсов в 2 раз, где М 1,2,3,..., и блок распределения импульсов, а ключевой усилитель мощности и фильтр нижних частот выполнены 2 -канальными,причем первый вход блока распределения.

имшульсов соединен с выходом-релейного элемента через расширитель длительности импульсов в ,2 раз, а второй вход - иепосредствеяно, каждый выход блока распределения импульсов связан через последовательно соединенные ключевой усилитель мсжаности и фильтр нижних частот с нагрузкой. /

Кроме того, блок распределения

10 импульсов выполнен на N счетных триггерах и на ( -2) элементах совпадения, причем счетные триггеры включены прследовательно так. Что вход первого счетного триггера соединен

15 с вторым входом блока распределения импульсов, а вход кгикдого последующего счётного триггера - с перВЕЛ4 выходом предьедущего счётного триггера , первый вход блока распределения

20 импульсов соедшнен с первыми входами первых двух элементов совпадения, вторые входы которых связаны с соответствующими выходами первого счетного триггера, каждый выход первого,

25 второго и последукхцих элементов совпадения -соединен с одним из входов двух элементов совпадения, вторые входы которых связаны с разными выходами срртветствукндах счетных триг30геров, а овободюде выходы элементов совпадения соединены с выходами блока распределения импульсов. На чертеже показана структурная электрическая схема предлагаемого устройства. Усилитель с адаптивной широтноимпульсной модуляцией содержит источник 1 сигнала, блок 2 вычитания, релейный элемент 3, расширитель 4 дл тельности импульсов в 2 раз, блок 5 распределения импульсов, содержащий N счетных триггеров 6, () элементов совпадения 7-1,72, 7з,..., 7гл канальный ключевой усилитель 8 мощности, содержащий 2 ключе вых усилителей 8-, ,8 ,.. .82 мощностей 2 -канальный фильтр 9 нижних частот, содержащий 9-i,92,. . .9 j/ цепь 10 обратной связи, нагрузку 11. Усилитель мощности с широтно-импульсной модуляцией работает следующим образом. В зависимости от состояния счетны триггеров 6 к выходу релейного злеме та 3 через расширитель 4 длительности импульсов в 2 раз подключен один из каналов 2 -канального ключевого -iусилителя 8 мощности. Пусть при превышении входным сигналом источника i сигнала с нагрузки 11, прошедшего цепь 10 обратной связи, релейный эле мент 3 включается. Вследствие этого напряжение на нагрузке 11 начинает возрастать с постоянной времени, определяемой соответствующим каналом 2- -канального фильтра 9 нижних частот под действием напряжения ключево го усилителя 8 мощности этого канала После превышения выходным сигналом цепи 10 обратной связи входного напряжения источника 1 сигнала; на величину гистерезиса релейного элемента 3 он выключается и через некоторо время, определяемое расширителем 4 длительности импульсов, выключается соответствующий канал 2 -канального ключевого усилителя 8 мощности, вследствие чего напряжение на нагруз ке 11 спадает. Таким образом, очередной канал 2 -канального ключевого усилителя 8 мощности включается по очереди, что приводит к понижению частоты переключений в каждом из них в N раз по сравнению с одноканальным ключевым усилителем мощности. Это приводит к°понижению потерь на переключение при одинаковой выходной мощности и числе мощных транзисторов ключевых усилителей мощности в предлагаемом устройстве по сравнению с прототипом в N раз. Расширитель 4 длительности импуль сов Необходим дляобеспечения полного использования 2 -канального ключе вого усилителя 8 мощности и дает возможность при необходимости всем каналам 2 -канального ключевого усилителя 8 мощности включаться одновременно, что устраняет длительвде паузы в работе каждого канала 2 канального ключевого усилителя 8 мощности в отдельности, которые имели бы место без применения, расширителя 4 дпи тельности импульсов. Формула изобретения 1.Усилитель с адаптивной широтноимпульсной модуляцией (ШИМ ), содержащий последовательно соединенные ис- точник сигнала,, блок вычитания и релейный элемент, ключевой усилитель мощности, фильтр нижних частот, нагрузку и цепь обратной связи, вход которой подключен к нагрузке, а выход - к второму входу блока вычитания, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, в него введены рааииритель длительности импульсов в 2 раз, где N 1,2,3,.., и блок распределения импульсов, а ключевой усилитель мощности и фильтр нижних частот выполнены 2 -канальными, причем первый вход блока распределения .импульсов соединен с выходом релейного элемента через расширитель длительности импульсов в 2 раз, а второй вход - непосредственно, каждый выход блока распределения импульсов соединен через последовательно соединенные ключевой усилитель мощности и фильтр нижних частот с нагрузкой. 2.Усилитель с адаптивной широтноимпульсной модуляцией по п. 1, отличающийся тем, чт,о, блок распределения импульсов выполнен на N счетных триггерах и на () элементах совпадения, причем счетные триггеры включены последовательно так, что вход первого счетного триггера соединен с вторым входом блока распределения импульсов, а вход каждого последующего счетного триггера - с первым выходом предыдущего счетного триггера, первый вход блока распределения импульсов соеди нен с первыми входами первых двух элементов совпадения, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами первого счетного триггера, каждый выход первого, второго и последующих элементов совпадения соединен с одним из входов двух элементов совпадения, вторые входы которых соединены с разными выходами соответствующих счетных триггеров, а свободные выходы элементов совпадения связаны с выходами блока распределения импульсов. Источники информации, принятые во.внимание при экспертизе 1. Патент США 40414411, кл. Н 03 F 21/00, 1977 (прототип).