SU845264A1 - Мостовой усилитель мощности - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к радиотехн ке и использоватьс  в радиотех нических установках различного назначени , в частности в усилител х след щих приводов с широтно-импульсной модул цией и коммутаторах питани . Известны усилители мощности, в которых дл  защиты транзисторов от перегрузок и уменьшени  сквозных токов примен етс  нелинейна  положительна  обратна  св зь Xll Наиболее близок к предлагаемому мостовой усилитель мощности на транзисторах с трансформаторным выходом 22, который содержит дл  уменьшени  сквозных токов цепочки, состо  щие из дополнительных обмоток св зи с выходного трансформатора и диодов. Такие цепочки подключены между базой И эмиттером каждого из транзисторов усилител . Однако известный усилител мощности обладает невысоким КПД из-за невозможности устранени  сквозных то ков в широком диапазоне частот, поскольку наличие трансформатора существенно ограничивает диапазон рабочих .частот усиливаемого сигнала, особенно в области низких и высоких часгот , и быстродействие усилител . Кроме того, установка трансформатора с дополнительными обмотками приводит к увеличению габаритов и веса усилител . Цель изобретени  - увеличение КПД путем устранени  сквозных токов и повышение быстродействи . Дл  этого в мостовом усилителе мощности , содержащем две пары соединенных последовательно по питанию ведущих и ведомых силовых ключей, образук цих плечи усилител , нагрузку, включенную в одну диагональ, источник питани , подключенный к другой диагонали , и источник сигнала, св занный с ведущими силовыми ключамир параллельно каждому силовому ключу подключен датчик контрол  состо ни  плеча усилител , причем выход датчика св зан с входом блокируюцего элемента , установленного между силовыми ключом смежного по питанию плеча и нагрузкой , а управл кнца  цепь каждого ведомого силового ключа подключена к силовой цепи ведущего силового ключа и блокирующего элемента противоположного плеча усилител . Кроме того, св зь между датчиком контрол  состо ни  плеча усилител 

и блокирующим элементом выполнена оптической ..

На фиг. 1 представлена структурна электрическа  схема предложенного устител ; на фиг. 2 - принципиальна  )лектрическал схема.

Мостовой усилитель мощности содержит две пары соединенных последовательно .по питанию ведущих 1 (2) и ведомых 3 (4) силовых ключей, образующих плечи усилител , нагрузку 5, включенную в одну диагональ, источник б , подключенный к другой диагонали, и источник 7 сигнала, св зднный с ведущими силовыми ключами. Параллельно каждому силовому ключу подключен один из датчиков 8-11 контрол  состо ни  плеча усилител . Выходы датчиков св заны с входами блокирующих элементов 12-15, Управл юща  цепь каждого ведомого силового ключа подключена через резистор 16 или 17 к силовой .цепи ведущего силового ключа и блокирующего элемента противоположного плеча усилител .

Усилитель работает следующим образом .

В исходном состо нии импульсы не поступают от источника 7 сигнала, потому ведущие 1, 2 и ведомые 3, 4 силовые ключи выключены. Через нагрузку 5 ток не протекает. К датчика 8-11 контрол  состо ни  плеч усилител  приложено напр жение, в результате чего на входы блокирующих элементов 12-15 поступают сигналы включени . Одднако по силовой цепи блокирующие элементы выключены.

. При поступлении импульса отрицательной по.п рности от источника 7 .сигнала на вход ведущего силового клча 1 происходит последовательно включение ведущего и ведомого силовых ключей 1, 4, которые шунтируют датчики 3, 11 контрол  состо ни  плеч. В результате с входом блокирующих элементов 12, 15 снимаютс  сигналы включени . Блокирующие элементы 14, 13 включаютс , и к нагрузке 5 прикладываетс  напр жение питани .

При реверсе или сн тии импульса орицательной пол рности от источника 7 сигнала с входа ведущего силового ключа 1 и поступлении импульса отрицательной пол рности на вход ведущег силовохО ключа 2 происходит последовате )1ьное включение ведущего и ведомого силовых ключей 2, 3, которые шунтируют датчики 9, 10 контрол  состо ни  плеч, и с входов блокирующих элементов 14, 13 снимаютс  сигналы вктаочени . После выключени  ключей 1, 4 датчики 8. 11 контрол  состо ни плеч усилител  подключаютс  к источнику питани , а на блокирующие элементы 12,

подс1ютс  сигналы включени . Блокирующие элементы 12, 15 включаютс , и к нагрузке прикладываетс  напр жение обратной пол рности.

Таким образом, при помощи датчиков контрол  состо ни  плеч усилител  и блокирующих элементов реализуетс  блок совпадени  (элемент И), осуществл ющий логическую операцию умножени .

Существо изобретени  рассмотрим на примере конкретного выполнени  (фиг. принципиальной электрической схемы мостового усилител  мощности.

Мостовой усилитель мощности содержит две пары соединеннь1х последовательно по питанию ведущих 18, 19 и ведомьлх 20, 21 силовых ключей на составных транзисторах, образующих плечи усилител , нагрузку 22, включенную в одну диагональ, источник питани  23, подключенный к другой диагонали, и источник 24 сигнала, св занный с,ведущими СИЛОВЫМИ ключами. Параллельно Т аждому ключу установлен датчик контрол  .состо ни  плеча усилител , представл ющий собой, например, излучающий свет диод 25 (26,27,28) тиристорного оптрона и ограничивающий протекающий через диод ток резистор 29 (30,31,32). Каждый диод оптически св зан со входом блокирующего элемента , например, каскадного соединени  силового тиристора 33 (34,35,36) и тиристора 37 (38,39,40)оптрона в силовой цепи составного транзистора. Диоды 41-44 - отсекающие от шунтирующего действи  нагрузки. Управл юща  цепь ка;кдого ведомого силового ключа подключена через резистор 45 (46) к силовой цепи ведущего силового ключа и блокирующего элемента противоположного плеча усилител . Диоды 47-50 и резисторы 51-54 предназначены дл  запирани  составных транзисторов .

Усилитель работает следующим образом .

В исходном состо нии импульсы от источника 24 сигнала не поступают, все составные транзисторы закрыты, и ток через нагрузку 22 не протекает

При поступлении импульса отрицательной пол рности от источника 24 сигнала на вход силового ключа 18 последовательно включаютс  силовые ключи 18, 21, которые шунтируют цепи с датчиками контрол  состо ни  плеч, последовательно соединенные диод 25(28) и резистор 29(32). С блокирующих элементов - каскадно включенных транзисторов 33, 37 и 36, 40 снимаютс  сигналы включени , а блокирующие элементы - каскадно включенные тиристоры 35, 39 и 34, 38 включаютс , поскольку силовые ключи 19, 20 выключены, и к нагрузке 22 прикладываетс  полное напр жение питани .

Claims (2)

1. При смене пол рности источника 24 сигнала последовательно включаютс  силовые ключи 19, 20 и шунтируютс  цепи с датчиками контрол  состо ни  плеч - последовательно соединенные диод 26(27) и резистор 30 (31), выключаютс  силовые ключи 18, 21, и к источнику питани  подключаютс  тдепи с датчиками - последовательно соединен ные диод 25 (28) и резистор 29 (32), которые создают через оптическую св зь услови  дл  включени  блокирую щих элементов - каскадно соединенных тиристора 37 (40) оптрона и силового тиристора 33 (36). Тиристоры не могу мгновенно включитьс  из-за своей ине ционности. Врем  включени  некоторых типов тиристоров составл ет около 10 МКС. Тем самым осуществл етс  дополнительна  углова  задержка включени  блокирук дих элементов. За это врем  происходит рассасывание неосновных носителей в базах составных транзисторов, в резульате чего исключаютс  сквозные токи. После включени  тиристоров 33 и 36 к нагрузке прикладываетс  напр жение обратной пол рности. Описанна  последовательность включени  силовых ключей и бло кирующих элементов позвол ет затрачивать на их включение минимальное врем . Использование новых элементов датчиков контрол  состо ни  плеч усилител , блокирующих элементов и св зей между ними и элементами мостового усилител  мощности выгодно отличает предложенное техническое решение, поскольку включение силового ключа в нем возможно только при раёомкнутом другом силовом ключе смежного по питанию плеча. Така  последовательность включени  силовых ключей позвол ет избавитьс  от сквоз ных токов и повысить быстродействие усилител , в состав которого вход т блокирующие элементы. Формула изобретени  1.Мостовой усилитель мощности, содержащий две пары соединенных последовательно по питанию ведущих и ведомых силовых ключей, образующих плечи усилител , нагрузку, включенную в одну диагональ, источник питани , подключенный к другой диагонали, и источник сигнала, св занный с ведущими силовыми ключами, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  КПД путем устранени  сквозных токов и повышени  быстродействи , в нем параллельно каждому силовому ключу подключен датчик контрол  состо ни  плеча усилител , причем выход датчика св зан с входом блокирующего элемента, установленного между силовыми ключом смежного по питанию плеча и нагрузкой, а управл юща  цепь каждого ведомого силового ключа подключена к силовой цепи .ведущего силового ключа и блокирующего элемента противоположного плеча усилител . 2.Усилитель по п. 1, о т л- и ч а ю щ и и с   тем, что св зь между датчиком контрол  состо ни  плеча усилител  и блокирующим элементом выполнена оптической. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Соколов Г.Г. Устранение сквозных токов в импульсном транзисторном усилителе. Извести  вузов. Электромеханика , 1968, № 6, с. 690, рис. 1б.
2. 2.Полковников В.А.Паппе В.П. Защита транзисторов, работающих в зежиме переключени , в выходных каскадах усилителей. Сб. Электронна  техника и автоматика .Под ред. Ю,И. Конева . Вып. 3, М., Сов, радио, 1971, с. 52, рис. 1 (прототип).

   оS

   -о

   7 О7

   ю

   f

   /f

   /

   п

   Q/.

   Т Д

   ш

   -cz

   /с/

   /

   J/7

   //