CN203368409U - 用于电力载波信号发送端的d类功率放大器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及用于电力载波信号发送端的D类功率放大器。本实用新型所要解决的技术问题是提供一种体积小、效率高的用于电力载波信号发送端的D类功率放大器，以降低模块功耗、减少发热量，保护模块稳定。解决该问题的技术方案是：用于电力载波信号发送端的D类功率放大器，它包括运放电路、驱动电路和功率放大电路，其中，运放电路，输入端连接载波信号，输出端与驱动电路电连接；驱动电路，输入端与运放电路输出端电连接，输出端与功率放大电路电连接；功率放大电路，输入端与驱动电路输出端电连接，以接收驱动电路输送的方波信号，并在该信号的控制下输出放大后的信号。本实用新型用于电能表间的数据通讯。

Description

用于电力载波信号发送端的D类功率放大器

技术领域

本实用新型涉及一种D类功率放大器，特别是一种用于电力载波信号发送端的D类功率放大器，主要适用于电能表间的数据通讯，特别是载波信号的发送电路，实现智能电能表间载波通讯的载波信号发送电路信号的增益。

背景技术

目前电子式电能表中电力载波通讯模块的载波信号发送功率放大部分主要有A类功率放大器、B类功率放大器、AB类放大器。A类放大器的主要放大器件是功率三极管，其结构为单管共发射极的电路形式。A类放大器工作时在整个周期内功率管一直处于导通状态，导通角为180度，所以该电路信号失真小。但是A类放大器存在较大的静态电流，在没有输入时也会有损耗电流，因此其功耗比较大。在智能电表领域，要求电力载波通讯模块的功耗尽量小，避免能耗的浪费和减小热量保护电路，所以A类放大有其局限性。 B类放大器是双管型的功率放大器，采用互补推挽的结构形式。在输入信号的正半周期时，晶体管的发射结正向运用，在负周期内反向应用，晶体管半周期导通半周期截止。集电极的电流只有在半个周期内随信号的变化而变化，而在另外半个周期内截止，导通角仅为90度。B类放大器功耗效率较A类高，但是存在严重的非线性失真，所以在电力载波发送电路中多采用两双B类互补方式，但由于采用的还是晶体管，其功耗依然很大。AB类放大器既有A类放大器失真小的优点，又有B类放大器效率高的优点，其导通角大于90度但小于180度。AB类放大器效率比A和B类放大器高，但是失真却比B类放大器小。但是AB类放大器与A类放大器和B类放大器一样，都是采用晶体管作为放大的主要器件，由于晶体管导通电阻较大，且需要一定的驱动电流，这部分损耗是无法避免的，这就导致了智能电表在进行载波通讯时功耗较大，使得电力运营商的成本增加。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：针对上述存在的问题提供一种体积小、效率高的用于电力载波信号发送端的D类功率放大器，以降低模块功耗、减少发热量，保护模块稳定。

本实用新型所采用的技术方案是：用于电力载波信号发送端的D类功率放大器，其特征在于：它包括运放电路、驱动电路和功率放大电路，其中，

运放电路，输入端连接载波信号，输出端与驱动电路电连接，用于将输入的正弦载波信号转换为方波信号输出至驱动电路；

驱动电路，输入端与运放电路输出端电连接，输出端与功率放大电路电连接，以接收运放电路输送的方波信号，产生稳定的高低电平并输送至功率放大电路，以控制该功率放大电路的通断；

功率放大电路，输入端与驱动电路输出端电连接，以接收驱动电路输送的方波信号，并在该信号的控制下输出放大后的信号。

所述运放电路包括并联的两个放大器U1A、U1B，驱动电路为由晶体管Q1、Q3、Q4、Q6构成的双开关互补型放大电路，功率放大电路为由MOS管Q2、Q5构成的互补型功率放大电路；其中放大器U1A的输出端与晶体管Q1、Q3的基极电连接，放大器U1B的输出端与晶体管Q4、Q6的基极电连接，晶体管Q1、Q3的输出端与MOS管Q2的输入端电连接，晶体管Q4、Q6的输出端与MOS管Q5的输入端电连接。

两个放大器U1A、U1B反向输入端的参考电压存在电压差。

两个放大器U1A、U1B反向输入端的参考电压之差为5/21V。

本实用新型的有益效果是：本实用新型采用MOS管作为放大器件，并在其前端设置匹配的运放电路和驱动电路形成改良后的D类放大器，将其用到智能电表的载波发送部分，利用MOS管导通电阻小、效率高、输出信号失真小，且为电压驱动型，没有驱动电流的损耗，驱动电路简单的特点，有效降低了电表的功耗和发热量，提高了载波电路的稳定性和输出功率。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图。

图2是本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

如图1、图2所示，本实施例包括依次电连接的运放电路1、驱动电路2和功率放大电路3；

运放电路1，输入端连接正弦载波信号，输出端与驱动电路2电连接，用于将输入的正弦载波信号转换为方波信号输出至驱动电路2；它包括并联的两个放大器U1A、U1B（型号均为LM2903DR2G），TX_IN端进入正弦载波信号，并送到运算放大器U1A、U1B的正向输入端，与反向输入端作对比，在放大器U1A、U1B的输出端形成方波信号。

驱动电路2，为由晶体管Q1、Q3、Q4、Q6（其中Q1、Q4型号为MMBT3904，Q3、Q6型号为MMBT3906）构成的双开关互补型放大电路，其输入端与运放电路1输出端电连接，输出端与功率放大电路3电连接，以接收运放电路1输送的方波信号，产生稳定的高低电平并输送至功率放大电路3，以控制该功率放大电路的通断；

功率放大电路3，为由MOS管Q2、Q5（其中Q2为NMOS管，Q3为PMOS管，根据功率选择型号）构成的互补型功率放大电路，其输入端与驱动电路2输出端电连接，以接收驱动电路输送的方波信号，并在该信号的控制下输出经放大后的最终信号；

所述放大器U1A的输出端与晶体管Q1、Q3的基极电连接，放大器U1B的输出端与晶体管Q4、Q6的基极电连接，晶体管Q1、Q3的输出端与MOS管Q2的输入端电连接，晶体管Q4、Q6的输出端与MOS管Q5的输入端电连接。

为了补偿中间晶体管Q1、Q3、Q4、Q6寄生电容产生的信号延迟，在放大器U1A和放大器U1B的反向输入端设置不同的参考电压，其结果使得放大器U1A和放大器U1B输出端的波形有一定延迟，补偿了晶体管Q1、Q3、Q4、Q6的寄生电容影响产生的波形滞后。本例中两个放大器U1A、U1B反向输入端的参考电压之差为5/21V。

本实施例的工作原理是：载波调制解调器出来的正弦波先送到运放电路1，经运放电路1产生同频率的方波信号；该方波信号输送至驱动电路2并经放大后，产生同频率的方波信号，利用稳定的高低电平驱动功率放大电路3中MOS管Q2、Q5的开启和关断，功率放大电路3在驱动电路2的控制下输出最终的方波信号；实际应用中，最终的方波信号经过串联LC电路去除高频谐波得到原始信号。

Claims (4)

1.一种用于电力载波信号发送端的D类功率放大器，其特征在于：它包括运放电路（1）、驱动电路（2）和功率放大电路（3），其中，

运放电路（1），输入端连接载波信号，输出端与驱动电路（2）电连接，用于将输入的正弦载波信号转换为方波信号输出至驱动电路（2）；

驱动电路（2），输入端与运放电路（1）输出端电连接，输出端与功率放大电路（3）电连接，以接收运放电路（1）输送的方波信号，产生稳定的高低电平并输送至功率放大电路（3），以控制该功率放大电路的通断；

功率放大电路（3），输入端与驱动电路（2）输出端电连接，以接收驱动电路输送的方波信号，并在该信号的控制下输出放大后的信号。

2.根据权利要求1所述的用于电力载波信号发送端的D类功率放大器，其特征在于：所述运放电路（1）包括并联的两个放大器U1A、U1B，驱动电路（2）为由晶体管Q1、Q3、Q4、Q6构成的双开关互补型放大电路，功率放大电路（3）为由MOS管Q2、Q5构成的互补型功率放大电路；其中放大器U1A的输出端与晶体管Q1、Q3的基极电连接，放大器U1B的输出端与晶体管Q4、Q6的基极电连接，晶体管Q1、Q3的输出端与MOS管Q2的输入端电连接，晶体管Q4、Q6的输出端与MOS管Q5的输入端电连接。

3.根据权利要求2所述的用于电力载波信号发送端的D类功率放大器，其特征在于：两个放大器U1A、U1B反向输入端的参考电压存在电压差。

4.根据权利要求3所述的用于电力载波信号发送端的D类功率放大器，其特征在于：两个放大器U1A、U1B反向输入端的参考电压之差为5/21V。

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