CN216414265U - 一种具有自动均流功能的线性功率放大器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有自动均流功能的线性功率放大器，功率输出模块包括电路包含控制处理器MCU、运算放大器OP、数模转换器DAC、模数转换器ADC、第一三极管Q1和第二三极管Q2，相比现有技术，本实用新型通过检测并计算各模块晶体管输出的电流(交流或直流)，根据计算结果，微调该模块的输入信号，达到晶体管准确均流输出的效果；可实时检测各模块工作状态，当其中一个模块发生故障时，立即停止该模块，并发出故障信号，防止故障进一步扩大；不需要对元器件进行筛选，所有模块可以在运行过程中自动均流。

Description

一种具有自动均流功能的线性功率放大器

技术领域

本实用新型涉及线性功率放大器领域，具体涉及一种具有自动均流功能的线性功率放大器。

背景技术

线性功率放大器具有高稳定度、低失真度、优异的线性度、频率范围、快速响应能力等优点，广泛应用于测试设备、检测设备、音频功率设备等场合。在大功率线性功率放大时，多采用多路晶体管并联以提高输出功率，但由于线性功率放大器的效率不高，内部发热严重，同时多个晶体管驱动电路参数很难做到一致，长时间使用过程中，尤其是输出功率较大时，各晶体管的输出电流不一致，导致输出电流大的晶体管损坏，负载将转移到其他晶体管，其余器件由于无法承受多余负载，导致接连损坏。

发明内容

为解决现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种微调均流，且能够检测各模块工作状态的具有自动均流功能的线性功率放大器。

为了实现上述目标，本实用新型采用如下的技术方案：

一种具有自动均流功能的线性功率放大器，包括功率输出模块，其特征在于，所述功率输出模块包括电路包含控制处理器MCU、运算放大器OP、数模转换器DAC、模数转换器ADC、第一三极管Q1和第二三极管Q2，所述数模转换器DAC一端与输入信号连接，另一端与运算放大器OP的同相输入端连接，所述运算放大器OP的输出端与驱动电路连接，所述第一三极管Q1和第二三极管Q2分别与驱动电路连接，所述三极管Q1和第二三极管Q2之间连接有第一电阻R1和第二电阻R2，所述第一电阻R1和第二电阻R2分别与输出信号连接，所述运算放大器OP的反相输入端连接输出信号连接，所述第一电阻R1上并联有第一差分电压测量模块，所述第二电阻R2上并联有第二差分电压测量模块，所述第一差分电压测量模块和第二差分电压测量模块分别与模数转换器ADC连接，所述模数转换器ADC另一端与控制处理器MCU连接，所述控制处理器MCU另一端与数模转换器DAC连接。

作为本实用新型的进一步优选，所述控制处理器MCU上设置有CAN总线，用于与其他功率输出模块连接。

作为本实用新型的进一步优选，所述控制处理器MCU上连接有IO线，用于将故障信息传输至控制主机。

作为本实用新型的进一步优选，所述数模转换器DAC设置为具有四象限输出功能的数模转换器DAC，所述模数转换器ADC采用具有正负信号输出功能的模数转换器ADC。

作为本实用新型的进一步优选，所述第一差分电压测量模块和第二差分电压测量模块均采用仪表运算放大器，用于将电阻两端的差分信号转为单端信号。

本实用新型的有益之处在于：

(1)、通过检测并计算各模块晶体管输出的电流(交流或直流)，根据计算结果，微调该模块的输入信号，达到晶体管准确均流输出的效果；

(2)、可实时检测各模块工作状态，当其中一个模块发生故障时，立即停止该模块，并发出故障信号，防止故障进一步扩大；

(3)、不需要对元器件进行筛选，所有模块可以在运行过程中自动均流。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是多路晶体管并联输出原理框图；

图3是功率输出模块的实现方式示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作具体的介绍。

一种具有自动均流功能的线性功率放大器，包括功率输出模块，其特征在于，所述功率输出模块包括电路包含控制处理器MCU、运算放大器OP、数模转换器DAC、模数转换器ADC、第一三极管Q1和第二三极管Q2，所述数模转换器DAC一端与输入信号连接，另一端与运算放大器OP的同相输入端连接，所述运算放大器OP的输出端与驱动电路连接，所述第一三极管Q1和第二三极管Q2分别与驱动电路连接，所述三极管Q1和第二三极管Q2之间连接有第一电阻R1和第二电阻R2，所述第一电阻R1和第二电阻R2分别与输出信号连接，所述运算放大器OP的反相输入端连接输出信号连接，所述第一电阻R1上并联有第一差分电压测量模块，所述第二电阻R2上并联有第二差分电压测量模块，所述第一差分电压测量模块和第二差分电压测量模块分别与模数转换器ADC连接，所述模数转换器ADC另一端与控制处理器MCU连接，所述控制处理器MCU另一端与数模转换器DAC连接。

所述控制处理器MCU上设置有CAN总线，用于与其他功率输出模块连接。

所述控制处理器MCU上连接有IO线，用于将故障信息传输至控制主机。

所述数模转换器DAC设置为具有四象限输出功能的数模转换器DAC，所述模数转换器ADC采用具有正负信号输出功能的模数转换器ADC。

所述第一差分电压测量模块和第二差分电压测量模块均采用仪表运算放大器，用于将电阻两端的差分信号转为单端信号。

为了更好的阐述本实用新型，下面具体说明其工作过程：

(1)、初始状态时，MCU设置一个初始值到DAC，比如50000。

(2)、通过ADC测量R1和R2两端的电压，计算得出晶体管Q1和Q2的输出电流，计算方法采用一段时间t(比如100ms)内信号的均方根值。

(3)、MCU将测得的晶体管输出电流通过CAN总线与其他模块通讯，同时可通过CAN总线接收其他模块的晶体管输出电流。

(4)、MCU比较本模块的输出电流与其他模块输出电流，如果本模块输出电流与其他模块平均输出电流存在偏差时通过调整DAC的输出信号，达到调整本模块输出电流的目的。经过调整后，并联的各模块输出电流是基本相等的。

(5)、DAC设置一个调整范围(比如20%)，当DAC调整超过这个范围时，认为本模块存在故障，MCU通过IO线将故障信息传到控制主机，控制主机可以将输入信号置0，关闭所有模块输出。

功率放大器工作过程中，各模块根据不同的输入信号类型和不同的工作点，自动调整，确保所有模块均流输出，不需要控制主机参与调整。

本实用新型的有益之处在于：

(1)、通过检测并计算各模块晶体管输出的电流(交流或直流)，根据计算结果，微调该模块的输入信号，达到晶体管准确均流输出的效果；

(2)、可实时检测各模块工作状态，当其中一个模块发生故障时，立即停止该模块，并发出故障信号，防止故障进一步扩大；

(3)、不需要对元器件进行筛选，所有模块可以在运行过程中自动均流。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本实用新型，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (5)

1.一种具有自动均流功能的线性功率放大器，包括功率输出模块，其特征在于，所述功率输出模块包括电路包含控制处理器MCU、运算放大器OP、数模转换器DAC、模数转换器ADC、第一三极管Q1和第二三极管Q2，所述数模转换器DAC一端与输入信号连接，另一端与运算放大器OP的同相输入端连接，所述运算放大器OP的输出端与驱动电路连接，所述第一三极管Q1和第二三极管Q2分别与驱动电路连接，所述三极管Q1和第二三极管Q2之间连接有第一电阻R1和第二电阻R2，所述第一电阻R1和第二电阻R2分别与输出信号连接，所述运算放大器OP的反相输入端连接输出信号连接，所述第一电阻R1上并联有第一差分电压测量模块，所述第二电阻R2上并联有第二差分电压测量模块，所述第一差分电压测量模块和第二差分电压测量模块分别与模数转换器ADC连接，所述模数转换器ADC另一端与控制处理器MCU连接，所述控制处理器MCU另一端与数模转换器DAC连接。

2.根据权利要求1所述的一种具有自动均流功能的线性功率放大器，其特征在于，所述控制处理器MCU上设置有CAN总线，用于与其他功率输出模块连接。

3.根据权利要求1所述的一种具有自动均流功能的线性功率放大器，其特征在于，所述控制处理器MCU上连接有IO线，用于将故障信息传输至控制主机。

4.根据权利要求1所述的一种具有自动均流功能的线性功率放大器，其特征在于，所述数模转换器DAC设置为具有四象限输出功能的数模转换器DAC，所述模数转换器ADC采用具有正负信号输出功能的模数转换器ADC。

5.根据权利要求1所述的一种具有自动均流功能的线性功率放大器，其特征在于，所述第一差分电压测量模块和第二差分电压测量模块均采用仪表运算放大器，用于将电阻两端的差分信号转为单端信号。

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