Усилитель класса @

 

УСИЛИТЕЛЬ КЛАССА Д, содержащий трансформатор, источник питания, нагрузку и ключевой транзистор, включенный по схеме с общим эмиттером , к коллектору которого подключен один вывод первичной обмотки трансформатора , один вывод вторичной обмотки которого подключен к общей шине , а другой через последовательно соединенные выпрямитель и фильтр низших частот - к нагрузке, о т л ичающийся тем, что, с целью повьшения надежности путем устранения перегрузок по току и по напряжению ключевого транзистора, между выводами источника питания введены последовательно соединенные обратносмещенный диод и дополнительная обмотка трансформатора, включенная согласно с первичной обмоткой трансформатора , между соответствующей ;шиной источника питания и другим СО выводом первичной обмотки трансформаС тора введен дроссель, а между одноименными вьшодами первичной и дополнительной обмоток трансформатора введен конденсатор.

СО}ОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (ll) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbfTI44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3453972/18-09 (22) 16.06.82 (46) 30.09.84. Бюл. Ф 36 (72) А.Д. Артым, А.Л. Асиновский, В.Д. Вогман, М.В. Кондратьев и Н.Б. Петяшин (71) Ленинградский электротехничес- кий институт связи им.- проф. М.А. Бонч-Бруевича (53) 62 1.325.026 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР йр 1020973, кл. Н 03 F э/26, 1980.

2. Артым А.Д. Усилители класса Д и ключевые генераторы в радиосвязи и радиовещании. М., "Связь", 1980, с. 153, рис. 5 -26 (прототип). (54)(57) УСИЛИТЕЛЬ КЛАССА Д, содержа. щий трансформатор, источник питания, нагрузку и ключевой транзистор, включенный по схеме с общим эмиттером, к коллектору которого подключен один вывод первичной обмотки трансформатора, один вывод вторичной обмотки которого подключен к общей шине, а другой через последовательно соединенные выпрямитель и фильтр низших частот — к нагрузке, о т л ич а ю щ и и с. я тем, что, с целью повьппения надежности путем устранения перегрузок по току и по напряжению ключевого транзистора, между выводами источника питания введены последовательно соединенные обратносмещенный диод и дополнительная обмотка трансформатора, включенная согласно с первичной обмоткой трансформатора, между соответствующей g шиной источника питания и другим выводом параичной обмотки трансформа. тора введен дроссель, а между одноименными выводами первичной и дополнительной обмоток трансформатора введен конденсатор.

1116529 l

Цель изобретения — повышение надежности путем устранения пере- 4О грузок по таку и по напряжению ключевого транзистора.

Поставленная цель достигается тем, что в усилитель класса Д, содержащий трансформатор, источник пита- 45 ния, нагрузку и ключевой транзистор, включенный по схеме с общимэмиттером, к коллектору которого подключен один вывод первичной обмотки трансформатора, один вывод 50 вторичной обмотки которого подключен к общей шине, а другой через последовательно соединенные выпрямитель и фильтр низших частот — к нагрузке, между выводами источника питания 55 введены последовательно соединенные обратносмещенный диод и дополнительная обмотка трансформатора, включенИзобретение предназначено для ис- пользования в радиотехнических установках различных назначений, в- частности в качестве амплитудного модулятора в радиопередающих устройствах с коллекторной (анодной) модуляцией и в радио ередатчиках с автоматическим регулированием питающего напряжения.усилителей мощности.

Известны усилители постоянного тока класса Д, содержащие транзисторный ключ, управляемый широтноимпульсным модулятором, трансформатор, фильтрующнй и блокировочный конденсаторы (13 . 15

Недостатками этих усилителей являются отсутствие гальванической развязки и низкая надежность,обусловленная возникновением существенных перенапряжений на .транзисторе,вызванных прерыванием тока в индуктивности рассеяния трансформатора при выключении транзистора.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности явля- 25 ется усилитель класса Д, содержащий трансформатор, источник питания, нагрузку и ключевой транзистор,включенный по схеме с общим эмиттером, к коллектору которого подключен один вывод первичной обмотки трансформатора, один вывод вторичной обмотки которого подключен к общей шине, а другой через последовательно соединенные выпрямитель и фильтр низших частот — к нагрузке (2).

Недостатком известного усилителя является низкая надежность. ная согласно с первичной обмоткой трансформатора, между соответствующей шиной источника питания и другим выводом первичной обмотки трансформатора введен дроссель, а между одноименными выводами первичной и дополнительной обмоток трансформатора введен .конденсатор.

На чертеже представлена принципиальная схема усилителя класса Д.

Усилитель класса Д содержит ключевой транзистор 1, трансформатор 2 с первичной, вторичной и дополнитель-, ной обмотками 3-5, конденсатор 6, обратносмещенный диод 7, источник

8 питания, выпрямитель 9, выполненный, например, на диодах 10 и 11 фильтр 12 низших частот, дроссель 13 и нагрузку 14.

У силитель класса Д работает следующим образом.

Под действием вырабатываемых управляющих импульсов ключевой транзистор 1 периодически переключается из запертого в насыщенное состояние. В течение включенного состояния ключевого транзистора 1 на вторичной обмотке 5 трансформатора 2 действует положительное напряжение, подаваемое через отпертый диод 10 на вход фильтра 12. Производится передача энергии от источника 8 во вторичную обмотку 5 и накопление энергии в трансформаторе 2. Обратносмещенный диод 7 и диод 11- при этом заперты. Высокочастотный дроссель 13 значительно уменьшает выброс коллекторного тока, возникающий при включении ключевого транзистора 1 и обусловленный процессом восстановления обратного сопротивления диода 11.

При запирании ключевого транзистора

1 диод 10 запирается,а присоединен ый к входу фильтра 12 диод 11 отпиается. Обратносмещенный диод 7 отпиается за .счет ЭДС самоиндукции, возникающей на первичной обмотке 3, и энергия, запасенная s трансформаторе 2, возвращается в источник 8.

Напряжение на коллекторе запертого ключевого транзистора 1 ограничивается с помощью обратносмещенного диода

7 на уровне двойного напряжения питания, поскольку первичная и дополнительная обмотки 3 и 4 трансформатора

2 выполняются идентичными, а индуктивность рассеяния трансформатора 2

Составитель Ю. Рогаткин Техред А.Ач -Корректор .В. Синицкая

Редактор Н. Киштулинец Заказ 6945/44

Тираж. 861 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4

3 11165 и дроссель 13 оказывается эашунтированными конденсатором 6, В результате на входе фильтра 12 формируется указанным. образом последовательность однополярных прямоуголь. . ных импульсов, модулированных по длительности. Фильтр 12 выделяет на нагрузке 14 постоянную составляющую этих импульсов, повторяющую закон изменения входного сигнала устройства. 1О

Усилитель класса Д в отличие от из вестных обеспечивает гальваническую

1 развязку между источником и нагрузкой и обладает более высокой надежностью, поскольку в нем устранены выбросы коллекторного тока в момен29 4 ты коммутации ключевого транзистора и жестко ограничено максимальное значение напряжения на выключенном ключевом транзисторе.

Наличие гальванической развязки и возможность обеспечения заданных уровней выходного напряжения при различных величинах первичного напряжения за счет соответствующего выбора коэффициента трансформации трансформатора позволяет. применять в предлагаемом устройстве источник повышенного напряжения, содержащий выпряьпу тель, подключаемый непосредственно к сети переменного тока, и сглаживающий фильтр.