SU1702516A1

SU1702516A1 - Class d amplifier

Info

Publication number: SU1702516A1
Application number: SU894701720A
Authority: SU
Inventors: Николай Васильевич Антоневич; Леонид Валентинович Воронов; Михаил Викторович Кондратьев; Николай Борисович Петяшин
Original assignee: Ленинградский Электротехнический Институт Связи Им.Проф.М.А.Бонч-Бруевича
Priority date: 1989-06-06
Filing date: 1989-06-06
Publication date: 1991-12-30

Abstract

Изобретение относитс к усилительной технике и может быть использовано в качестве модул тора в радиопередающих устройствах с коллекторной модул цией. Целью изобретени вл етс повышение надежности и линейности. В усилителе класса Д первый и второй ключевые преобразователи 1 и 2 соединены последовательно по питанию и параллельно по.выхо- ду. В каждом ключевом преобразователе 1(2) содержитс транзисторный ключ 7 с трансформатором 3 в нагрузке. Первична обмотка 4 трансформатора подключена к шине питани через дроссель 8. а дополнительна обмотка 5 к другой шине питани - через дополнительный дроссель. Так как эти дроссели магнитосв заны, в первом ключевом преобразователе 1 они включены согласно, а во втором ключевом преобразователе 2 - встречно, то разрешаетс основное противоречие: увеличение индуктивности дл повышени надежности и уменьшение дл повышени линейности, т.е. в усилителе класса Д одновременно повышаетс надежность и линейность . 1 ил. слThe invention relates to amplifier technology and can be used as a modulator in radio transmitting devices with collector modulation. The aim of the invention is to increase reliability and linearity. In the class D amplifier, the first and second key converters 1 and 2 are connected in series with power and parallel with output. Each key converter 1 (2) contains a transistor switch 7 with a transformer 3 in the load. The primary winding 4 of the transformer is connected to the power bus through the choke 8. And the additional winding 5 to the other power bus through an additional choke. Since these chokes are magnetically connected, in the first key converter 1 they are included according to, and in the second key converter 2 - counter, the main contradiction is resolved: an increase in inductance to increase reliability and a decrease to increase linearity, i.e. in a class D amplifier, reliability and linearity simultaneously increase. 1 il. cl

Description

Изобретение относится к усилительной технике и может быть использовано в качестве амплитудного модулятора в радиопередающих устройствах с коллекторной модуляцией.The invention relates to amplification technology and can be used as an amplitude modulator in radio transmitting devices with collector modulation.

Целью изобретения является повышение надежности и линейности.The aim of the invention is to increase reliability and linearity.

На чертеже представлена структурная электрическая схема усилителя класса Д.The drawing shows a structural electrical circuit of the amplifier class D.

Усилитель класса Д содержит первый и второй ключевые преобразователи 1 и 2, трансформатор 3 с первичной 4, дополнительной 5 и выходной 6 обмотками, транзисторные ключи 7 и 7', дроссели 8 и 8‘, блокировочный конденсатор 9, обратносмещенный диод 10, дополнительный конденсатор 11, диод 12, фильтр 13 нижних частот, дополнительный диод 14 и дополнительные дроссели 15 и 15'.The class D amplifier contains the first and second key converters 1 and 2, transformer 3 with primary 4, additional 5 and output 6 windings, transistor switches 7 and 7 ', chokes 8 and 8', a blocking capacitor 9, a reverse biased diode 10, an additional capacitor 11 , diode 12, low pass filter 13, additional diode 14 and additional chokes 15 and 15 '.

Усилитель класса Д работает следующим образом.Amplifier class D works as follows.

Управляющими импульсами, промодулированными по ширине, транзисторные ключи 7 и 7' в ключевых преобразователях 1 и 2 периодически переводятся из запертого в насыщенное состояние. Е1ключение и выключение транзисторных ключей 7 и 7' в обоих ключевых преобразователях 1 и 2 осуществляются одновременно.The control pulses, modulated in width, transistor switches 7 and 7 'in the key converters 1 and 2 are periodically converted from locked to saturated state. E1 turning on and off transistor switches 7 and 7 'in both key converters 1 and 2 are carried out simultaneously.

После отпирания транзисторного ключа 7 первичная 4 и идентичная ей дополнительная 5 обмотки трансформатора 3 подключаются к блокировочному 9 и дополнительному 11 конденсаторам. На выходной обмотке 6 трансформатора 3 действует положительное напряжение, подаваемое через диод 12 на вход фильтра 13 нижних частот. Когда транзисторный ключ 7 запирается, за счет ЭДС самоиндукции напряжения на первичной 4, дополнительной 5 и выходной 6 обмотках трансформатора 3 изменяют полярность; Диод 12 запирается и ток индуктивности фильтра 13 нижних частот замыкается через дополнительный диод 14. При этом напряжение на входе фильтра 13 нижних частот близко к нулю. В результате формируется последовательность однополярных широтно-модулированных импульсов напряжения. Фильтр 13 нижних частот выделяет на нагрузке полезный (усиливаемый) сигнал.After unlocking the transistor switch 7, the primary 4 and identical additional 5 windings of the transformer 3 are connected to the blocking 9 and additional 11 capacitors. At the output winding 6 of the transformer 3 acts a positive voltage supplied through the diode 12 to the input of the low-pass filter 13. When the transistor switch 7 is locked, due to the EMF of the self-induction voltage on the primary 4, additional 5 and output 6 windings of the transformer 3 change the polarity; The diode 12 is locked and the inductance current of the low-pass filter 13 is closed via an additional diode 14. In this case, the voltage at the input of the low-pass filter 13 is close to zero. As a result, a sequence of unipolar pulse-width modulated voltage pulses is formed. The low-pass filter 13 selects a useful (amplified) signal at the load.

На этапе запертого состояния транзисторного ключа 7 энергия, накопленная в магнитном поле трансформатора 3. рекуперируется через диод 10 в блокировочный 9 и дополнительный 11 конденсаторы. Поскольку в трансформаторе 3 первичная 4 и ‘ дополнительная 5 обмотки имеют одинаковое число витков, напряжение на запертом транзисторном ключе 7 не превышает удво енного значения напряжения на блокировочном конденсаторе 9.At the stage of the locked state of the transistor switch 7, the energy stored in the magnetic field of the transformer 3. is recovered through a diode 10 into a blocking 9 and an additional 11 capacitors. Since the primary 4 and перв additional 5 windings in the transformer 3 have the same number of turns, the voltage at the locked transistor switch 7 does not exceed twice the voltage value at the blocking capacitor 9.

Выравнивание напряжений на ключевых преобразователях 1 и 2 осуществляется автоматически. Это происходит потому, что ключевой преобразователь, питаемый от большого напряжения, (например, преобразователь 1) вырабатывает на выходной обмотке 6 трансформатора 3 большие по амплитуде импульсы напряжения. Поскольку выходы ключевых преобразователей соединены параллельно, на входе общего фильтра 13 нижних частот происходит перераспределение амплитуд токов выходной 4 и соответственно первичной 5 и дополнительной 6 обмоток трансформатора 3, приводящее к большому разряду блокировочного 9 и дополнительного 11 конденсаторов того ключевого преобразователя, напряжение на ’котором выше. При идентичных режимах первого 1 и второго 2 ключевых преобразователей, когда равны их напряжения питания, транзисторные ключи 7 и 7' отпираются и запираются одновременно, соответственно равны импульсы коллекторного тока транзисторных ключей - дроссели 8 и 8’ и дополнительные дроссели 15 и 15' имеют в любой момент времени результирующий магнитный поток, равный нулю, т.е. их индуктивность для синфазных сигналов равна нулю. Поэтому дроссели 8 и 8’ и дополнительные дроссели 15 и 15’ в этом основном для усилителя режиме не влияют на процессы, происходящие в устройстве.The voltage equalization on the key converters 1 and 2 is carried out automatically. This is because a key converter powered by a large voltage (for example, converter 1) generates large voltage pulses in the output winding 6 of the transformer 3. Since the outputs of the key converters are connected in parallel, at the input of the common low-pass filter 13, the amplitudes of the currents of the output 4 and, respectively, primary 5 and additional 6 windings of the transformer 3 are redistributed, leading to a large discharge of the blocking 9 and additional 11 capacitors of that key converter, the voltage at which is higher . With identical modes of the first 1 and second 2 key converters, when their supply voltages are equal, the transistor switches 7 and 7 'are unlocked and locked simultaneously, respectively, the collector current pulses of the transistor switches are equal - the inductors 8 and 8' and the additional inductors 15 and 15 'have any moment in time, the resulting magnetic flux equal to zero, i.e. their inductance for common-mode signals is zero. Therefore, the chokes 8 and 8 ’and the additional chokes 15 and 15’ in this main mode for the amplifier do not affect the processes occurring in the device.

Таким образом, обеспечивается линейная амплитудная характеристика усилителя класса Д.Thus, a linear amplitude response of a class D amplifier is provided.

При неодновременном отпирании или запирании транзисторных ключей 7 и 7’ в первом и втором ключевых преобразователях 1 и 2 с помощью дросселей 8 и 8' и дополнительных дросселей 15 и 15' исключаются всплески тока транзисторных ключей 7 и 7', так как последовательно с отпертым транзисторным ключом 7 оказывается включенным дроссель 15, обладающий значительной индуктивностью. Таким образом обеспечивается повышение надежности.When the transistor switches 7 and 7 'are unlocked or locked at the same time in the first and second key converters 1 and 2 using the chokes 8 and 8' and additional chokes 15 and 15 ', current surges of the transistor keys 7 and 7' are excluded, since the transistor the key 7 turns on the inductor 15, which has significant inductance. This provides increased reliability.

Claims

Claim

An amplifier of class D, containing the first and second key converters connected in series by power and parallel to the output, each of which contains a transformer with primary, auxiliary and output windings, a transistor switch, a choke, one terminal of which is connected to the power bus and one terminal of the blocking condensate pa, and through a reverse biased diode - with the first terminal of the additional transformer winding and one terminal of the additional capacitor, the first terminal of the transformer primary winding is connected to the output terminal of the additional capacitor, and through the transistor switch, with the other output of the blocking capacitor, while one output of the transformer output winding through the diode is connected to the input of the low-pass filter and the anode of the additional diode, the cathode of which is connected to the other output of the transformer output winding, characterized in that . in order to increase reliability and linearity, an additional inductor magnetically connected to the inductor is introduced into each key converter between the other output of the blocking capacitor and the second output of the additional winding of the transformer, while the inductor and additional inductor of the first converter are magnetically connected to the inductor and additional inductor of the second converter, in the first key converter transformer primary winding 10 and inductor, as well as additional transformer winding and additional the inductor is switched on according to, and in the second key converter, the primary winding of the transformer and the 15th inductor, as well as the additional winding of the transformer and the additional inductor are included in the opposite direction.