SU1510068A1

SU1510068A1 - Power amplifier

Info

Publication number: SU1510068A1
Application number: SU874320708A
Authority: SU
Inventors: Александр Николаевич Заварыкин; Петр Иванович Клюев; Вадим Анатольевич Майоров
Original assignee: Предприятие П/Я В-2962
Priority date: 1987-10-26
Filing date: 1987-10-26
Publication date: 1989-09-23

Abstract

Изобретение относитс к радиотехнике. Цель изобретени - увеличение КПД при работе на комплексную нагрузку. Усилитель мощности содержит двухтактный каскад 1, выполненный на транзисторах 2 и 3 разной структуры, и нагрузку 4. Каждое плечо каскада 1 включает диоды 5, 6 и 9, ключи 7, 8 и 10, многоуровневый компаратор 11 напр жени и источники питани блока питани 12. При работе каскада 1 на комплексную нагрузку 4 сдвиг по фазе между током и напр жением приводит к тому, что во врем работы транзистора 2 напр жение на нагрузке 4 принимает отрицательные значени в моменты , когда ток не совпадает по фазе с напр жением. В эти моменты дл снижени остаточного напр жени включаютс источники питани с противоположной данному плечу пол рностью питающего напр жени и источник с нулевым напр жением питани . При этом переход на источники с другой пол рностью напр жени осуществл етс без изменени направлени тока нагрузки. Введение общей (нулевой) и отрицательных ступеней питающих напр жений позвол ет снизить потери. 2 ил.The invention relates to radio engineering. The purpose of the invention is to increase efficiency when working on a complex load. The power amplifier contains a push-pull cascade 1, made on transistors 2 and 3 of different structure, and load 4. Each arm of the cascade 1 includes diodes 5, 6 and 9, keys 7, 8 and 10, a multilevel voltage comparator 11 and power supplies of the power supply 12 When cascade 1 operates on complex load 4, the phase shift between current and voltage causes the voltage across load 4 to take on negative values at times when the current does not coincide in phase with the voltage. At these times, to reduce the residual voltage, the power sources with the polarity of the supply voltage opposite to this shoulder and the source with zero voltage supply are included. In this case, switching to sources with a different polarity is accomplished without changing the direction of the load current. The introduction of common (zero) and negative supply voltage levels allows to reduce losses. 2 Il.

Description

Siai Siai

VIVI

5,, N5 ,, N

ON N ON N

NN

Изобретение относитс к радиотехнике , а именно к усилител м мощности работающим в режимах В, АВ, С,и может быть использовано дл усилени сигналов низкой частоты.The invention relates to radio engineering, namely to power amplifiers operating in modes B, AB, C, and can be used to amplify low frequency signals.

Цель изобретени - увеличение КПД при работе на комплексную нагрузку The purpose of the invention is to increase efficiency when working on a complex load.

На фиг. 1 представлена структурна электрическа схема предложенного усилител мощности; на фиг. 2 - временна диаграмма работы устройства.FIG. Figure 1 shows the structural electrical circuit of the proposed power amplifier; in fig. 2 - time diagram of the device.

Усилитель мощности содержит двухтактный каскад 1, выполненный на транзисторах 2 и 3 разной структуры, нагрузку 4, в каждом плече которого N первых диодов 5..5, вторых диодов 6,, 6, ., первьт ключей 7,, 7. . вторых ключей 8, 8,, ..., 8, допол нительный диод 9, дополнительный клю 10, многоуровневый компаратор 11 напр жени , блок 12 питани . The power amplifier contains a push-pull cascade 1, made on transistors 2 and 3 of different structure, load 4, each arm having N first diodes 5..5, second diodes 6 ,, 6,., First keys 7, 7.. second keys 8, 8 ,, ..., 8, additional diode 9, additional key 10, multilevel voltage comparator 11, power supply unit 12.

На фиг. 2, q крива 1 .соответствует напр жению в нагрузке, крива 2току в нагрузке, крива 3 - напр жению на коллекторе транзистора. На фиг. 2,. 5 крива 1 соответствует напр жению коллектор-эмиттер транзистора дл усилител без нулевой и отри- дательной ступеней питающих напр же- н к-t крива 2 - дл предложенного технического решени . Штриховкой показана площадь, определ юща тепловые потери в первом и во втором слу- ча х.FIG. 2, q curve 1. Corresponds to the voltage in the load, curve 2 to the current in the load, curve 3 to the voltage on the collector of the transistor. FIG. 2 ,. 5, curve 1 corresponds to the voltage of the collector-emitter of the transistor for the amplifier without zero and negative power supply levels to –t curve 2 - for the proposed technical solution. The shading shows the area determining the heat loss in the first and second cases x.

В предлагаемом устройстве, ключи 6-8 и 10 могут быть выполнены, например , на транзисторах, многоурорне- вые компараторы напр жений представ- л ют собой систему компараторов, сигнальные входы которых объединены, а блок 12 питани содержит двухпо- л рные источники питани с разными по уровню питающими напр жени ми. In the proposed device, the keys 6-8 and 10 can be performed, for example, on transistors, multi-horror voltage comparators are a system of comparators, the signal inputs of which are combined, and the power supply unit 12 contains two-pole power sources with different in level of supply voltage.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Работа двухтактного каскада 1 это го усилител от известного отличаетс только включением питающих напр жений при комплексном характере нагрузки . Сдвиг по фазе между током и напр жением приводит к тому, что во врем работы транзистора 2 (на фиг.2 q интервал времени t...t) напр жение на нагрузке принимает отрицательные значени в моменты времени, когда ток не совпадает по фазе с напр жением. В зти моменты времениThe operation of the push-pull stage 1 of this amplifier differs from the known one only by switching on the supply voltages with the complex nature of the load. A phase shift between current and voltage leads to the fact that during the operation of transistor 2 (in Fig. 2 q the time interval t ... t) the voltage on the load takes on negative values at times when the current does not coincide in phase with voltage At these times

дл снижени остаточного напр жени включаютс источники питани с противоположной данному плечу пол рностью питающего напр жени и источник с напр жением питани , равным нулю. Характерно, что переход на источники с другой пол рностью напр жени осуществл етс без изменени направлени тока нагрузки. Это св зано с тем, что эти источники работают На зар д не отдают, а потребл ют энергию. Тем самьш реализуетс принцип рекуперации энергии: при работе На зар д конденсаторы фильтров источников питани зар жаютс , а затем при работе другого плеча разр жаютс . Энерги , потребл ема от источника при этом, снижаетс . Введение общей (нулевой) и отрицательных ступеней питающих напр жений позвол ют снизить потери, что нагл дно показано на фиг, 2,5. Пороги срабатывани многоуровневого компаратора 11 устанавливаютс таким образом, чтобы к коллекторам транзисторов двухтактного каскада в любой момент времени было приложено мини- мальное из напр жений источников, превышающее напр жение в нагрузке на величину, необходимую дл того, чтобы транзисторы находились в активном режиме.to reduce the residual voltage, the power sources with the opposite polarity of the supply voltage and the source with the supply voltage equal to zero are included. It is characteristic that the switch to sources with different polarity of voltage is carried out without changing the direction of the load current. This is due to the fact that these sources of work do not give away charge, but consume energy. Thus, the principle of energy recovery is realized: during operation, the charge capacitors of the power supply filters are charged, and then discharged during the operation of the other arm. The energy consumed from the source is reduced. The introduction of common (zero) and negative supply voltage levels allows to reduce losses, which is clearly shown in FIG. 2.5. The tripping thresholds of the multilevel comparator 11 are set so that the minimum voltage of the source voltages exceeding the voltage in the load by the amount required for the transistors to be in active mode is applied to the collectors of the transistors of the push-pull cascade.

На фиг. 2,q приведены кривые, соответствующие току (крива 2), напр жению {крива 1) в нагрузке 4 и напр жению на коллекторах транзисторов 2 и 3 (крива 3) дл случа индуктивной нагрузки с cos Lf 0. Напр жение в нагрузке опережает по фазе ток на 90°. Транзистор двухтактного каскада открываетс в момент времени t, закрываетс в момент времени t. Напр жение в нагрузке измен етс за этот интервал времени от максимума до минимума . На фиг. 2,5 крива 1 соответствует остаточному напр жению на транзисторах дл известного усилител , крива 2 - дл предлагаемого устройства. Штриховкой показана площадь , соответствующа мощности потерь ДЛЯ , первого и второго случаев.FIG. 2, q shows the curves corresponding to the current (curve 2), voltage (curve 1) in load 4 and voltage on collectors of transistors 2 and 3 (curve 3) for the case of inductive load with cos Lf 0. The voltage in the load is ahead phase current at 90 °. The push-pull transistor opens at time t, closes at time t. The load voltage varies from maximum to minimum during this time interval. FIG. 2.5 curve 1 corresponds to the residual voltage on the transistors for a known amplifier, curve 2 corresponds to the proposed device. The shading shows the area corresponding to the power loss for the first and second cases.

Claims

Thus, the proposed power amplifier provides a higher efficiency when operating at a complex load. Invention Formula

A power amplifier containing a push-pull stage, made on

5-15

T transistors of different structure with a load in the common circuit, N negative-polarity power sources of different levels, N positive-polarity power sources of different levels, with each arm of the push-pull cascade including N first diodes, a multilevel comparator, the signal input of which is connected to one output of the load, the other output of which is connected to the common bus, the reference inputs to the terminals of the N power sources, respectively, and the outputs to the control inputs N-1 of the first keys, respectively, of which then, in order to increase efficiency when operating on a complex load, an additional diode is introduced in each arm of the push-pull cascade and an additional control key is connected to the corresponding output of a multi-level (nt)

W)

0068 6

a new voltage comparator, as well as N second diodes, the Nth first key and N second keys, with the same terminals of the N first diodes, N second diodes and an additional diode of each arm combined and connected to the collector of the transistor of this arm, each other terminal of the diode through

0

the corresponding key is connected to the output of the corresponding power source of this arm, and the other output of the additional diode is connected via an additional key to the common power supply line wiring; the input of each of the N first keys of this shoulder is combined with the input of each of the N second keys of the opposite shoulder, and the emitters of transistors push pull cascade combined and connected to the appropriate output load.

FIG. 2