Усилитель мощности Советский патент 1983 года по МПК H03F3/26 

Изобретение относится к усилит ль ным устройствам и может быть использовано в качестве выходного усилителя мощности в следящих системах. Известен усилитель мощности, содержащий управляющий транзистор и транзистор динамической нагрузки, включенные последовательно по постоянному току, при этом между эмиттером транзистора динамической нагрузки, который является выходом усилите ля мощности, и коллектором управляющего транзистора включен диод, а к соответствующей шине источника питания подключен одним выводом резистор смещения, другой вывод которого соединен через первый резистор с базой транзистора динамической нагрузки и непосредственно с эмиттером первого дополнительного транзистора,коллектор которого подключен к базе тран зистора динамической нагрузки и коллектору управляющего транзистора 1 Однако известный усилитель мОцноо ти обладает низким коэффициентом полезного действия (кпд) и не позволяет обеспечить защиты от токов короткого замыкания. Цель изобретения - повышение КПД усилителя и защита от токов короткого замыкания. Указанная цель достигается тем, что в усилителе эмиттер транзистора динамической нагрузки соединен с ЗОЙ второго дополнительного транзистора, эмиттер которого соединён с6 средней точкой резистивного делителя, а коллектор - с базой первого дополнительного транзистора и через второй резистор - с соответствующей шиной источника питания. На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого усилителя мощности. Устройство содержит управляющий транзистор 1, транзистор 2 динаМичес- гай нагрузки, первый дополнительный транзистор 3, второйдополнительный транзистор 4, диод 5, резистор 6 смещения, первый и второй резисторы 7 и 8 и резистивный делитель 9. Усилитель мощности работает следующим образом, В нормальном режиме, когда сопротивление нагрузки RH / При запертом управляющем транзисторе 1 транзистор 2 динамической нагрузки открыт коллекторным током первого дополнительного транзистора 3, откр того коллекторным током второго дополнительного транзистора 4, Коллек . торный ток второго дополнительного транзистора 4 определяется эквивалентным сопротивлением резистивного делителя 9 и выходным напряжением усилителя, так как потенциал эмитте ра второго дополнительного транзистора 4 приблизительно равен выходно му напряжению. Так как база транзис тора 2 соединена с коллектором чере переход коллвктор- эмиттер первого дополнительного транзистора 3 и резистор б, то даже при полностью открытом первом дополнительном транзи торе 3 потенциал коллектора транзис тора 2 выше потенциала его базы на величину Псщения напряжения на резисторе б и поэтому он далек от нас щения и его усилительные свойства сохраняются на достаточно высоком уровне, что не требует дополнительн увеличивать ток смещения, как в известном усилителе. В то же время пер вый дополнительный транзистор 3 мо жет находиться в насыЕцении. В этом случае максимальное выходное напряжение в предлагаемом усилителе будет выше, чем у известного, на вели чину, paBHsno входному напряжению пе вого дополнительного транзистора 3. При поступлении сигнала на базу управляющего транзистора 1 последний начинает открываться и часть тока ,смещения ответвляется в его коллектрр, уменьшая тем самым ток базы транзистора 2. Выходное напряжение начинает уменьшаться, в связи с чем уменьшается ток резистивного делителя 9, и, соответственно, ток коллектора второго дополнительного тран зистора 4, уменьшается ток базы первого дополнительного транзистора. 3 и, как следствие, уменьшается ток смещения, т.е. с уменьшением выходного напряжения ток смещения также уменьшается. Б предлагаемом усилителе теоретический КПД по току равен 99%, что на 1% меньше, чем у прототипа для точки максимального выходного напряжения. При учете КПД по напряжению общий максимальный КПД усилителя 0,836, что выше, чем у прототипа (0,82). Только в окрестностях точки максимального выходного напряжения для прототипа последний имеет несколько больший КПД по току, а на большей части динамической характеристики у предлагаемого усилителя коэффициент полезного действия выше, чем у прототипа. Особенно это заметно при малых значениях выходного напряжения, когда КПД прототипа по току стремится к О, а КПД предлагаемого З силителя остается близок кЮО. Если по каким-либо причинам начнет уменьшаться сопротивление нагрузки и достигнет значения, когда ток смещения не может больше поддерживать на выходе усилителя требуекюго напряжения, оно умены11ится,что. в свою очередь, вызовет дальнейшее уменьшение выходного напряжения и т.д.,. пока на выходе усилителя напряжение не станет равным нулю. В связи с этим ток коллектора транзистора 2 станет равньш нулю, т.е. произойдет 3адата его от выхода из Л строя. Так происходит защита усилите-, ля при уменьшении нагрузки, если последняя включена между выходом усилителя и средней точкой источника питания или выходом усилителя и минусом источника питания, В этом случае закрывается первый и второй дополнительные транзисторы. ЕСЛИ нагрузка включена между выходом усилителя и плюсом источника питания, то, несмотря на то, что первый дополнительный транзистор 3, задаюпшй ток Смещения и второй дополнительный транзистор 4 будут открыты, транзистор 2 динамической нагрузки также не выйдет из строя, так как он будет закрыт обратным напряжением, возникающим на диоде 5, т.е. транзистор 2 динамической нагрузки защи- . аден от выхода из строя при уменьшении нагрузки и коротком замыкании нагрузки при любом способе ее включения. Формула изобретения Усилитель мощности, содержащий управл юидай транзистор и транзистор Динамической нагрузки, включенные последовательно по постоянному току, при этом между эмиттером транзистора динамической нагрузки, который является выходом усилителя мсэдности, и коллектором управляющего транзистора включен диод, а к соответствующей шине источника питания подключен одним выводом резистор смещения, другой вывод которого соединен через первый резистор с базой транзистора динамической нагрузки и непосредственно с эмиттером первого дополнительного транзистора, коллектор которого подключен к базе транзистора динамической нагрузки и коллектору управлякяцего транзистора, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента цолезного действия и защиты ot токов короткого замыкания, эмиттер транзистора динамической нагрузки соединен с базой второго дополнительного транзистора, эмиттер которого связан со средней точкой резистивного делителя, а коллектор, г. с базой первого дополнительного транзистора и через второй per зистор с соответствующей шиной источ1шка питания.

Источники инфО{М4ации, принятые во внимание при .экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 1 520б90,кл.Н 03 Р 3/26,1973{прототип;