RU201432U1

RU201432U1 - TRANSISTOR POWER AMPLIFIER

Info

Publication number: RU201432U1
Application number: RU2020121935U
Authority: RU
Inventors: Евгений Владимирович Ящерицын; Владимир Васильевич Ящерицын
Original assignee: Евгений Владимирович Ящерицын; Владимир Васильевич Ящерицын
Priority date: 2020-06-26
Filing date: 2020-06-26
Publication date: 2020-12-15

Abstract

Полезная модель представляет собой транзисторный усилитель мощности с защитой от короткого замыкания выводов, предназначенных для подключения к нагрузке, возможностью диагностики этих выводов, которая может быть использована для подключения нагрузки к бортовой сети автомобиля.Транзисторный усилитель мощности, входной вывод которого предназначен для подключения к узлу управления и диагностики, а выходной вывод - для подключения к нагрузке, содержит цепь положительной обратной связи, подключенную между входным и выходным выводами усилителя мощности, фильтрующий конденсатор, подключенный к входному выводу усилителя мощности и цепи положительной обратной связи, шунтирующий резистор, подключенный к выходному выводу усилителя мощности и к выводу для подключения напряжения питания.The utility model is a transistor power amplifier with short-circuit protection of the terminals intended for connection to the load, the ability to diagnose these terminals, which can be used to connect the load to the vehicle's on-board network. The transistor power amplifier, the input terminal of which is intended for connection to the control unit and diagnostics, and the output terminal for connecting to the load, contains a positive feedback circuit connected between the input and output terminals of the power amplifier, a filter capacitor connected to the input terminal of the power amplifier and a positive feedback circuit, a shunt resistor connected to the output terminal of the amplifier power and to the output for connecting the supply voltage.

Description

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к устройствам, коммутирующим нагрузку в бортовой сети автомобиля или аналогичного объекта, работающего в условиях помех, требующего защиты от короткого замыкания нагрузки и определения состояния выходного вывода (диагностики).The utility model relates to the field of electrical engineering, namely to devices that switch the load in the on-board network of a car or a similar object operating under interference conditions, requiring protection against short circuit of the load and determining the state of the output terminal (diagnostics).

Известны транзисторные усилители мощности с защитой от короткого замыкания, входной вывод которых предназначен для подключения к узлу управления, содержащие цепь положительной обратной связи, подключенную между входным и выходным выводами, фильтрующий конденсатор, подключенный к входному выводу и цепи положительной обратной связи (1, 2, 3).Known transistor power amplifiers with short circuit protection, the input terminal of which is intended to be connected to the control unit, containing a positive feedback circuit connected between the input and output terminals, a filter capacitor connected to the input terminal and a positive feedback circuit (1, 2, 3).

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является усилитель мощности, примененный в транзисторном регуляторе напряжения (1), входные выводы которого предназначены для подключения к узлу управления, содержащий цепь положительной обратной связи, подключенную между входным и выходным выводами усилителя мощности, фильтрующий конденсатор, подключенный ко входному выводу усилителя мощности и цепи положительной обратной связи.The closest technical solution, selected as a prototype, is a power amplifier used in a transistor voltage regulator (1), the input terminals of which are intended to be connected to a control unit, containing a positive feedback circuit connected between the input and output terminals of the power amplifier, a filter capacitor connected to the input terminal of the power amplifier and the positive feedback circuit.

Известный усилитель мощности обеспечивает защиту от короткого замыкания нагрузки и работу в условиях помех, но управляется по двум входным выводам и не обеспечивает диагностики состояния выходного вывода. Это ухудшает эксплуатационные характеристики транзисторного усилителя мощности и сужает область его применения.The known power amplifier provides protection against short circuit of the load and operation under interference conditions, but is controlled by two input terminals and does not provide diagnostics of the state of the output terminal. This degrades the performance characteristics of the transistor power amplifier and narrows the scope of its application.

Задачей полезной модели является создание возможности управлять и диагностировать транзисторный усилитель мощности по входному выводу.The task of the utility model is to create the ability to control and diagnose a transistor power amplifier using the input terminal.

Техническим результатом полезной модели является повышение качества и надежности управления нагрузкой.The technical result of the utility model is to improve the quality and reliability of load control.

Поставленная задача достигается тем, что транзисторный усилитель мощности, входной вывод которого предназначен для подключения к узлу управления и диагностики, содержащий цепь положительной обратной связи, подключенную между входным и выходным выводами, фильтрующий конденсатор, подключенный к входному выводу и цепи положительной обратной связи, шунтирующий резистор, подключенный к выходному выводу усилителя мощности и к выводу для подключения напряжения питания.The task is achieved by the fact that the transistor power amplifier, the input terminal of which is intended for connection to the control and diagnostics unit, contains a positive feedback circuit connected between the input and output terminals, a filter capacitor connected to the input terminal and a positive feedback circuit, a shunt resistor connected to the output terminal of the power amplifier and to the terminal for connecting the supply voltage.

На чертеже приведена электрическая схема предлагаемого транзисторного усилителя мощности.The drawing shows an electrical diagram of the proposed transistor power amplifier.

Устройство имеет входной вывод 1, цепь положительной обратной связи 3, выходной вывод 2, шунтирующий резистор 4.The device has an input pin 1, a positive feedback circuit 3, an output pin 2, a shunt resistor 4.

Входной вывод 1 предназначен для подключения к узлу управления и диагностики и соединен цепью положительной обратной связи 3 с выходным выводом 2, резистор 4, подключенный меду выходным выводом и выводом для подключения напряжения питания, шунтирующий выходной ключевой элемент.Input terminal 1 is intended for connection to the control and diagnostics unit and is connected by a positive feedback circuit 3 to output terminal 2, resistor 4, connected to the output terminal and the terminal for connecting the supply voltage, shunting the output key element.

Транзисторный усилитель мощности работает следующим образом.The transistor power amplifier works as follows.

При действии на входном выводе 1 включающего импульса усилитель мощности подключает выходной вывод 2 к питающему напряжению, обеспечивая через цепь положительной обратной связи 3 напряжение на входном выводе 1, что приводит усилитель мощности в устойчивое состояние «включено» и позволяет, при отсутствии на входном выводе 1 включающего и выключающего импульсов, определить это состояние.When a turn-on pulse acts on input terminal 1, the power amplifier connects output terminal 2 to the supply voltage, providing a voltage at input terminal 1 through the positive feedback circuit 3, which brings the power amplifier to a stable "on" state and allows, in the absence of input terminal 1 on and off pulses, determine this state.

При действии на входном выводе 1 выключающего импульса, усилитель мощности отключает выходной вывод 2 от питающего напряжения, обеспечивая через цепь положительной обратной связи 3 устойчивое состояние «выключено» и позволяет, при отсутствии на входном выводе 1 включающего и выключающего импульсов, определить это состояние.When a turn-off pulse is applied to the input terminal 1, the power amplifier disconnects the output terminal 2 from the supply voltage, providing a stable "off" state through the positive feedback circuit 3 and allows, in the absence of an on and off pulse at the input terminal 1, to determine this state.

Если в этом состоянии происходит отключение нагрузки на выходном выводе 2, через шунтирующий резистор 4 действует напряжение, которое через цепь положительной обратной связи 3 действует на входной вывод 1, что позволяет, при отсутствии на этом выводе включающего и выключающего импульсов, определить состояние «обрыв» нагрузки.If in this state the load is disconnected at the output terminal 2, a voltage acts through the shunt resistor 4, which through the positive feedback circuit 3 acts on the input terminal 1, which allows, in the absence of on and off pulses on this terminal, to determine the "open" state load.

При коротком замыкании, в состоянии «включено», выводов усилителя мощности, предназначенных для подключения к нагрузке, увеличивается падение напряжения на подводящих питающее напряжение проводах и внутреннем сопротивлении источника питающего напряжения. При заданном значении этого напряжения срабатывает цепь положительной обратной связи 3, выключая усилитель мощности, что позволяет, при отсутствии на входном выводе 1 включающего и выключающего импульсов, определить состояние «короткое замыкание». Таким образом, при коротком замыкании нагрузки через выходной вывод усилителя мощности 2 протекает ток, среднее значение которого пропорционально его величине во время действия включающего импульса и скважности (отношению длительности включающего импульса к периоду их следования). Узел управления и диагностики формирует на входном выводе 1 включающие импульсы со скважностью не более 0,01, поэтому ток через выходной вывод 2, предназначенный для подключения к нагрузке, имеет небольшое среднее и большое амплитудное значения.In the event of a short circuit, in the “on” state, of the power amplifier terminals intended for connection to the load, the voltage drop across the supply voltage wires and the internal resistance of the supply voltage source increases. At a given value of this voltage, the positive feedback circuit 3 is triggered, turning off the power amplifier, which makes it possible, in the absence of on and off pulses at the input terminal 1, to determine the "short circuit" condition. Thus, with a short circuit of the load, a current flows through the output terminal of the power amplifier 2, the average value of which is proportional to its value during the action of the switching pulse and the duty cycle (the ratio of the duration of the switching pulse to the period of their repetition). The control and diagnostics unit generates switching pulses with a duty cycle of not more than 0.01 at the input terminal 1, therefore the current through the output terminal 2, intended for connection to the load, has a small average and large amplitude values.

Внутреннее сопротивление усилителя мощности значительно меньше суммарного сопротивления подводящих питающее напряжение проводов и внутреннего сопротивления источника питающего напряжения, поэтому падение напряжения во время включающего импульса, приложено к питающим проводам и источнику питающего напряжения, что обеспечивает малую мощность рассеивания и заданный тепловой режим усилителя мощности. При снятии короткого замыкания с выводов, предназначенных для подключения к нагрузке, включающий импульс, действуя на входной вывод 1 усилителя мощности, переводит его в состояние «включено», подключая выходной вывод 2 к напряжению питания. Далее транзисторный усилитель мощности работает в обычном режиме.The internal resistance of the power amplifier is much less than the total resistance of the wires supplying the supply voltage and the internal resistance of the supply voltage source; therefore, the voltage drop during the switching-on pulse is applied to the supply wires and the supply voltage source, which ensures low dissipation power and a given thermal regime of the power amplifier. When the short circuit is removed from the terminals intended for connection to the load, a turning on pulse, acting on the input terminal 1 of the power amplifier, turns it into the "on" state, connecting the output terminal 2 to the supply voltage. Further, the transistor power amplifier operates as usual.

Таким образом, предлагаемый транзисторный усилитель мощности обеспечивает не только состояния «включено», «выключено» и защиту от короткого замыкания нагрузки, но и возможность проверки (диагностирования) четырех состояний выходного вывода: «включено», «выключено», «короткое замыкание», «обрыв» по одному входному выводу. Это расширяет функциональные возможности и повышает надежность транзисторного усилителя мощности.Thus, the proposed transistor power amplifier provides not only the states "on", "off" and protection against short circuit of the load, but also the ability to check (diagnose) four states of the output output: "on", "off", "short circuit", "Break" on one input pin. This increases the functionality and reliability of the transistor power amplifier.

Источники информацииInformation sources

1. Патент на полезную модель RU 79729 U1, 2009 МПК Н02Р 9/30, бюл. №1.1. Patent for utility model RU 79729 U1, 2009 IPC Н02Р 9/30, bull. # 1.

2. Авторское свидетельство SU №1157639 Н02Р 9/04, 1985, бюл. №19.2. Copyright certificate SU No. 1157639 Н02Р 9/04, 1985, bull. No. 19.

3. Авторское свидетельство SU №1073873А, кл. Н02Р 9/30, 1984, бюл. №6.3. Copyright certificate SU No. 1073873A, class. Н02Р 9/30, 1984, bul. No. 6.

Claims

Transistor power amplifier, the input terminal of which is intended for connection to the control and diagnostic unit, and the output terminal is for connection to the load, containing a positive feedback circuit connected between the input and output terminals of the power amplifier, a filter capacitor connected to the input terminal of the power amplifier and positive feedback circuit, a shunt resistor connected to the output terminal of the power amplifier and to the terminal for connecting the supply voltage.