NO315139B1 - Effektforsterker samt fremgangsmåte for å kontrollere temperaturen i denne - Google Patents

Description

Teknisk område for oppfinnelsen

Oppfinnelsen vedrører en effektforsterkerkrets med innretninger for å kontrollere et inngangssignal for å begrense en komponenttemperatur i kretsen. Oppfinnelsen vedrører videre en fremgangsmåte for å kontrollere temperaturen.

Teknikkens stand

Utgangstrinnet til en klasse AB eller B effektforsterker er normalt konsentrert for å motstå det maksimale effekttap som vil oppstå for det verste tilfellet av utgangsamplitude/utgangseffekt. For en sinusbølge vil maksimalt effekttap være ved en utgangsamplitude på (tc/2)Vcc, hvor Vcc er forsyningsspenningen. Figur 1 illustrerer en klasse B forsterker 10 koblet til en høyttaler 13. Kollektoren av en npn-transistor 11 er koblet til +VCC-terminalen i en kraftforsyning, emitteren av npn-transistoren er koblet til emitteren av en pnp-transistor 12 og kollektoren til pnp-transistoren er koblet til -Vec-terminalen av kraftforsyningen. Basisene til de to transistorer er koblet sammen for å danne en inngangsterminal. Emitterene av de to transistorer er koblet til en utgangsterminal. Den maksimale utgangsamplitude er begrenset av kraftforsyningsspenningene +VCC og -Vcc. Hvis inngangssignalet (drive) heves mer vil utgangen forvrenges ved klipping. Utgangseffekten bestemmes av utgangssvinget og impedansen av høyttaleren. En forsterker som skal håndtere alle typer audiosignaler, slik som musikk, må være i stand til å bli drevet kontinuerlig med maksimalt effekttap. I de fleste tilfelle er det effekttapet som bestemmer størrelsen og kostnadene av transistorene. Spennings- og strømdimensjoneringen er van-ligvis mer enn tilstrekkelig.

En kjent fremgangsmåte benyttet i noen hi-fi forsterkere for å unngå problemene med høyeffektkomponenter og store kjøleelementer, er å heve kraftforsyningsspenningen for korte topper på utgangen. Dette betyr at for korte tidspe-rioder økes utgangseffekten og effekttapet. Denne tidsperiode må imidlertid holdes tilstrekkelig kort for å unngå overheting av utgangstransistorene.

En audioforsterker som har en attenuator plassert i fron-ten av en effektforsterker er beskrevet i Internasjonal

Patentsøknad nr. W094/16493. Attenuatoren kontrolleres av en RMS-detektor og en terskeldetektor. Inngangssignaler til effektforsterkeren, som etter forsterkning ville overskride RMS-effektkapasiteten, attenueres av attenuatoren.

Mens kjente effektforsterkerkretser beskrevet ovenfor funksjonerer ganske tilstrekkelig, har de et antall ulem-per .

En første ulempe er at de kjente forsterkerkretser håndte-rer problemet med toppsignaler ved å endre det elektriske potensial av kraftforsyningen til kretsene. Denne konstruksjon krever en kompleks kretsløsning og levering av minst to elektriske potensialer fra kraftforsyningen. Derfor er denne konstruksjonen kostbar å implementere og krever et ikke ubetydelig rom på et trykt kretskort.

En andre ulempe, som er relevant for effektforsterkeren beskrevet i Internasjonal Patentsøknad nr. W094/16493, er at attenuatoren kontrolleres av et signal som avhenger av et målt RMS-inngangsnivå. Denne konstruksjon gjør ikke maksimal bruk av den potensielle effektkapasitet til effekt f orsterkeren siden dette ikke bestemmes av RMS-inngangsnivået men av den maksimalt tillatelige temperatur for effekttransistoren. Dette problem gir som resultat at forsterkeren må overdimensjoneres for å håndtere en bestemt utgangseffekt. Dette resulterer i en stor og kostbar forsterker.

Sammenfatning

Det er en hensikt med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en effektforsterkerkrets som overvinner eller mins-ker de ovenfor nevnte problemer. Det er en ytterligere hensikt med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en fremgangsmåte for å kontrollere temperaturen i en effektforsterkerkrets.

Et problem som løses av foreliggende oppfinnelse er bruk i tidligere kjente effektforsterkerkretser av en kompleks kretsløsning og forsyning av minst to elektriske potensialer fra en kraftforsyning som er kostbar å implementere og som tar en ikke uvesentlig plass på et trykket kretskort.

Et ytterligere problem som skal løses av foreliggende oppfinnelse er at effektkapasiteten til effekttransistorene i tidligere kjente effektforsterkere ikke benyttes effektivt. Dette problem gir som resultat i tidligere kjente effektforsterkere at disse forsterkere må overdimensjoneres for å håndtere en bestemt utgangseffekt. Dette resulterer i store og kostbare forsterkere.

Løsningen til problemene er å tilveiebringe en effektforsterkerkrets ifølge foreliggende oppfinnelse som omfatter en inngangsterminal for å motta et inngangssignal og en utgangsterminal for å levere et utgangssignal, og minst en transistor for å forsterke inngangssignalet for å tilveiebringe utgangssignalet, og innretninger for å kontrollere inngangssignalet mottatt på inngangsterminalen, og innretninger for å generere et kontrollsignal som vesentlig føl-ger temperaturen på minst én transistor i minst ett valgt temperaturområde, nevnte innretning for å generere et kontrollsignal omfatter innretninger for å generere et signal som vesentlig korresponderer til det momentane effekttap i nevnte minst ene transistor. Innretningen for å kontrollere inngangssignalet kontrollerer inngangssignalet slik at kontrollsignalet hindres fra å overskride et forhåndsbestemt nivå, idet nivået korresponderer til en forhåndsbestemt temperatur av den minste ene transistor som er lik med eller under en spesifisert maksimal temperatur for den minste ene transistor.

Ifølge et annet aspekt ved foreliggende oppfinnelse, er det tilveiebrakt en fremgangsmåte for å kontrollere temperaturen av en transistor i en effektforsterkerkrets med en inngangsterminal for å motta et inngangssignal og en utgangsterminal for å levere et utgangssignal. Fremgangsmåten omfatter trinnene å måle et signal som vesentlig korresponderer til det momentane effekttap i transistoren, å generere et kontrollsignal som vesentlig følger transistorens temperatur, i minst et valgt temperaturområde, ved å benytte nevnte målte signal, å kontrollere inngangssignalet for å hindre kontrollsignalet fra å overskride et forhåndsbestemt nivå, nevnte nivå korresponderer til transistorens temperatur som er lik eller under en spesifisert maksimaltemperatur for transistoren.

Slik tillates fullt sving av et inngangssignal med korte topper og utgangssignalet begrenses bare når dets gjennom-snittsnivå er for høyt.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en effektforsterkerkrets som benytter effektkapasiteten til effekttransistorene effektivt. En ytterligere hensikt med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en effektforsterkerkrets som ikke er kostbar å implementere og som kan implementeres med små fysiske dimensjoner. En ytterligere hensikt med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en effektforsterkerkrets som kan forsynes fra en kraftforsyning med ett fast utgangspotensiale. En ytterligere hensikt med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en fremgangsmåte for å kontrollere temperaturen av en transistor i en effektforsterker slik at utgangseffektkapasiteten til utgangstransistorene kan utnyttes effektivt.

En fordel med effektforsterkerkretsen i foreliggende oppfinnelse er at utgangseffektkapasiteten til utgangstransistorene i en effektforsterkerkrets benyttes effektivt. En ytterligere fordel ved effektforsterkerkretsen i foreliggende oppfinnelse er at den ikke er kostbar å implementere og den kan implementeres med små fysiske dimensjoner. En ytterligere fordel med effektforsterkerkretsen i foreliggende oppfinnelse er at den bare krever ett fast potensial fra kraftforsyningen. En ytterligere fordel ved fremgangsmåten for å kontrollere temperaturen av en transistor i en effektforsterker er at utgangseffektkapasiteten til

utgangstransistoren utnyttes effektivt.

Kortfattet beskrivelse av tegningene

Figur 1 illustrerer en krets for en tidligere kjent klase B forsterker koblet til en høyttaler, Figur 2 illustrerer en krets for en effektforsterkerkrets ifølge en første utførelse av foreliggende oppfinnelse, Figur 3 illustrerer en krets for en effektforsterkerkrets ifølge en andre utførelse av foreliggende oppfinnelse, Figur 4 illustrerer en beskyttelseskrets ifølge foreliggende oppfinnelse, Figur 5 illustrerer en krets for en gjennomsnittsnivådetektor ifølge foreliggende oppfinnelse, Figur 6 illustrerer en del av en effektforsterkerkrets ifølge en tredje utførelse av foreliggende oppfinnelse, koblet til en høyttaler, Figur 7 illustrerer i et tidsdiagram oppførselen uten tilbakekobling (open loop) av en beskyttelseskrets ifølge foreliggende oppfinnelse, Figur 8 illustrerer i et tidsdiagram oppførselen med tilbakekobling av en beskyttelseskrets ifølge foreliggende oppfinnelse, Figur 9 illustrerer et flytdiagram av operasjonen av en effektforsterkerkrets ifølge foreliggende oppfinnelse.

Detaljert beskrivelse av utførselsformer

I en forsterker for en høyttaler som bare er beregnet for tale, slik som forsterkerne i mobile kommunikasjonsinnret-ninger, for eksempel portable telefoner, mobiltelefoner og handsfree-utstyr til slike telefoner, er det mulig å gjøre bruk av det faktum at et talesignal kan ha så mye som en 20 dB forskjell mellom toppnivåene og gjennomsnittsnivået av signalet. Det er et faktum at et talesignal normalt in-neholder korte utbrudd av topper.

Ligning 1 til 3, som gjelder for en sinusbølge og en klasse B eller AB effektforsterker, forklarer virkningen av et talesignal når det gjelder effekttap.

Hvor Pout er utgangseffekten, x er utgangs svinget (x ligger mellom 0 og 1), Ri er belastningen på utgangen, Ps er ef-fekten levert av kraftforsyningen og Pd er effekttapet i utgangstransistorene.

Det kan konkluderes fra ligning 3 at det maksimale effekttap i utgangstransistorene, Pd, opptrer for ett utgangssving, x, på 2/ n. Hvis topp til gjennomsnittsforholdet for talesignalet forutsettes å være 20 dB og toppene forutset-ter ikke å drive utgangen til klipping, vil det gjennom-snittlige utgangssving, x, være på 0,1. Sammenligning av effekttapet med utgangssving lik 0,1, med effekttapet med utgangssving lik 2/ k gir samme resultat, Pd(0,1)/Pd(2/Tr)=0,29. Resultatet er at det er mulig å konstruere utgangstransistorene og de korresponderende kjøleelementer til å håndtere bare omtrent 30 prosent av det maksimale effekttap hvis signalet som skal forsterkes forutsettes å være talesignal. Selvfølgelig krever dette at det inkluderer en transistor beskyttelseskrets som til-later korte utgangstopper, men begrenser

gj ennomsnitt sef fekten.

Figur 2 illustrerer en kretsløsning i en effektforsterkerkrets 20 ifølge en første utførelse av foreliggende oppfinnelse. Kollektoren av en npn-transistor 21 er koblet til +VCC-terminalen av en effektforsyning, emitteren av npn-transistoren er koblet til emitteren av en pnp-transistor 22, kollektoren av pnp-transistoren er koblet til den første terminal av en motstand 24 og den andre terminal av motstanden er koblet til -Vcc-terminalen av kraftforsyningen. Basisene av de to transistorer er koblet sammen og videre til utgangen av en variabel begrenserkrets 26. En inngangsterminal er koblet til inngangen av den variable begrenserkrets. Den første terminal av motstanden er koblet til en inngangsterminal av en beskyttelseskrets 25. Utgangsterminalen av beskyttelseskretsen er koblet til kontrollinngangen av den variable begrenserkrets. Smitterene av de to transistorer er koblet til en utgangsterminal. Figur 3 illustrerer en kretsløsning for en effektforsterkerkrets 30 ifølge en andre utførelse av foreliggende oppfinnelse. Kollektoren av en npn-transistor 31 er koblet til +VCC-terminalen av en kraftforsyning, emitteren av npn-transistoren er koblet til emitteren av en pnp-transistor 32, kollektoren av pnp-transistoren er koblet til en førs-te terminal av en motstand 34 og den andre terminal av motstanden er koblet til -Vco-terminalen av kraftforsyningen. Basisene av de to transistorer er koblet sammen og videre til utgangen av en forsterker 36 med variabel forsterkning. Et inngangssignal er koblet til inngangen av forsterkeren med variabel forsterkning. Den første terminal av motstanden er koblet til en inngangsterminal av en beskyttelseskrets 35. Utgangsterminalen av beskyttelseskretsen er koblet til kontrollinngangen av forsterkeren med variabel forsterkning. Emitterene av de to transistorer er koblet til en utgangsterminal.

Med henvisning til både den første og den andre utførelse blir det elektriske potensial på inngangsterminalen beteg-net VI, det elektriske potensial på utgangsterminalen betegnes V3, det elektriske potensial på den første terminal av motstanden betegnes V5 og det elektriske potensial på utgangsterminalen av beskyttelseskretsen betegnes V2.

Effektforsterkerkretsene i de første og andre utførelser opererer tilsvarende. Figur 9 illustrerer et flytdiagram av operasjonen av en effektforsterkerkrets ifølge foreliggende oppfinnelse. Det første trinn er å måle den leverte effekt til minst én av utgangstransistorene 22, 32. Det elektriske potensial V5 vil være den halvbølgelikerettede ekvivalent til strømmen gjennom utgangstransistorene. Siden den leverte spenning er konstant, vil det elektriske potensial V5 være et mål på strømmen gjennom utgangstransistoren, og derfor et mål på den leverte effekt til utgangstransistoren. Legg merke til at verdien av motstande-ne fortrinnsvis velges til å ha en liten verdi. Forutsatt at kraftforsyningsspenningene +VCC og -Vee er konstant, vil det elektriske potensial V5 være en god tilnærming av det øyeblikkelige effekttap i utgangstransistorene. Det andre trinn er å generere et kontrollsignal som vesentlig følger temperaturen av utgangstransistoren. Dette gjøres ved hjelp av beskyttelseskretsen 25, 35 som gjør bruk av den målte leverte effekt (se det første trinn). Beskyttelseskretsen blir diskutert videre nedenfor. Det tredje trinn er å kontrollere inngangssignalet til effektforsterkerkretsen for å hindre kontrollsignalet fra å overskride et forhåndsbestemt nivå. Kontrollen av inngangssignalet kan implementeres, for eksempel ved å begrense inngangssignalet, som vist i den første utførelse eller ved å attenuere inngangssignalet, som vist i den andre utførelse. Siden kontrollsignalet vesentlig følger temperaturen av den minst ene utgangstransistor, kan det forhåndsbestemte nivå settes til å korrespondere til den maksimalt tillatelige temperatur for den minst ene transistor, eller fortrinnsvis til en temperatur litt nedenfor den maksimalt tillatelige temperatur for å skape en margin. Den maksimalt tillatelige temperatur for en transistor kalles også den spesifiserte maksimale temperatur, siden denne temperatur normalt er spesifisert av produsenten av transistoren. De tre trinn blir kontinuerlig gjentatt som indikert i figur 9.

Utgangstransistorene kan nå dimensjoneres for å tillate en full sving av inngangssignalet for talesignaler eller sig-naler med lignende karakteristikker. Transistorbeskyttel-seskretsen vil bare redusere svinget på inngangsignalet når gjennomsnittsnivået er for høyt. Dette vil være tilfellet for eksempel for en konstant sinusbølge på et høyt nivå.

Med henvisning til de første og andre utførelser, er ho-vedforskjellen mellom bruken av en variabel begrenserkrets og en forsterker med variabel forsterkning for reduksjon eller attenuering av inngangssignalet at begrenseren in-troduserer mer forvrengning av utgangssignalet. Den variable begrenserkrets krever imidlertid færre komponenter for å implementeres og opptar derfor mindre plass på et trykket kretskort.

Figur 4 illustrerer en kretsløsning for en beskyttelseskrets 40 ifølge den foreliggende oppfinnelse. Denne beskyttelseskrets kan brukes som beksyttelseskretsene 25 og 35 i den første og andre utførelsen. Inngangsterminalen til en gjennomsnittsnivådetektor 41 er koblet til inn-gangs terminalen av beskyttelseskretsen. Utgangsterminalen av gjennomsnittsnivådetektoren er koblet til en første terminal av en første motstand 43. Den andre terminal av den første motstand er koblet til en positiv inngang av en operasjonsforsterker 47, og virker som en subtraherer, og til en første terminal av en andre motstand 44. Den andre terminal av den andre motstand er koblet til -Vee. Den ne-gative inngang av operasjonsforsterkeren er koblet til den første terminal av en tredje motstand 45 og en første terminal av en fjerde motstand 46. Den andre terminal av den tredje motstand er koblet til et referansepotensiale og den andre terminal av den fjerde motstand er koblet til utgangen av operasjonsforsterkeren. Det elektriske potensial for inngangen av beskyttelseskretsen betegnes med V5, det elektriske potensial på utgangen av gjennomsnittsnivådetektoren betegnes V4 og det elektriske potensial ved utgangen av beskyttelseskretsen betegnes V2.

Ved lave signalnivåer på V5, omtrentlig korresponderende til et lite øyeblikkelig effekttap i utgangstransistorene, vil utgangssignalet V2 av beskyttelseskretsen være nær -Vcc og verken den variable begrenserkrets eller forsterkeren med variabel forsterkning vil redusere eller attenuere inngangssignalet VI. Hvis det momentane effekttap i utgangstransistorene øker, vil utgangssignalet V4 fra gjen-nomsnittsnivådet ekt oren øke. Når utgangssignalet fra gjennomsnittsnivådetektoren overskrider referansepotensialet, som danner et terskelnivå, vil utgangssignalet V2 med henvisning til -Vcc av forsterkeren være lik: (A • V4) - (B

(referansepotensialet)), hvor A og B er forsterkningsfak-torene til operasjonsforsterkerkretsen og • indikerer multiplisering. Forsterkningsfaktorene settes av verdiene av de første, andre, tredje og fjerde motstander 43, 44, 45 og 46.

Figur 5 illustrerer en kretsløsning av en gjennomsnittsnivådetektor 50 ifølge den foreliggende oppfinnelse. Denne gjennomsnittsnivådetektor kan benyttes som gjennomsnittsnivådetektoren 41 diskutert ovenfor i sammenheng med figur 4. Denne gjennomsnittsnivådetektoren 50 er et RC-nett omfattende en motstand 51 og en kondensator 52. Det elektriske potensial på inngangsterminalen på detektoren betegnes V5 og det elektriske potensial på utgangsterminalen betegnes V4. Verdiene for motstanden og kondensatoren velges slik at tidskonstanten, RC, korresponderer til "den termiske tidskonstant" i utgangstransistorene. Den "termiske tidskonstant" diskuteres videre nedenfor. Når en passende tidskonstant har blitt valgt, vil utgangssignalet av V2 av beskyttelseskretsen 25, 35 og 40 følge temperaturen av utgangstransistorene, i det minste i et valgt temperaturområde. Fortrinnsvis omfatter dette temperaturområde den maksimale temperatur som har blitt spesifisert for utgangstransistorene. Utgangssignalet V2 fra beskyttelseskretsen vil ligge etter inngangssignalnivået VI, slik som temperaturen ligger etter effekttapet i utgangstransistorene .

Figur 6 illustrerer en kretsløsning for en del av en ef-fektf orsterkerkrets 60 ifølge en tredje utførelse ifølge den foreliggende oppfinnelse, koblet til en høyttaler 68. I denne utførelse er høyttaleren koblet i en bro. Kollektoren av en første npn-transistor 61 og en andre npn-transistor 63 er koblet til en spenningsforsyning +Vee. Emitteren av den første npn-transistor er koblet til emitteren av en første pnp-transistor 62 og en første terminal av en høyttaler 68. Emitteren av den andre npn-transistor er koblet til emitteren av en andre pnp-transistor 64 og den andre terminal av høyttaleren. Kollektoren av den første pnp-transistoren er koblet til kollektoren av den andre pnp-transistoren og en første terminal av en første motstand 65 og en første terminal av en andre motstand 66. Den andre terminal av den første motstand er koblet til -

Vcc. Den andre terminal av den andre motstand er koblet til en første terminal av kondensatoren 67. Den andre terminal av kondensatoren er koblet til -Vcc. Basisene av den første npn-transistor og den første pnp-transistor er koblet til en første inngangsterminal. Basisen av den andre npn-transistor og den andre pnp-transsitor er koblet til en andre inngangsterminal. Den første motstand korresponderer til motstanden 24 og 34 respektivt i den første og andre utførelse. Motstanden 6 og kondensatoren 67 danner et RC-nett som korresponderer til RC-nettet av gjennomsnittsnivådetektoren 50 diskutert ovenfor. Det elektriske potensial V4 på den første terminal av kondensatoren 67 vil være koblet til en operasjonsforsterker på en tilsvarende måte som beskrevet i sammenheng med figur 4. Inngangasignalene på de første og andre inngangsterminaler vil ha like amp-lituder, men ha motsatt fase. De første og andre inngangsterminaler vil ha innretninger for å kontrollere inngangssignalet . En variabel begrenserkrets eller en forsterker med variabel forsterkning, tilsvarende de respektivt diskutert i sammenheng med de første og andre utførelser, kan benyttes. Imidlertid må innretningen for å kontrollere inngangssignalet være i stand til for eksempel å kontrollere ved reduksjon eller attenuering, både signalene på de første og andre inngangsterminaler. Signalet V4 vil i dette tilfellet være en helbølge likerettet og filtrert verdi av strømmen gjennom høyttalerdrivertransistorene 61, 62, 63 og 64,

Den foreliggende oppfinnelse vil bli diskutert videre i sammenheng med figur 7 og 8, hvor figur 7 ved et tidsdiagram illustrerer oppførselen uten tilbakekobling av en beskyttelseskrets ifølge den foreliggende oppfinnelse. Uten tilbakekobling referer til at beskyttelseskretsen 25 og 35 er frakoblet den variable begrenserkrets eller forsterkeren med variabel forsterker. Oppførselen uten tilbakekobling vil bare bli presentert for å øke forståelsen for den foreliggende oppfinnelse. Figur 8 illustrerer i et tidsdiagram den normal oppførsel uten tilbakekobling av en beskyttelseskrets ifølge den foreliggende oppfinnelse, det vil si når det elektriske potensial V2 kontrollerer reduksjonen eller begrensningen av inngangssignalet. Utgangseffekten som en funksjon av tid, temperaturen av utgangstransistorene som en funksjon av tid og det elektriske potensial V2 som en funksjon av tid er vist i de tre dia-grammer i figurene 7 og 8. Pl er den maksimalt tillatelige kontinuerlige utgangseffekt og Tl er den maksimalt tilgjengelige sjikttemperatur (junction temperature) av utgangstransistorene .

I det tilfelle utgangseffekten av effektforsterekeren er godt nedenfor dets merkestørrelse (rating), vil utgangstransistorene også befinne seg på en temperatur godt nedenfor deres grense. Når signalnivået økes momentant, vil også effekttapet økes samtidig, men temperaturen i utgangstransistorene vil øke sakte, og etter en uendelig tidsperiode vil temperaturen stabiliseres på en sjikttemperatur bestemt av den termiske motstand og den omgivende temperatur. Denne oppførsel er vist i figur 7.

Matematisk er temperaturresponsen for en økning i utgangseffekt gitt i ligning 4 (• indikerer multiplisering):

Hvor P er effekttapet etter økningen (W) , er Rth den termiske motstand av en spesifikk transistor og et spesifikt kjøle legeme (K/W) , er Ta den omgivende temperatur som vil betraktes å være konstant (K) , T0 er den opprinnelige temperatur (K), m er massen av den spesifikke transistor og det spesifikke kjølelegeme (kg) og h er varmekapasiteten (J/(K • kg)).

Ligning 4 stammer fra en første ordens differensialligning gitt i ligning 5 {• indikerer multiplisering).

Hvis Ta settes lik T0, vil formelen være tilsvarende formelen for det elektriske potensial av en kondensator, som lades av en konstant spenning gjennom en motstand. Hvis tidskonstanten (RC) av gjennomsnittsnivådetektoren settes til å være lik "den termiske tidskonstant" (m • h • Rth) og overføringsfunksjonen fra transistorstrømmen til det elektriske potensial V4 velges omtrentlig, da vil, når utgangseffekten blir lik den maksimalt tilgjengelige utgangseffekt. Pl, det elektriske potensial V4 bli lik refe-ransespenningen som vist i figur 4.

Som vist i figur 8, når det elektriske potensial V2 kontrollerer reduksjonen eller begrensningen av inngangssignalet, vil utgangseffekten toppe for en kort tidsperiode når utgangseffekten oppleverer et trinn som overskrider det maksimalt tillatelige kontinuerlige utgangseffektnivå. Utgangseffekten vil da sakte nærme seg nivået for det maksimalt tilgjengelige kontinuerlige utgangseffekt, Pl. Samtidig vil sjikttemperaturen av utgangstransistorene sakte

nærme seg den maksimalt tillatelige sjikttemperatur.

Det vises til figur 8, hvor den første topp i utgangseffekten først ikke påvirkes, men når V2 øker blir utgangseffekten redusert, og ved det vil temperaturen av utgangstransistorene sakte nærme seg deres grense. Når utgangseffekten er lav, vil også temperaturen forbli lav. Den andre topp i utgangseffekten er for kort til å få V2 til å øke over et potensial nær til -Vco og temperaturen forblir i tillegg under grensen. Før den tredje topp har utgangseffekten i en tid vært nær til det tillatelige kontinuerlige nivå og det har også temperaturen i utgangstransistorene. På dette trinn vil til og med den tredje korte topp få V2 til å stige over -Vee og redusere utgangseffekten.

Det er å forstå at tilbakekoblingssløyfen bestående av beskyttelseskretsen kan implementeres ved bruk av digital teknologi. I dette tilfelle konverteres det elektriske potensial V5 til en digital verdi ved hjelp av en analog-til-digital-omformer. Temperaturen i utgangstransistorene beregnes da ved hjelp av digitale regneinnretninger.

Videre kan også den variable begrenserkrets 26 og forsterkeren 36 med variabel forsterkning i den første og andre utførelse av den foreliggende oppfinnelse kan også implementeres i digital teknologi ved hjelp av en digital sig-nalprosessor, DSP.

Videre er det å forstå at et antall kjente kontrollsyste-mer kan brukes til å kontrollere innretningen for å kontrollere inngangssignalet med det genererte kontrollsignal, som vesentlig følger transistorens temperatur, og det forhåndsbestemte terskelnivå som innganger.

En fordel med effektforsterkerkretsene ifølge den foreliggende oppfinnelse er at utgangseffektkapasiteten til utgangstransistorene utnyttes effektivt. En videre fordel med effektforsterkretsene ifølge den foreliggende oppfinnelse er at de ikke er kostbare å implementere og at de kan implementeres med små fysiske dimensjoner. En ytterligere fordel med effektforsterkretsene ifølge den foreliggende oppfinnelse er at de krever bare ett fast potensial fra kraftforsyningen. En fordel med fremgangsmåten for å kontrollere temperaturen av en transistor i en effektforsterker ifølge den foreliggende oppfinnelse er at utgangs-ef f ektkapasiteten til utgangstransistoren utnyttes effektivt.

Claims (19)

1. En effektforsterkerkrets (20; 30) omfattende • en inngangsterminal for å motta et inngangssignal og en utgangsterminal for å levere et utgangssignal • minst én transistor (21, 22; 31, 32; 61, 62, 63, 64) for å forsterke inngangssignalet for å levere utgangssignalet • innretninger (26; 36) for å kontrollere inngangssignalet mottatt på inngangsterminalen; karakterisert ved at kretsen videre omfatter innretninger (40) for å generere et kontrollsignal som vesentlig følger temperaturen av minst den ene transistor i minst et valgt temperaturområde, nevnte innretning for å generere et kontrollsignal omfatter innretninger for å generere et signal som vesentlig korresponderer til det momentane effekttap i nevnte minst ene transistor; og ved at nevnte innretning for å kontrollere inngangssignalet kontrollerer inngangssignalet, slik at kontrollsignalet hindres fra å overskride et forhåndsbestemt nivå, nevnte nivå korresponderer til en forhåndsbestemt temperatur av den i det minste ene transistor som er lik med eller under en spesifisert maksimaltemperatur for den minst ene transistor.

2. Effektforsterkerkrets ifølge krav 1, karakterisert ved at det valgte tempera-turområdet inkluderer den spesifiserte maksimaltemperatur for den minst ene transistor.

3. Effektforsterkerkrets ifølge ethvert av kravene 1 eller 2, karakterisert ved at innretningen for å generer et kontrollsignal inkluderer innretning for å måle den leverte effekt til den i det minste ene transistor.

4. Effektforsterkerkrets ifølge krav 3, karakterisert ved at innretningen for å måle den leverte effekt omfatter en motstand koblet slik at strømmen gjennom motstanden multiplisert med spenningen over motstanden korresponderer til den leverte effekt til minst den ene transistor.

5. Effektforsterkerkrets ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at innretningen for å generere et kontrollsignal inkluderer innretning for å si-mulere den termiske tidskonstant for nevnte i minst den ene transistor.

6. Effektforsterkerkrets ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at innretningen for å generere et kontrollsignal inkluderer en gjennomsnittsnivådetektor omfattende et RC-nett.

7. Effektforsterkerkrets ifølge krav 6, karakterisert ved at til RC-nettets tidskonstant korresponderer til den termiske tidskonstant av nevnte minst ene transistor.

8. Effektforsterkerkrets ifølge krav 5 eller 7, karakterisert ved at den termiske tidskonstant av den minst ene transistor er avhengig av transistorens masse, varmekapasiteten til transistoren og den termiske motstand av transistoren.

9. Effektforsterkerkrets ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at innretningen for å generere et kontrollsignal inkluderer en digital signal-prosessor, DSP.

10. Effektforsterkerkrets ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at innretningen for å kontrollere inngangssignalene kontrollerer inngangssignalet ved å attenuere og begrense signalet.

11. Effektforsterkerkrets ifølge ethvert av de foregående krav, karakterisert ved at innretningen for å kontrollere inngangssignalet omfatter en forsterker med justerbar forsterkning som kontrolleres av kontrollsignalet.

12. Effektforsterkerkrets i henhold til ethvert av kravene 1 til 10, karakterisert ved at innretningen for å kontrollere inngangssignaler omfatter en begrenser med et variabelt terskelnivå for dens begrensning som kontrolleres av nevnte kontrollsignal.

13. Fremgangsmåte for å kontrollere en transistors temperatur i en effektforsterkerkrets som har en inngangsterminal for å motta et inngangssignal og en utgangsterminal for å levere et utgangssignal, karakterisert ved at den omfatter trinnene: • å måle et signal som vesentlig korresponderer til det momentane effekttap i transistoren • å generere et kontrollsignal som vesentlig følger transistorens temperatur, i minst et valgt temperaturområde, ved å benytte nevnte målte signal å kontrollere inngangssignalet for å hindre kontrollsig nalet fra å overskride et forhåndsbestemt nivå, nevnte nivå korresponderer til transistorens temperatur som er lik eller under en spesifisert maksimaltemperatur for transistoren.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 13, karakterisert ved at det valgte temperaturområde inkluderer transistorens spesifiserte maksimaltemperatur .

15. Fremgangsmåte ifølge ethvert av kravene 13 eller 14, karakterisert ved at trinnene å generere et kontrollsignal inkluderer trinnet å danne et integral av det målte signal, idet integralet inkorporerer en tidskonstant som vesentlig korresponderer til den termiske tidskonstant av transistoren.

16. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 13-15, karakterisert ved at trinnene å generere et kontrollsignal inkluderer trinnet å detektere gjennomsnittsnivået av nevnte målte signal.

17. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 13-16, karakterisert ved at trinnet å kontrollere inngangssignalet inkluderer trinnet å attenuere eller begrense inngangssignalet.

18. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 13-17, karakterisert ved at trinnet å kontrollere inngangssignalet inkluderer trinnet å justere forsterk-ningen av en forsterker, til hvilken inngangssignalet er tilknyttet.

19. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 13-17, karakterisert ved at trinnet å kontrollere inngangssignalet inkluderer trinnet å sette terskelnivået av en variabel begrenserkrets, til hvilket inngangssignalet er tilknyttet.