DE4040693C2 - - Google Patents

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Treiber für einen D-Spannungsschalt- Leistungsverstärker gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein derartiger Treiber ist aus der Druckschrift Chudobiak, W., Page, D.: Frequency and Power Limitations of Class-D Transistor Amplifiers. In: IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol. SC-4, Nr. 1, Februar 1969, Seite 25 bis 37, bekannt.
In einem Leistungsverstärker der Klasse D werden zwei aktive Schaltvorrichtungen als einpoliger Umschalter zum Erzeugen eines Rechtecksignals benutzt. Eine Ausgangslastschaltung enthält einen Schwingkreis, der auf die Schaltfrequenz der Vorrichtungen abgestimmt ist, wodurch die Harmonischen des Rechtecksignals beseitigt werden und sich ein sinusförmiges Ausgangssignal ergibt. Es gibt zwei Typen von D-Leistungsverstärkern, und zwar einen Spannungsschalttyp und einen Stromschalttyp. Bei dem Spannungsschalttyp sind die Schaltvorrichtungen mit einer Stromversorgung in Reihe geschaltet, und die Versorgungsspannung wird abwechselnd zwischen den Eingängen derselben geschaltet. Bei dem Stromschalttyp, der ein dualer Spannungsschalttyp ist, werden die Vorrichtungen in Parallel- oder Gegentaktschaltung benutzt, und der Versorgungsstrom wird zwischen ihnen abwechselnd geschaltet. Da die Schaltvorrichtungen der D-Leistungsverstärker abwechselnd zwischen Abschaltung und Sättigung angesteuert werden, so daß eine leitend ist, während die andere abgeschaltet ist, und umgekehrt, werden D-Leistungsverstärker zweckmäßig durch Rechtecksignale an­ gesteuert. Ein Eingangstrenntransformator wird herkömmli­ cherweise benutzt, um die beiden phasenverschobenen Ansteu­ ersignale zu liefern.
Schaltleistungsverluste bei niedrigen Frequenzen sind bei D-Leistungsverstärkern im allgemeinen vernachlässigbar. Bei höheren Betriebsfrequenzen werden Schaltverluste jedoch be­ deutsam und verringern den Wirkungsgrad. Bei einem Span­ nungsschaltverstärker nimmt die Leistung, die durch jede Schaltvorrichtung beim Entladen der Ausgangskapazität der anderen Schaltvorrichtung verbraucht wird, mit zunehmender Betriebsfrequenz zu. Darüber hinaus müssen, wenn die Fre­ quenz zunimmt, die Trenntransformatoren, welche in der Lage sind, die höheren Harmonischen der Rechteckansteuersignale durchzulassen, komplexer sein. Es ist allgemein anerkannt, daß die vorgenannten Nachteile eine obere Grenze für den erzielbaren Wirkungsgrad bei D-Leistungsverstärkern festle­ gen, z. B. 80% bei einem Betrieb mit hoher Frequenz und niedriger Leistung und weniger als 70% bei einem Betrieb mit hoher Frequenz und hoher Leistung.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen neuen und verbesserten Treiber für einen D-Spannungsschaltleistungsverstärker zu schaffen, der Schaltverluste reduziert und dadurch den Wirkungsgrad erhöht.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß der Treiber ein sinusförmiges Eingangs­ leistungssignal liefert und die Übergangszeit zwischen dem Schalten der beiden aktiven Vorrichtungen der Halbbrücke steuert, so daß der Wirkungsgrad gegenüber herkömmlichen Treibern verbessert wird, und zwar sogar bei hohen Betriebsfrequenzen. Insbesondere ist der Treiber nach der Erfindung zum Ansteuern eines D-Spannungsschaltleistungsverstärkers geeignet, bei dem zwei Schaltvorrichtungen benutzt werden, die kapazitive Gates oder Steuerelektroden haben und in Halbbrückenschaltung angeordnet sind. Gemäß der Erfindung wird die Übergangszeit in Abhängigkeit von der Ausgangskapazität der Schaltvorrichtungen, der Schwellenspannung der Schaltvorrichtungen, der verlangten Ausgangsleistung und der Impedanz der Lastschaltung optimiert. Durch Steuern der Amplitude der Spannungssignale an den Eingängen der Schaltvorrichtungen, d. h. der Gate-Source-Spannungssignale, in Abhängigkeit von den vorgenannten Variablen kann die Übergangszeit für einen besonderen Fall optimiert werden, um Schaltverluste im wesentlichen auf null zu reduzie­ ren.
Die Erfindung wird nun anhand der Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein Schaltbild eines D-Leistungsverstärkers und einer für diesen vorgesehenen Treiberschaltung gemäß einer ersten, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2 ein Schaltbild eines herkömmlichen D- Spannungsschaltleistungsverstärkers,
Fig. 3A-3C graphische Darstellungen von Spannungs- und Stromwellenformen, die beim Beschreiben der Arbeitsweise des D-Systems nach Fig. 1 nützlich sind,
Fig. 4 eine graphische Darstellung des Spitzenausgangsstroms über der Versorgungsgleichspannung für einen MOSFET des Typs IRF 140, der in einem D-Leistungsverstärker wie dem nach Fig. 1 benutzt wird,
Fig. 5 eine graphische Darstellung der Versorgungsgleichspannung über der optimalen Übergangszeit für einen MOSFET des Typs IRF 140, der in einem D-Leistungsverstärker wie dem nach Fig. 1 benutzt wird,
Fig. 6 eine graphische Darstellung des Spitzenausgangsstroms über der optimalen Übergangszeit für einen MOSFET des Typs IRF 140, der in einem D-Leistungsverstärker wie dem nach Fig. 1 benutzt wird, und
Fig. 7 ein Schaltbild eines D-Leistungsverstärkers und einer Treiberschaltung desselben gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 2 zeigt einen herkömmlichen D-Spannungsschaltleitungsverstärker 10. Zwei Leistungsschaltvorrichtungen Q₁ und Q₂ sind in Reihenschaltung an eine Gleichstromversorgung VDD1 in einer Halbbrückenschaltung angeschlossen. Die Schaltvorrichtungen Q₁ und Q₂ sind als MOSFETs dargestellt, andere Arten von Schaltvorrichtungen, die kapazitive Gates oder Steuerelektroden haben, können aber benutzt werden, wie z. B. Bipolartransistoren mit isolierter Steuerelektrode (IGBTs) oder MOS-gesteuerte Thyristoren (MCTs). Jede Schaltvorrichtung Q₁ und Q₂ hat eine parasitäre Ausgangskapazität Coss1 bzw. Coss2 (mit gestrichelten Linien dargestellt) und eine parasitäre Eingangskapazität Ciss1 bzw. Ciss2 (ebenfalls mit gestrichelten Linien dargestellt).
Eine Lastschaltung, die einen Reihenschwingkreis aufweist, der eine Spule L₀ und einen Kondensator C₀ und einen Lastwiderstand RL enthält, ist an die Halbbrücke an der Verbindungsstelle zwischen den Vorrichtungen Q₁ und Q₂ angeschlossen. Eine übliche Treiberschaltung 12 erzeugt ein Rechteckeingangssignal und ist mit den Steuerelektroden der MOSFETs Q₁ und Q₂ durch einen Trenntransformator 14 verbunden. Der Trenntransformator bewirkt, daß die Vorrichtungen Q₁ und Q₂ durch Rechteckspannungssignale angesteuert werden, die um 180° phasenverschoben sind. Im Idealfall wird so ein Rechteckspannungssignal an den Reihenschwingkreis angelegt. In Wirklichkeit ist aufgrund einer endlichen Schaltübergangszeit dieses Spannungssignals insgesamt trapezförmig. Bei einem richtig abgestimmten Schwingkreis ist bei der Schaltfrequenz die Reaktanz null, und das Ausgangssignal an dem Lastwiderstand RL ist sinusförmig.
Während der Einschaltung einer Schaltvorrichtung Q1 oder Q2 wird Energie in der Ausgangskapazität Coss2 oder Coss1 der anderen Schaltvorrichtung gespeichert. Wenn die Schaltvor­ richtung Q1 oder Q2 abgeschaltet wird, wird die in der Aus­ gangskapazität der anderen Schaltvorrichtung gespeicherte Energie verbraucht. Die Übergangszeit oder "Totzeit" td ist die Zeit zwischen dem Abschalten einer Vorrichtung und dem Einschalten der anderen Vorrichtung. Bei niedrigen Frequen­ zen ist die Energie, die während der Totzeit td aufgrund des Entladens der Ausgangskapazität verlorengeht, vernach­ lässigbar. Wenn die Frequenz zunimmt, wird dieser Energie­ verlust jedoch beträchtlich.
Gemäß der Erfindung wird ein D-Leistungsverstärker durch einen Sinustreiber angesteuert, und die Totzeit td wird op­ timiert, um eine Umschaltung bei der Spannung null zu be­ wirken, wodurch der Wirkungsgrad verbessert wird, selbst bei hohen Frequenzen. Der hier benutzte Begriff Umschaltung bei der Spannung null ist definiert als Einschalten/Abschalten bei der Spannung null an der Vorrichtung und dem Strom null in derselben, d. h. bei den Bedingungen für verlustloses Schalten.
Eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Treibers 16 hohen Wirkungsgrads umfaßt einen E-Leistungs­ verstärker hohen Wirkungsgrads, wie er in Fig. 1 darge­ stellt ist. In dem E-Leistungsverstärker 16 wird, wie dar­ gestellt, eine einzelne Treiberschaltvorrichtung Q3 be­ nutzt, die mit einer Gleichstromversorgung VDD2 in Reihe geschaltet ist. Wie die Schaltvorrichtungen Q1 und Q2 kann die Schaltvorrichtung Q3 ein MOSFET sein. Ein Reihen­ schwingkreis, der an den Drainanschluß der Vorrichtung Q3 angeschlossen ist, weist eine Induktivität L1 und eine Ka­ pazität auf, die mit einer Last, d.h. dem D-Leistungsver­ stärker 10 verbunden sind. Vorzugsweise umfaßt die Indukti­ vität L1 die Streuinduktivität eines Trenntransformators T1, welche den Treiber 16 mit dem D-Leistungsverstärker 10 verbindet. Durch diese Ausnutzung der parasitären Indukti­ vität kann die Treibergröße verringert werden, während der Wirkungsgrad erhöht wird. Die Kapazität des Reihenschwing­ kreises umfaßt die Reihenschaltung aus einer Blockierkapa­ zität Cb1 und der Kapazität aufgrund der Kombination der parasitären Eingangskapazitäten Ciss1 und Ciss2, welche auf die Primärwicklung des Transformators T1 zurückwirkt. Die Blockierkapazität Cb1 ist vorgesehen, um die Sättigung des Transformators T1 durch Blockieren des Anlegens einer Gleichspannung an denselben zu verhindern. Da die Blockier­ kapazität Cb1 üblicherweise im Vergleich zu der Rückwir­ kungskapazität aufgrund der Kombination aus den Kapazitäten Ciss1 und Ciss2 groß ist, ist die Kapazität des Reihen­ schwingkreises effektiv gleich der Rückwirkungskapazität der Kombination aus den parasitären Kapazitäten Ciss1 und Ciss2. Die E-Treiberschaltung enthält weiter eine HF-Dros­ sel LRFC, um zu gewährleisten, daß der Drainstrom der Vor­ richtung Q3 im wesentlichen konstant bleibt. Eine Kapazität Cs, die vorzugsweise wenigstens einen Teil der parasitären Ausgangskapazität der Vorrichtung Q3 umfaßt, wird benutzt, um die Schaltvorrichtung Q3 in den Nebenschluß zu legen. Die Treiberschaltvorrichtung Q3 wird durch einen Oszillator 18 angesteuert, der ein Sinusleistungssignal mit einer ho­ hen Frequenz erzeugt, z. B. 13,56 MHz, bei welcher es sich um eine geeignete Frequenz zum Ansteuern eines D-Vorschalt­ gerätes für eine elektrodenlose Entladungslampe hoher In­ tensität handelt. Bei einem ausreichend hohen Gütefaktor Q ist die Ausgangsspannung der E-Treiberschaltung sinusför­ mig.
Fig. 3A zeigt die um 180° phasenverschobenen sinusförmigen Gate-Source-Spannungswellenformen vGS1 und vGS2, die je­ weils eine Amplitude Vp haben und aus dem Ansteuern des D- Verstärkers mit der dargestellten E-Treiberschaltung über den Transformator T1 gemäß der Darstellung in Fig. 2 resul­ tieren. Die Schaltvorrichtungen Q1 und Q2 sind nicht ideal und haben daher eine Schwellenspannung VT, die erreicht werden muß, bevor diese Vorrichtungen einschalten können. Die Übergangszeit td, die zwischen dem Abschalten der Vorrichtung Q1 und dem Einschalten der Vorrichtung Q2 auf­ tritt, ist in Fig. 3A angegeben. Gemäß der Erfindung wird diese Übergangszeit optimiert, um eine Umschaltung bei der Spannung null zu erzielen, was im folgenden beschrieben wird.
In Fig. 3B ist die Drainspannungswellenform v(t) für die Vorrichtung Q2 des D-Verstärkers nach Fig. 2 graphisch dar­ gestellt, d. h. die Spannung an der Verbindungsstelle zwi­ schen den beiden Schaltvorrichtungen Q1 und Q2. Diese Span­ nungswellenform ist insgesamt trapezförmig. Die Übergangs­ zeit td ist die Zeit, die die trapezförmige Spannung benö­ tigt, um von ihrem Maximalwert auf ihren Minimalwert über­ zugehen, und umgekehrt, wie dargestellt. Fig. 3B zeigt au­ ßerdem die entsprechende Grundanteilwellenform vf(t) der Spannungswellenform v(t). Die Amplitude Vf der Grundanteil­ wellenform vf(t) kann folgendermaßen ausgedrückt werden:
wobei der Lastimpedanzwinkel Φ, in Radian, folgendermaßen durch die Übergangszeit td ausgedrückt werden kann:
wobei T die Periode der Gate-Source-Spannungswellenform der betreffenden Schaltvorrichtung darstellt.
In Fig. 3C ist die Ausgangslaststromwellenform i(t) zusam­ men mit der Spannungswellenform v(t) unter Bedingungen gra­ phisch dargestellt, unter denen erreicht wird, daß der D- Verstärker nach Fig. 2 bei der Spannung null umschaltet. Gemäß der Erfindung wird die Übergangszeit td optimiert, so daß das Umschalten erfolgt, wenn die Spannungswellenform v(t) und die Stromwellenform i(t) einander bei null schnei­ den. Auf diese Weise wird die Ausgangskapazität jeder Schaltvorrichtung in dem Schaltzeitpunkt vollständig entla­ den, wodurch sich ein verlustloses Umschalten ergibt. Die folgende Gleichung beschreibt das Entladen der Ausgangska­ pazität Coss einer Schaltvorrichtung eines D-Spannungs­ schaltleistungsverstärkers, ausgedrückt durch die Über­ gangszeit td, die Betriebsfrequenz ω, den Lastimpedanzwin­ kel Φ und den Spitzenausgangsstrom I1:
Gemäß der Erfindung wird die Übergangszeit td optimiert, indem die Amplitude Vp der sinusförmigen Gate-Source-Span­ nungssignale vGS1 und vGS2 gesteuert wird in Abhängigkeit von: den Ausgangskapazitäten Coss1 und Coss2, der Schwel­ lenspannung VT der Schaltvorrichtungen, der erforderlichen Ausgangsleistung und der Impedanz der Schwingkreis-Last­ schaltung. Die Ausgangsleistung Po kann folgendermaßen aus­ gedrückt werden:
Weiter kann durch Integrieren der Gleichung (3) und durch Umformen der Glieder die Versorgungsgleichspannung VDD1 folgendermaßen ausgedrückt werden:
Die Gleichungen (1), (4) und (5) können gelöst werden, um einen Ausdruck für den Spitzenausgangsstrom I1 des D-Lei­ stungsverstärkers zu erzielen:
Fig. 4 ist ein Diagramm, das den Spitzenausgangsstrom I1 über der Versorgungsgleichspannung VDD1 für einen MOSFET des Typs IRF 140 zeigt, der von der International Rectifier Corporation hergestellt wird und benutzt werden kann, um die Schaltvorrichtungen Q1 und Q2 des D-Leistungsverstär­ kers 10 nach Fig. 2 zu realisieren. Unter Verwendung des Diagramms nach Fig. 4 kann ein Arbeitspunkt gewählt werden, der die Werte für die Versorgungsspannung VDD1 und den Spitzenausgangsstrom I1 beinhaltet. Sichere Arbeitspunkte für einen MOSFET des Typs IRF 140 finden sich innerhalb des begrenzten Gebietes 19. Die Fig. 5 und 6 zeigen Diagramme des Spitzenausgangsstrom I1 bzw. der Versorgungsgleichspan­ nung VDD1 über der optimalen Übergangszeit td für MOSFETs des Typs IRF 140. Die Diagramme nach den Fig. 4-6 wurden unter Verwendung der Gleichungen (1)-(6) erstellt.
Durch Interpolieren zwischen den beiden Übergangszeitkur­ ven, d.h. den Fig. 5 und 6, kann die optimale Übergangszeit td für einen ausgewählten Arbeitspunkt, d. h. können spe­ zielle Werte des Spitzenausgangsstroms I1 und der Versorgungsgleichspannung VDD1 approximiert werden. Wenn der Wert der optimalen Übergangszeit td bekannt ist, kann die Amplitude Vp der Gate-Source-Spannungssignale vGS1 und vGS2, die benötigt werden, damit sich diese optimale Über­ gangszeit td ergibt, gemäß folgender Gleichung bestimmt werden:
Schließlich die Auslegung des Oszillators 18 zum Erzeugen eines Eingangssignals, um Gate-Source-Spannungssignale vGS1 und vGS2 zu erzeugen, welche die Amplitude Vp bei der ver­ langten Betriebsfrequenz haben, ist eine bekannte Angele­ genheit.
Eine zweite bevorzugte Ausführungsform einer Treiberschal­ tung für einen Hochfrequenz-D-Leistungsverstärker enthält eine weitere D-Verstärkerstufe 20 gemäß der Darstellung in Fig. 7, bei der die Amplitude der sinusförmigen Gate- Source-Spannungssignale so gesteuert wird, daß die Über­ gangszeit td gemäß den Prinzipien der Erfindung optimiert wird. Eine solche D-Treiberschaltung enthält zwei Schalt­ vorrichtungen Q4 und Q5, die mit einer Gleichstromversor­ gung VDD3 in einer Halbbrückenschaltung in Reihe geschaltet sind. Ein Reihenschwingkreis ist an die Halbbrücke an der Verbindungsstelle zwischen den Schaltvorrichtungen Q4 und Q5 angeschlossen. Der Reihenschwingkreis umfaßt eine Induk­ tivität L1 und die Reihenschaltung aus einer Blockierkapa­ zität Cb2 und der Rückwirkungskapazität aufgrund der para­ sitären Eingangskapazitäten Ciss1 und Ciss2 der Schaltvor­ richtungen Q1 und Q2. Da die Blockierkapazität Cb2 übli­ cherweise groß ist im Vergleich zu der Rückwirkungskapazi­ tät aufgrund der Kombination der Kapazitäten Ciss1 und Ciss2, ist die Kapazität des Reihenschwingkreises effektiv gleich der Rückwirkungskapazität der Kombination der para­ sitären Kapazitäten Ciss1 und Ciss2. Die Induktivität L1 umfaßt vorzugsweise die Streuinduktivität des Trenntrans­ formators T1. Die D-Treiberschaltung wird über einen Trans­ formator 22 durch einen Oszillator 24 angesteuert.

Claims (10)

1. Treiber für einen D-Spannungsschaltleistungsverstärker (10) hohen Wirkungsgrads, der eine erste und eine zweite Schaltvorrichtung (Q1, Q2) hat, die in einer Halbbrückenschaltung in Reihe geschaltet sind, und einen Ausgangsschwingkreis an der Verbindungsstelle zwischen der ersten und der zweiten Schaltvorrichtung aufweist, wobei der Ausgangsschwingkreis eine Kapazität (C0) aufweist, die mit einer Induktivität (L0) in Reihe geschaltet ist, und wobei die erste und die zweite Schaltvorrichtung (Q1, Q2) jeweils eine Eingangskapazität (Ciss1, Ciss2) und eine Ausgangskapazität (Coss1, Coss2) haben, gekennzeichnet durch eine Sinussignal-Erzeugungseinrichtung zum Anlegen eines Sinuswellen-Eingangssignals an die erste und die zweite Schaltvorrichtung (Q1, Q2) zur Erzeugung sinusförmiger Spannungssignale (VGS1, VGS2) vorbestimmter Amplitude (VP) an den Eingängen der ersten und zweiten Schaltvorrichtungen (Q₁, Q₂) zur Steuerung der Übergangszeit (td) zwischen dem Ausschalten von einer der ersten und zweiten Schaltvorrichtungen und dem Einschalten der jeweils anderen Schaltvorrichtung derart, daß die Ausgangskapazität der anderen Schaltvorrichtung im wesentlichen entladen ist und das Einschalten der anderen Schaltvorrichtung im wesentlichen im spannungs- und stromlosen Zustand und somit im wesentlichen verlustlos erfolgt, und einen Oszillator (18) zum Ansteuern der Sinussignal- Erzeugungseinrichtung.
2. Treiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sinussignal-Erzeugungseinrichtung einen Transformator (T₁), der eine Streuinduktivität (L₁) hat, einen E- Leistungsverstärker (16), der mit dem D-Leistungsverstärker (10) durch den Transformator (T₁) verbunden ist, wobei der E-Leistungsverstärker (16) eine dritte Schaltvorrichtung (Q₃) mit einer dazu parallelen Kapazität (Cs) aufweist, und eine HF-Drosseleinrichtung (LRFC) enthält, wobei die Parallelschaltung mit der HF-Drosseleinrichtung (LRFC) in Reihe geschaltet ist, und einen zweiten Schwingkreis, der mit der Verbindungsstelle zwischen der dritten Schaltvorrichtung (Q₃) und der HF-Drosseleinrichtung (LFRC) verbunden ist und eine zweite Kapazität (Cb1) aufweist, die mit einer zweiten Induktivität (L₁) in Reihe geschaltet ist.
3. Treiber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Induktivität die Streuinduktivität (L₁) umfaßt.
4. Treiber nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kapazität (Cb1) eine Blockierkapazität in Reihe mit jeder der Eingangskapazitäten (Ciss1, Ciss2) der ersten und der zweiten Schaltvorrichtung (Q₁, Q₂) umfaßt, wobei die Blockierkapazität dazu dient, das Anlegen einer Gleichspannung an den Transformer (T₁) zu blockieren.
5. Treiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sinussignal-Erzeugungseinrichtung einen zweiten D- Leistungsverstärker (20) aufweist, der an den D- Leistungsverstärker (10) hohen Wirkungsgrads über einen Transformer (T₁) angeschlossen ist, welcher eine Streuinduktivität (L₁) hat, wobei der zweite D- Leistungsverstärker eine dritte und eine vierte Schaltvorrichtung (Q₄, Q₅) aufweist, die in Halbbrückenschaltung in Reihe geschaltet sind, wobei der zweite D-Leistungsverstärker (20) einen zweiten Schwingkreis aufweist, der eine zusätzliche Kapazität (Cb2) enthält, die mit einer zusätzlichen Induktivität (L₁) in Reihe geschaltet ist.
6. Treiber nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Induktivität die Streuinduktivität (L₁) umfaßt.
7. Treiber nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Kapazität (Cb2) eine Blockierkapazität in Reihe mit jeder Eingangskapazität der ersten bzw. zweiten Schaltvorrichtung (Q₁, Q₂) umfaßt, wobei die Blockierkapazität dazu dient, das Anlegen einer Gleichspannung an den Transformator (T₁) zu blockieren.
8. Treiber nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine an die Sinussignalerzeugungseinrichtung angeschlossene Einrichtung, die aus dem Eingangssinusleistungssignal zwei Sinussignale erzeugt, welche im wesentlichen um 180° phasenverschoben sind, wobei die beiden Sinussignale an die erste bzw. zweite Schaltvorrichtung (Q₁, Q₂) angelegt werden.
9. Treiber nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Schaltvorrichtung (Q₁, Q₂) jeweils ein MOSFET sind.
10. Treiber nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Schaltvorrichtung (Q₁, Q₂) jeweils ein Bipolartransistor mit isolierter Steuerelektrode sind.
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Families Citing this family (69)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5187580A (en) * 1991-02-04 1993-02-16 Advanced Energy Industries, Inc. High power switch-mode radio frequency amplifier method and apparatus
US5117198A (en) * 1991-04-08 1992-05-26 Kenneth Morenz Class D MOSFET amplifier and voltage supply balance circuit therefor
US5118997A (en) * 1991-08-16 1992-06-02 General Electric Company Dual feedback control for a high-efficiency class-d power amplifier circuit
US5134345A (en) * 1991-10-31 1992-07-28 General Electric Company Feedback system for stabilizing the arc discharge of a high intensity discharge lamp
US5153484A (en) * 1991-10-31 1992-10-06 General Electric Company Electrodeless high intensity discharge lamp excitation coil and ballast configuration for maximum efficiency
US6229392B1 (en) 1992-01-30 2001-05-08 Advanced Energy Industries, Inc. High power switch-mode radio frequency amplifier method and apparatus
TW214598B (en) * 1992-05-20 1993-10-11 Diablo Res Corp Impedance matching and filter network for use with electrodeless discharge lamp
US5306986A (en) * 1992-05-20 1994-04-26 Diablo Research Corporation Zero-voltage complementary switching high efficiency class D amplifier
EP0643900B1 (de) * 1992-06-05 1998-09-02 Diablo Research Corporation Elektrodenlose entladungslampe mit push-pull e klasse verstärker und spule
TW210397B (en) * 1992-06-05 1993-08-01 Diablo Res Corp Base mechanism to attach an electrodeless discharge light bulb to a socket in a standard lamp harp structure
US5332970A (en) * 1992-06-25 1994-07-26 General Electric Company Method for measuring the impedance of an electrodeless arc discharge lamp
US5619103A (en) * 1993-11-02 1997-04-08 Wisconsin Alumni Research Foundation Inductively coupled plasma generating devices
US5463285A (en) * 1994-03-14 1995-10-31 General Electric Company Variable capacitor with very fine resolution
US5535438A (en) * 1994-05-10 1996-07-09 Panasonic Technologies, Inc. Phase linear class E amplifier for a satellite communication terminal which communicates with a low earth orbiting satellite
US5600187A (en) * 1994-06-27 1997-02-04 General Electric Company Electronically controllable capacitors using power MOSFET's
US5945785A (en) * 1996-08-27 1999-08-31 Matsushita Electric Works, Ltd. Power source device with minimized variation in circuit efficiency due to variation in applied voltage to driving transformer
US6100756A (en) * 1998-09-21 2000-08-08 Motorola, Inc. Method and apparatus for high efficiency power amplification
US6441652B1 (en) * 1999-06-24 2002-08-27 Koninklijke Philips Electroanics N.V. High efficiency high frequency resonant gate driver for power converter
US7180758B2 (en) * 1999-07-22 2007-02-20 Mks Instruments, Inc. Class E amplifier with inductive clamp
US6469919B1 (en) 1999-07-22 2002-10-22 Eni Technology, Inc. Power supplies having protection circuits
US7265618B1 (en) * 2000-05-04 2007-09-04 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. RF power amplifier having high power-added efficiency
WO2001067596A1 (en) * 2000-03-03 2001-09-13 Tripath Technology, Inc. Rf communication system using an rf digital amplifier
US6348836B2 (en) 2000-03-03 2002-02-19 Tripath Technology, Inc. Dual independently clocked analog-to-digital conversion for a digital power amplifier
US6414560B2 (en) 2000-03-03 2002-07-02 Tripath Technology, Inc. Loop delay compensation for a digital power amplifier
US6577194B2 (en) 2000-03-03 2003-06-10 Tripath Technology, Inc. Resonant gate drive technique for a digital power amplifier
US6549069B2 (en) 2000-03-03 2003-04-15 Tripath Technology, Inc. Self-timed switching for a digital power amplifier
US6628166B2 (en) 2000-03-03 2003-09-30 Tripath Technology, Inc. RF communication system using an RF digital amplifier
US6448847B1 (en) 2000-09-12 2002-09-10 Silicon Laboratories, Inc. Apparatus and method for providing differential-to-single ended conversion and impedance transformation
US6549071B1 (en) * 2000-09-12 2003-04-15 Silicon Laboratories, Inc. Power amplifier circuitry and method using an inductance coupled to power amplifier switching devices
US6362606B1 (en) 2000-09-12 2002-03-26 Silicon Laboratories, Inc Method and apparatus for regulating a voltage
US6392488B1 (en) 2000-09-12 2002-05-21 Silicon Laboratories, Inc. Dual oxide gate device and method for providing the same
US6462620B1 (en) 2000-09-12 2002-10-08 Silicon Laboratories, Inc. RF power amplifier circuitry and method for amplifying signals
US6917245B2 (en) 2000-09-12 2005-07-12 Silicon Laboratories, Inc. Absolute power detector
US6593807B2 (en) 2000-12-21 2003-07-15 William Harris Groves, Jr. Digital amplifier with improved performance
JP2004524669A (ja) * 2001-04-20 2004-08-12 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ E級駆動回路により駆動される共振ハーフブリッジ変換器を有する放電ランプ用回路配置
US6828859B2 (en) * 2001-08-17 2004-12-07 Silicon Laboratories, Inc. Method and apparatus for protecting devices in an RF power amplifier
US6621339B2 (en) 2001-11-30 2003-09-16 Tripath Technology, Inc. Methods and apparatus for facilitating negative feedback, providing loop stability, and improving amplifier efficiency
US6570777B1 (en) 2001-12-06 2003-05-27 Eni Technology, Inc. Half sine wave resonant drive circuit
US6894565B1 (en) 2002-12-03 2005-05-17 Silicon Laboratories, Inc. Fast settling power amplifier regulator
US6897730B2 (en) * 2003-03-04 2005-05-24 Silicon Laboratories Inc. Method and apparatus for controlling the output power of a power amplifier
US20040223545A1 (en) * 2003-03-04 2004-11-11 Lee Ying Lau Multi-level pulse width modulation in digital system
US20040189502A1 (en) * 2003-03-04 2004-09-30 Lee Ying Lau Multi-level pulse width modulation in digital system
US8624678B2 (en) 2010-12-05 2014-01-07 Rf Micro Devices (Cayman Islands), Ltd. Output stage of a power amplifier having a switched-bulk biasing and adaptive biasing
US7218173B2 (en) * 2005-04-08 2007-05-15 Maxim Integrated Products, Inc. Minimum on time, dual supply class D amplifiers with ground speaker returns and methods of class D amplification
JP2007336618A (ja) * 2006-06-12 2007-12-27 Pre-Tech Co Ltd 高周波用高出力回路
CN101573864B (zh) * 2006-10-30 2012-04-04 北方电讯网络有限公司 高效数字功率放大器
US7719141B2 (en) * 2006-11-16 2010-05-18 Star Rf, Inc. Electronic switch network
US7859337B1 (en) 2007-04-27 2010-12-28 Rockwell Collins, Inc, Wideband driver for class-D power amplifiers
US9479202B2 (en) * 2008-02-19 2016-10-25 Infineon Technologies Ag System and method for burst mode amplifier
US20100019857A1 (en) * 2008-07-22 2010-01-28 Star Rf, Inc. Hybrid impedance matching
JP4788805B2 (ja) * 2009-06-15 2011-10-05 サンケン電気株式会社 半導体スイッチング素子のドライブ回路
JP4894894B2 (ja) * 2009-07-22 2012-03-14 Tdk株式会社 ワイヤレス給電装置およびワイヤレス電力伝送システム
KR101102128B1 (ko) 2009-12-15 2012-01-02 서울대학교산학협력단 E 급 전력 증폭기
US8344801B2 (en) 2010-04-02 2013-01-01 Mks Instruments, Inc. Variable class characteristic amplifier
US8604873B2 (en) 2010-12-05 2013-12-10 Rf Micro Devices (Cayman Islands), Ltd. Ground partitioned power amplifier for stable operation
US8766724B2 (en) 2010-12-05 2014-07-01 Rf Micro Devices (Cayman Islands), Ltd. Apparatus and method for sensing and converting radio frequency to direct current
US8629725B2 (en) 2010-12-05 2014-01-14 Rf Micro Devices (Cayman Islands), Ltd. Power amplifier having a nonlinear output capacitance equalization
JP5736939B2 (ja) * 2011-05-09 2015-06-17 セイコーエプソン株式会社 容量性負荷駆動回路及び流体噴射装置
JP5903816B2 (ja) * 2011-09-16 2016-04-13 セイコーエプソン株式会社 脈動発生装置用制御装置および液体噴射装置
US8843083B2 (en) 2012-07-09 2014-09-23 Rf Micro Devices (Cayman Islands), Ltd. CMOS switching circuitry of a transmitter module
US9214901B2 (en) 2012-07-27 2015-12-15 Mks Instruments, Inc. Wideband AFT power amplifier systems with frequency-based output transformer impedance balancing
US8731490B2 (en) 2012-07-27 2014-05-20 Rf Micro Devices (Cayman Islands), Ltd. Methods and circuits for detuning a filter and matching network at the output of a power amplifier
US9281788B2 (en) 2013-03-15 2016-03-08 Analog Devices, Inc. All digital zero-voltage switching
US8970418B1 (en) 2013-08-19 2015-03-03 Analog Devices, Inc. High output power digital-to-analog converter system
US10056924B2 (en) 2013-08-19 2018-08-21 Analog Devices, Inc. High output power digital-to-analog converter system
WO2015038369A1 (en) * 2013-09-10 2015-03-19 Efficient Power Conversion Corporation High efficiency voltage mode class d topology
CN111337866A (zh) 2018-12-19 2020-06-26 通用电气公司 一种开关电源及磁共振成像系统
RU2749015C1 (ru) * 2020-09-03 2021-06-03 Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" Устройство усиления аналоговых сигналов
US11463052B2 (en) 2020-11-30 2022-10-04 Stmicroelectronics S.R.L. PWM driving circuit and method

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3239772A (en) * 1963-02-06 1966-03-08 Westinghouse Electric Corp Highly efficient semiconductor switching amplifier
US3919656A (en) * 1973-04-23 1975-11-11 Nathan O Sokal High-efficiency tuned switching power amplifier

Also Published As

Publication number Publication date
NL9002583A (nl) 1991-07-16
JPH0787311B2 (ja) 1995-09-20
JPH04159804A (ja) 1992-06-03
US5023566A (en) 1991-06-11
DE4040693A1 (de) 1991-07-04

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