CN107800390A - 一种逆e类功率放大电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及功率放大电路领域，提供了一种逆E类功率放大电路。本逆E类功率放大电路，包括：第一扼流圈电感LRFC、第一电感L1、第一MOS管M、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3以及负载，所述第一扼流圈LRFC的一端与电源连接，第一扼流圈LRFC的另一端与第一电感L1一端、第一电容C1的一端、第二电容C2的一端以及第三电容C3的一端相连，所述第一电感L1的另一端与第一MOS管M的一端相连以及与第一电容C1的另一端相连，所述第三电容C3的另一端和负载相连，所述第一MOS管M的另一端接地，所述第二电容C2的另一端接地，所述负载的另一端接地。本发明提供逆E类功率放大电路，通过结构改进较现有的逆E类功率放大电路提高了功率转换效率以及电路稳定性。

Description

一种逆E类功率放大电路
技术领域
本发明涉及功率放大电路，尤其涉及一种逆E类功率放大电路。
背景技术
射频功率放大器位于发射机的末端，是整个系统中消耗能量最多，产生热量最高的单元，是通讯系统中的关键电路。射频功率放大器工作效率直接决定了整个发射系统的功耗、稳定性，以及对电源和散热装置的需求与限制。尤其对于电池供电的手持设备，在相同的功率输出的条件下，射频功率放大器效率越高，电池供电的时间越长，越是有利于手持设备的小型化。
如图1现有逆E类功放的电路原理图所示。MOS管M等效为一个理想开关，MOS管M漏极与电感L串联之后与第一电容C1并联；扼流圈电感LRFC的一端与电源连接另一端连接电感L；为了防止直流分量源直接给负载供电，在负载回路上串联了隔直电容C2(若负载为交流负载，该电容可以省略)。
在稳态时：
若输入信号从低电平变为高电平，MOS管M导通，此时MOS管M上有电流经过，电感L充电，导通的瞬间节点A点电位为0；若输入信号从高电平变为低电平，MOS管截止。
然而现有逆E类功率放大电路有以下缺陷，开关断开后，由于电感具有电流不能突变的特性，电感L会产生感应电动势，A点电压瞬间升高，起开关作用MOS管M在频率很低时的寄生电容可以忽略不计，因而MOS管M可能会被击穿损毁并且会有能量损耗；开关再次闭合的瞬间，由于电感L的作用不能保证A点电压为0，会有能量损耗。
综上所述，需要对现有技术中的逆E类进行结构上的改进，确定在开关闭合瞬间，节点A的电压为0，保证输出效率为100％。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种逆E类功率放大电路，该电路较现有逆E类功率放大电路，能够保证逆E类功率放大电路的开关闭合瞬间，节点A的电势为0，确保电路的输出效率为100％，其相比现有逆E类功率放大电路具有发射效率更高，稳定性更强的特点。
为了达到以上目的，本发明采用以下技术方案：
一种逆E类功率放大电路，包括：
第一扼流圈电感LRFC、第一电感L1、第一MOS管M、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3以及负载，所述第一扼流圈LRFC的一端与电源连接，第一扼流圈LRFC的另一端与第一电感L1一端、第一电容C1的一端、第二电容C2的一端以及第三电容C3的一端相连，所述第一电感L1的另一端与第一MOS管M的一端相连以及与第一电容C1的另一端相连，所述第三电容C3的另一端和负载相连，所述第一MOS管M的另一端接地，所述第二电容C2的另一端接地，所述负载的另一端接地。
进一步地，所述第一电容C1，用于保护电路。
进一步地，所述第三电容C3，用于隔断电路中的直流分量。
进一步地，第一MOS管M的漏极和第一电感L1相连，第一MOS管M的源极接地。
进一步地，所述第一MOS管为N沟道增强型MOS管。
进一步地，还包括滤波电路，
所述滤波电路的一端与第一扼流圈LRFC与第一电感L1连接的一端以及第二电容C2的一端相连，所述滤波电路的另一端第三电容C3与负载相连。
进一步地，所述滤波电路为串联型滤波电路或者并联型滤波电路。
进一步地，所述串联型滤波电路包括：第三电感L3、第四电容C4，所述第四电容C4的一端和第一扼流圈LRFC与第一电感L1连接的一端相连，所述第四电容C4的另一端和第三电感L3的一端相连，所述第三电感L3的另一端经第三电容C3与负载相连。
进一步地，所述并联型滤波电路包括：第三电感L3、第四电容C4，所述第三电感L3的一端和第一扼流圈LRFC与第一电感L1连接的一端相连，所述第三电感L3的另一端和第四电容C4的一端和经第三电容C3与负载相连，所述第四电容C4的另一端接地。
本发明的有益效果是：本发明中的NMOS管M以及电感之间增加电容，能够保证NMOS管M不被击穿，提高了电路稳定性，并且保证NMOS管闭合瞬间，节点A的电势为0，从而使得电路的输出效率为100％。
附图说明
图1为背景技术中现有技术逆E类功率放大电路；
图2为本发明实施例提供的逆E类射频功率放大电路图；
图3为本发明实施例提供的加有滤波电路一逆E类射频功率放大电路图；
图4为本发明实施例提供的加有滤波电路二逆E类射频功率放大电路图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例
本实施例提供了一种逆E类功率放大电路，如图2至图4所示，本逆E类功率放大电路包括：
一种逆E类功率放大电路，包括：
第一扼流圈电感LRFC、第一电感L1、第一MOS管M、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3以及负载，所述第一扼流圈LRFC的一端与电源连接，第一扼流圈LRFC的另一端与第一电感L1一端、第一电容C1的一端、第二电容C2的一端以及第三电容C3的一端相连，所述第一电感L1的另一端与第一MOS管M的一端相连以及与第一电容C1的另一端相连，所述第三电容C3的另一端和负载相连，所述第一MOS管M的另一端接地，所述第二电容C2的另一端接地，所述负载的另一端接地。
进一步地，所述第一电容C1，用于保护电路，以及保证MOS管M闭合瞬间，节点A电压为0。
进一步地，所述第三电容C3，用于隔断电路中的直流分量。
进一步地，第一MOS管M的漏极和第一电感L1相连，第一MOS管M的源极接地。
进一步地，所述第一MOS管为N沟道增强型MOS管。
在稳态时：
当输入信号由低电平变为高电平时，NMOS管M导通，此时NMOS管M上有电流经过，第一电感L1充能，由于NMOS管M的内阻和电流影响，此时A点的电压接近零。
当输入信号由高电平变为低电平时，NMOS管M关闭，流经电感L的电流对第一电容C1充电，A点电位继续升高。当第一电感L的能量全部释放给第一电容C1后，此时A点电位高于C2非接地端电位，第一电容C1充电结束并通过第一电感L1开始放电，此时A点的电位下降。由于电感有续流的功能，第一电感L抽取第一电容C1所在支路能量，A点电位继续下降(以第二电容C2非接地端为参考点)，当NMOS管M导通时A点电位恰好下降到零。
本实施例中提供的在NMOS管M和第一电感L1之间连接一个第一电容C1，使得NMOS管M和第一电容C1并联；当NMOS管M断开后，通过第一电感L1对第一电容C1充电，节点A的电压不会瞬间增大，从而可以保护NMOS管M不被击穿，保证了电路稳定性。
理想状态下，NMOS开关管M在导通状态下电阻为零，电感的内阻也为0。当第一扼流圈电感LRFC、第一电感L1和第二电容C2适当值时，调整第一电容C1的值就可以使NMOS管M导通时漏极电压恰好下降到零。NMOS管M导通时其瞬时功耗为0，整个电路中没有任何耗能器件，电路的输出效率为100％。
进一步地，本实施例提供的逆E类功率放大电路还包括滤波电路，
所述滤波电路的一端与功率变换电路中的第一扼流圈LRFC与第一电感L1连接的一端以及第二电容C2的一端相连，所述滤波电路的另一端与负载相连。
进一步地，所述滤波电路为串联型滤波电路或者并联型滤波电路。
进一步地，所述串联型滤波电路包括：第三电感L3、第四电容C4，所述第四电容C4的一端和第一扼流圈LRFC与第一电感L1连接的一端相连，所述第四电容C4的另一端和第三电感L3的一端相连，所述第三电感L3的另一端经第三电容C3与负载相连。
进一步地，所述并联型滤波电路包括：第三电感L3、第四电容C4，所述第三电感L3的一端和第一扼流圈LRFC与第一电感L1连接的一端相连，所述第三电感L3的另一端和第四电容C4的一端和经第三电容C3与负载相连，所述第四电容C4的另一端接地。
本实施例中，在逆E类功率放大电路中增加了滤波电路，其中滤波电路包括两种，分别为串联型滤波电路或者并联型滤波电路。
通过设置滤波电路，能够使得预设频率的电流到达负载，过滤掉无效频率的能量，从而提升该电路中交流电的高效输出。
本实施例，通过设计一种逆E类功率放大电路，通过在NMOS管M和电感之间添加一个电容，电容的一端连接第一电感L1另一端接匹配电容第二电容C2，能够保证NMOS管M在断开后不会被击穿，提高了电路稳定性，并且在NMOS管M闭合瞬间，能够确保节点A的电势为0，保证电路的输出效率为100％。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种逆E类功率放大电路，其特征在于，包括：
第一扼流圈电感LRFC、第一电感L1、第一MOS管M、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3以及负载，所述第一扼流圈LRFC的一端与电源连接，第一扼流圈LRFC的另一端与第一电感L1一端、第一电容C1的一端、第二电容C2的一端以及第三电容C3的一端相连，所述第一电感L1的另一端与第一MOS管M的一端相连以及与第一电容C1的另一端相连，所述第三电容C3的另一端和负载相连，所述第一MOS管M的另一端接地，所述第二电容C2的另一端接地，所述负载的另一端接地。
2.根据权利要求1所述的一种逆E类功率放大电路，其特征在于，
所述第一电容C1，用于保护电路。
3.根据权利要求1所述的一种逆E类功率放大电路，其特征在于，
所述第三电容C3，用于隔断电路中的直流分量。
4.根据权利要求1所述的一种逆E类功率放大电路，其特征在于，
第一MOS管M的漏极和第一电感L1相连，第一MOS管M的源极接地。
5.根据权利要求4所述的一种逆E类功率放大电路，其特征在于，
所述第一MOS管为N沟道增强型MOS管。
6.根据权利要求1所述的一种逆E类功率放大电路，其特征在于，还包括滤波电路，
所述滤波电路的一端与第一扼流圈LRFC与第一电感L1连接的一端以及第二电容C2的一端相连，所述滤波电路的另一端第三电容C3与负载相连。
7.根据权利要求6所述的一种逆E类功率放大电路，其特征在于，
所述滤波电路为串联型滤波电路或者并联型滤波电路。
8.根据权利要求7所述的一种逆E类功率放大电路，其特征在于，
所述串联型滤波电路包括：第三电感L3、第四电容C4，所述第四电容C4的一端和第一扼流圈LRFC与第一电感L1连接的一端相连，所述第四电容C4的另一端和第三电感L3的一端相连，所述第三电感L3的另一端经第三电容C3与负载相连。
9.根据权利要求8所述的一种逆E类功率放大电路，其特征在于，
所述并联型滤波电路包括：第三电感L3、第四电容C4，所述第三电感L3的一端和第一扼流圈LRFC与第一电感L1连接的一端相连，所述第三电感L3的另一端和第四电容C4的一端和经第三电容C3与负载相连，所述第四电容C4的另一端接地。
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