CN108599729A - 增大功率放大器输出功率以驱动发射换能器的电路结构 - Google Patents

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黄善和
涂晴莹
万相恒
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Abstract

本发明公开了一种增大功率放大器输出功率以驱动发射换能器的电路结构。利用四个相同型号的功率放大器，通过桥接和并联组合的模式连接起来，桥接可以使功率放大器的输出电压加倍，并联可以使功率放大器的输出电流加倍，因此桥接和并联组合的功率放大器输出功率可以达到单个功率放大器最大输出功率的4倍。在功率放大器和发射换能器之间设计了简单的阻抗匹配电路，提高能量传输效率，使功率放大器工作在最大功率点。通过本发明，以低廉的成本实现了功率放大器输出功率的成倍增加，并且通过阻抗匹配保证功率放大器工作在最大功率点，为功率放大器驱动大功率的发射换能器提供了新的技术手段。

Description

增大功率放大器输出功率以驱动发射换能器的电路结构
技术领域
本发明属于功率放大器设计领域，确切地说是一种通过桥接和并联模式增大功率放大器输出功率以驱动发射换能器的电路结构。
背景技术
发射换能器由电子振荡器产生电信号激发换能器产生机械振动，由此推动水介质向水中发射声波。换能器可以用来探测水中目标物，声纳设备利用很多压电晶体组成换能器阵来获得尖锐的方向性从而实现目标定位，浅地层剖面仪利用发射器垂直向水底重复发射大功率低频脉冲声波，声波遇到水底及其下面的地层界面时产生反射回波，从而对地层进行成像。可见，水声换能器应用广泛，在海洋探测领域具有重要的作用。
在某些领域，如浅地层剖面仪的应用中，需要发射大功率的声波信号，这就需要给发射换能器提供很大的电功率，通常需要达到KW级别，而大功率的功率放大器价格昂贵，体积也相对庞大，电路中往往存在大电容，另外，为了保证输出大功率，电源容量要求大，通常需要体积庞大的环牛，不便于集成化和小型化。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种增大功率放大器输出功率以驱动发射换能器的电路结构，以低廉的成本实现了功率放大器输出功率的成倍增加，并且通过阻抗匹配保证功率放大器工作在最大功率点，为功率放大器驱动大功率的发射换能器提供了新的技术手段。
本发明所采用的技术方案是：一种增大功率放大器输出功率以驱动发射换能器的电路结构，包括第一功率放大器、第二功率放大器、第三功率放大器、第四功率放大器、电阻R1‐R10、变压器T、电感L1，第一功率放大器的正极输入端和第二功率放大器的正极输入端均接输入电压，
电阻R2的一端和电阻R3的一端同时与第一功率放大器的负极输入端相连，电阻R3的另一端接地，第一功率放大器的输出端与电阻R1的一端相连；
电阻R5的一端和电阻R6的一端同时与第二功率放大器的负极输入端相连，电阻R6的另一端接地，第二功率放大器的输出端与电阻R4的一端相连；
电阻R7的一端和电阻R8的一端同时与第三功率放大器的正极输入端相连，
电阻R7的另一端、电阻R1的另一端、电阻R2的另一端、电阻R4的另一端以及电阻R5的另一端均与变压器T的初级绕组的一端相连，
第三功率放大器的负极输入端接地，第三功率放大器的输出端分别与电阻R9的一端和第四功率放大器的正极输入端相连，
第四功率放大器的负极输入端和第四功率放大器的输出端相连后与电阻R10的一端相连，电阻R8的另一端、电阻R9的另一端以及电阻R10的另一端均与变压器T的初级绕组的另一端相连，
变压器T的次级绕组的一端与电感L1的一端相连，电感L1的另一端接发射换能器的一端，变压器T的次级绕组的另一端与发射换能器的另一端相连。
本发明的有益效果如下：本发明通过桥接和并联组合的模式使功率放大器的输出功率成倍增加，而阻抗匹配电路又确保功率放大器工作在最大功率点上，以低廉的成本实现了高效的电路设计。
附图说明
图1是本发明的电路图。
具体实施方式
下面结合具体实施例及附图对本发明做进一步详细说明，但本发明不局限于此。
如图1所示，本发明提供一种增大功率放大器输出功率以驱动发射换能器的电路结构，它由四个相同型号的功率放大器通过桥接和并联组合的模式连接起来，总的输出功率可以达到单个功放最大输出功率的4倍，输出端设计了由变压器和电感组成的阻抗匹配电路，确保功率放大器工作在最大功率点。具体包括第一功率放大器、第二功率放大器、第三功率放大器、第四功率放大器、电阻R1‐R10、变压器T、电感L1，第一功率放大器的正极输入端和第二功率放大器的正极输入端均接输入电压，所述第一功率放大器、第二功率放大器、第三功率放大器和第四功率放大器型号相同；
电阻R2的一端和电阻R3的一端同时与第一功率放大器的负极输入端相连，电阻R3的另一端接地，第一功率放大器的输出端与电阻R1的一端相连；
电阻R5的一端和电阻R6的一端同时与第二功率放大器的负极输入端相连，电阻R6的另一端接地，第二功率放大器的输出端与电阻R4的一端相连；
电阻R7的一端和电阻R8的一端同时与第三功率放大器的正极输入端相连，
电阻R7的另一端、电阻R1的另一端、电阻R2的另一端、电阻R4的另一端以及电阻R5的另一端均与变压器T的初级绕组的一端相连，
第三功率放大器的负极输入端接地，第三功率放大器的输出端分别与电阻R9的一端和第四功率放大器的正极输入端相连，
第四功率放大器的负极输入端和第四功率放大器的输出端相连后与电阻R10的一端相连，电阻R8的另一端、电阻R9的另一端以及电阻R10的另一端均与变压器T的初级绕组的另一端相连，
变压器T的次级绕组的一端与电感L1的一端相连，电感L1的另一端接发射换能器的一端，变压器T的次级绕组的另一端与发射换能器的另一端相连。
输入信号从第一功率放大器的正端输入，第一功率放大器的外围电阻R2、R3确定了功率放大器的放大倍数G＝1+R2/R3。第一功率放大器的输出端串联反馈匹配电阻R1和桥接电阻R7与第三功率放大器的正端相连，第三功率放大器的正端又依次经过桥接电阻R8、反馈匹配电阻R9与第三功率放大器的输出端相连，其中R7＝R8，那么第三功率放大器的输出端电压与第一功率放大器的输出端电压大小相等、相位相反，在桥接中心的负载端电压为单个功率放大器输出电压的两倍。
第一功率放大器和第二功率放大器具有相同的输入信号Vin，相同的外围电阻R2＝R5、R3＝R6，即实现了第一功率放大器和第二功率放大器的并联，负载端的电流是单个功率放大器输出电流的2倍。
第三功率放大器的输出端与第四功率放大器的正端相连，第四功率放大器负端与第四功率放大器的输出端相连，形成跟随模式，实现了第三功率放大器和第四功率放大器的并联。
四个功率放大器的输出端通过阻抗匹配电路与负载换能器相连，使功率放大器工作在最大功率点，即在输出最大电压Umax的同时输出最大电流Imax，阻抗匹配电路包括变压器和电感，电感实现调谐，变压器实现阻抗变换，经过阻抗匹配的换能器阻抗R＝Umax/Imax。
每个功率放大器的输出端串联一只反馈匹配电阻，避免当并联的功率放大器输出不完全一致时电压差造成电流回灌而烧坏功率放大器的情况发生。
本发明通过桥接和并联组合的模式使功率放大器的输出功率成倍增加，而阻抗匹配电路又确保功率放大器工作在最大功率点上，以低廉的成本实现了高效的电路设计，满足了大功率发射换能器的能耗需求，为功率放大器驱动大功率的发射换能器提供了新的技术手段。

Claims (4)

1.一种增大功率放大器输出功率以驱动发射换能器的电路结构，其特征在于，包括第一功率放大器、第二功率放大器、第三功率放大器、第四功率放大器、电阻R1‐R10、变压器T、电感L1，第一功率放大器的正极输入端和第二功率放大器的正极输入端均接输入电压，
电阻R2的一端和电阻R3的一端同时与第一功率放大器的负极输入端相连，电阻R3的另一端接地，第一功率放大器的输出端与电阻R1的一端相连；
电阻R5的一端和电阻R6的一端同时与第二功率放大器的负极输入端相连，电阻R6的另一端接地，第二功率放大器的输出端与电阻R4的一端相连；
电阻R7的一端和电阻R8的一端同时与第三功率放大器的正极输入端相连，
电阻R7的另一端、电阻R1的另一端、电阻R2的另一端、电阻R4的另一端以及电阻R5的另一端均与变压器T的初级绕组的一端相连，
第三功率放大器的负极输入端接地，第三功率放大器的输出端分别与电阻R9的一端和第四功率放大器的正极输入端相连，
第四功率放大器的负极输入端和第四功率放大器的输出端相连后与电阻R10的一端相连，
电阻R8的另一端、电阻R9的另一端以及电阻R10的另一端均与变压器T的初级绕组的另一端相连，
变压器T的次级绕组的一端与电感L1的一端相连，电感L1的另一端接发射换能器的一端，变压器T的次级绕组的另一端与发射换能器的另一端相连。
2.根据权利要求1所述的一种增大功率放大器输出功率以驱动发射换能器的电路结构，其特征在于，所述第一功率放大器、第二功率放大器、第三功率放大器和第四功率放大器型号相同。
3.根据权利要求2所述的一种增大功率放大器输出功率以驱动发射换能器的电路结构，其特征在于，所述电阻R7的阻值和电阻R8的阻值相同。
4.根据权利要求3所述的一种增大功率放大器输出功率以驱动发射换能器的电路结构，其特征在于，所述电阻R2的阻值和电阻R5的阻值相同，电阻R3的阻值和电阻R6的阻值相同。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109444273A (zh) * 2018-12-13 2019-03-08 江苏华尔威科技集团有限公司 一种超声换能器激发系统

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1866729A (zh) * 2005-05-20 2006-11-22 松下电器产业株式会社 射频功率放大器
US20070046371A1 (en) * 2005-08-31 2007-03-01 Barabash Leonid S Power amplifier
US20080303505A1 (en) * 2004-04-20 2008-12-11 Wing Kenneth E Self Tuning High Voltage Power Supply
CN102142819A (zh) * 2011-03-04 2011-08-03 惠州市正源微电子有限公司 基于变压器的射频功率放大器
CN102792585A (zh) * 2010-03-04 2012-11-21 伯斯有限公司 多功能音频功率放大器
CN103095230A (zh) * 2012-12-31 2013-05-08 东南大学 一种高增益高功率的毫米波功率放大器
CN105164916A (zh) * 2013-01-09 2015-12-16 Qsc音频制品公司 可编程配置的开关模式音频放大器
CN208316686U (zh) * 2018-06-25 2019-01-01 浙江大学 一种增大功率放大器输出功率以驱动发射换能器的电路结构

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080303505A1 (en) * 2004-04-20 2008-12-11 Wing Kenneth E Self Tuning High Voltage Power Supply
CN1866729A (zh) * 2005-05-20 2006-11-22 松下电器产业株式会社 射频功率放大器
US20070046371A1 (en) * 2005-08-31 2007-03-01 Barabash Leonid S Power amplifier
CN102792585A (zh) * 2010-03-04 2012-11-21 伯斯有限公司 多功能音频功率放大器
CN102142819A (zh) * 2011-03-04 2011-08-03 惠州市正源微电子有限公司 基于变压器的射频功率放大器
CN103095230A (zh) * 2012-12-31 2013-05-08 东南大学 一种高增益高功率的毫米波功率放大器
CN105164916A (zh) * 2013-01-09 2015-12-16 Qsc音频制品公司 可编程配置的开关模式音频放大器
CN208316686U (zh) * 2018-06-25 2019-01-01 浙江大学 一种增大功率放大器输出功率以驱动发射换能器的电路结构

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HAN LIM LEE ET AL.: "Automatic resonant frequency matching of power amplifier by transformer loop sampling", 《ELECTRONICS LETTERS》, pages 510 - 512 *
QIANG PENG ET AL.: "A New Design of the High-power Ultrasonic Generator", 《2008 CHINESE CONTROL AND DECISION CONFERENCE (CCDC 2008)》, pages 3800 - 3803 *
张洪欣: "水声功放设计及换能器匹配技术研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》, no. 05, pages 2 - 4 *
邸士伟 等: "基于中和电容的60GHz CMOS功率放大器设计", 《电子器件》, no. 06, pages 1253 - 1256 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109444273A (zh) * 2018-12-13 2019-03-08 江苏华尔威科技集团有限公司 一种超声换能器激发系统
CN109444273B (zh) * 2018-12-13 2024-02-20 江苏华尔威科技集团有限公司 一种超声换能器激发系统

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