Усилитель мощности

 

УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ, содержащий соединенные последовательно сумматор, аналого-цифровой преобразователь , блок управления и п ключевых усилителей мощности, каждый из которых содержит источник питания и двухтактный инвертор, первый и второй входы которого подключены к соответствующим выходам блока управления ,, а первые и вторыевыходы соединены последовательно, причем первьй выход первого двухтактного инвертора первого ключевого усипителя мощности через цепь обратной связи подключен к первому входу сумматора и является первым выходом усилителя мощности, а второй выход Двухтактного инвертора п-го ключевого усилителя мощности является вторым выходом усилителя мощности, а также ri управляемых ключей, каждый из которых включен между выходами каждого двухтактного инвертора ключевого усилителя мощности, причем входы управления управляемых ключей подключены к соответствующим выходам блока управления, о т л ичающийся тем, что, с целью повьш1ения надежности, в него введены управляемый аттенюатор, шифратор и п двухпозиционшлх управляемых ключей, первые выходы которых соединены последовательно, причем второй выход п-го двухпозиционного ключа подключен к первому выходу первого двухпозициониого ключа , вход каждого двухпозиционного управляемого ключа подключен к выходу источника питания соответству (Я ющего двухтактного инвертора ключевого усилителя моЕЩости, входы уп- . равления двухпозиционных управляемых ключей подсоединены к соответt ствующим выходам блока управления, а первьш выход каждого двухпозиционto ного управляемого ключа через дато чик тока - к пшне питания двухтактГС ного инвертора каждого ключевого усилителя мощности, причем выходы о ю датчиков тока подключены к входам пшфратора, выход которого подключен к управляющим входам блока управл г ния и управляемого аттенюатора, сигнальный вход которого является входом усилителя мощности, а выход соединен с вторым входом сумматора.

COIO3 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11)

1511 4 Н 03 F 3/20.ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

К)

CO

Ю

Ю

Ю:

CO

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ, (21) 3665754/24-09

22) 24.11.83

46) 30. 1 2 .85 . Бюл. 11 - 48 (72) В.Н.Шашихин, В.И.Лалетин и Л.Ф.Штейнман (53) 62) 375.026(088.8) (56) Патент США Ф 4.319.199, кл. 330-297, 1981.

Патент Великобритании

Р 1.315.188,кл. НЗТ, 1971. (54)(57) УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ, содержащий соединенные последовательно сумматор, аналого-цифровой преобразователь, блок управления и и ключевых усилителей мощности, каждый из которых содержит источник питания и двухтактный инвертор, первый и второй входы которого подключены к соответствующим выходам блока управления, а первые и вторые-выходы соединены последовательно, причем первый выход первого двухтактного инвертора первого ключевого усилителя мощности через цепь обратной связи подключен к первому входу сумматора и является первым выходом усилителя мощности, а второй выход двухтактного инвертора п-го ключевого усилителя мощности является вторым выходом усилителя мощности, а также П управляемых ключей, каждый из которых включен между выходами каждого двухтактного инвертора ключевого усилителя мощности, причем входы управления управляемых ключей подключены к соответствующим выходам блока управления, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности, в него введе ны управляемый аттенюатор, шифратор и и двухпозиционных управляемых ключей, первые и вторые выходы которых соединены последовательно, причем второй выход и-го двухпозиционного ключа подключен к первому выходу первого двухпозиционного ключа, вход каждого двухпозиционного управляемого ключа подключен к выходу источника питания соответствующего двухтактного инвертора ключевого усилителя мощности, входы управления двухпозиционных управляемых ключей подсоединены к соответ 1 ствующим выходам блока управления, а первый выход каждого двухпозиционного управляемого ключа через датчик тока — к шине питания двухтактного инвертора каждого ключевого усилителя мощности, причем выходы датчиков тока подключены к входам шифратора, выход которого подключен к управляющим входам блока управле. — . ния и управляемого аттенюатора, сигнальный вход которого является входом усилителя мощности, а выход соединен с вторым входом сумматора.

12

Изобретение относится к усилитель ной технике и может быть использовано для усиления по мощности напряжения низкой частоты.

Целью изобретения является повы" шение надежности усилителя мощности.

На фиг.l представлена структурная злектрическая схема усилителя мощности; на фиг.2 и 3 — временные диаграммы его работы.

Усилитель мощности содержит управляемый аттенюатор l сумматор 2, аналого-цифровой преобразователь 3, блок 4 управления, цепь 5 обратной связи, ключевые усилители 6-9 мощности, источники 10-13 питания, двухпозиционные управляемые ключи

14-17, датчики 18-21 тока, двухтактные инверторы 22-25, управляемые ключи 26-29, шифратор 30.

Усилитель работает следующим образом.

Входной сигнал усилителя (см. фиг.2, диаграмма а) через управляемый аттенюатор 1 поступает на прямой вход сумматора 2, выходной сигнал которого преобразуется аналого-цифровым преобразователем 3 в двоичный многоразрядный код

Код )(преобразуется блоком 4 управления в многоразрядный параллельный код Y каждый разряд которого используется для управления соответствующим ключевым усилителем 6-9 мощности. Код разбит на три группы. Первая группа разрядов управляет двухтактными инверторами

22-25 (фиг.2 6 6 ., 8 соответствен но), вторая — двухпозиционными управ ляемыми ключами 14-17, третья — управляемыми ключами 26-29.

Алгоритм преобразования кода в код Y представлен в таблице.

Каждый ключевой усилитель 6-9 мощности формирует выходное импульсное напряжение (фиг. 2 е, g, y, и ), амплитуда которого определяется величиной напряжения источника 10-13 питания соответствующего ключевого усилителя 6-9 мощности.

Напряжение источников 10-13 питания выбирается пропорциональным весам двоичных разрядов кода

Полярность импульсов определяется знаком сигнала рассогласования между входным напряжением и напряжением от цепи 5 обратной связи (знаковым разрядом кода )(), а дли- тельность — текущим значением ко»

02020 2 да Х . Выходной сигнал усилителя (фиг.2 к) образуется путем алгебраического сложения выходных сигналов ключевых усилителей 6-9 мощности, При выходе из строя одного из двухтактных инверторов 22-25 шифратор 30 по сигналам с датчиков 1821 тока. вырабатывает двоичный код который переключает блок 4 управления на соответствующую программу формирования сигналов управления в аварийном режиме. Количество программ равно количеству каналов усилителя.

Алгоритм преобразования кода Х в код Y при отказах различных ка" налов (при различных значениях кода Z ) приведен в таблице.

flo выбранной программе отказавший инвертор 22-25 отключается от источника 10-13 питания двухпозиционным управляемым ключом 14-17, а его функции начинает выполнять двухтактный инвертор 22-25, формировавший ранее ступеньку выходного напряжения с максимальным шагом. Функциональная замена одного двухтактного инвертора 2225 другим осуществляется путем переключения на один шаг сигналов управления двухтактными инверторами 22-25 (см. фиг.3, диагр. 6, в

, д . соответственно), ключами

26-.29 и источников питания 10-13 за счет формирования сигналов управления двухпозиционными управляемыми ключами 14-17.

Например, при выходе из строя двухтактного инвертора 22 источник

10 питания подключается двухпозици40 14 тактному инвертору 23; источник

ll — к двухтактному инвертору 24 и т.д. Одновременно на входе двухтактного инвертора 23 формируется импульсная последовательность, ранее формировавшаяся для двухтактного инвертора 22, на входе двухтактного инвертора 24 — импульсная последовательность двухтактного инвертора 23 и т.д. Таким образом, ключевой усилитель 7 мощности начинает формировать напряжение, пропорциональное первому разряду кода 8 (фиг.3 ); ключевой усилитель

55 8 мощности — второму (фиг.З -)) и т.д., и суммарное выходное напряжение (фиг.3 к) формируется с прежним шагом ступенчатого напряжения.

Сигналы управления (код Y на выходах блока 4 управления) Разряды кода Х

Разряды кода 2

Отказавший инвертор ... двухпозиционными ключами двухтактными инверторами управляющими ключами

IIj

tII III 1 (1

22 . 23 24 25 14 15 16 17 26 27 28 29

4 3 2 1

3 2 1

0 0 0 0 + + + +

0 0 0 1 +"

0 0 1 0

0 0 1 1 + +

0 I 0 0

0 I 0 1

0 1 1 0

0 0 0 0 1 1 1

1 0 0 0

1 0 0 1

1 0 I 0 +

1 0 I 1 + +

l 1 0 0

1 1 0 1 +

+ +

+ +

1 I I 0

1 1 1

+ — наличие сигнала управления на соответствующих ключах и инверторах

3 120

Наряду с переключением программ блока 4 управления выходной код 2 шифратора 30 осуществляет управление управляемым аттенюатором 1, уменьшая величину входного сигнала усилителя (см. фиг.3, диагр. а — пунктирная линия) для исключения насыщения выходного напряжения усилителя.

Устройство-прототип характеризуется искажением формы выходнбго напряжения при отказе одного из инверторов, в то время как в предлагаемом устройстве, за счет сохранения шага формирования ступенчатого

2020 4 выходного напряжения, его форма остается прежней.

Таким образом, за счет функциональной замены отказавшего двухтактного инвертора 22-25 и уменьшения величины входного сигнала, поступающего на аналого-цифровой преобразователь 3, нелинейные искажения выходного напряжения усилителя мощ-!!! ности увеличиваются незначительно, что по существу и обеспечивает его повышенную надежность, характеризуемую как уровень нелинейных искажений при отказе одного из двухтактных инверторов.

1202020

Сигналы управления (код Y на выходах блока 4 управления) Разряды кода 2, Разряды кода Х

Отказавший инвертор двухтактными двухпозиционииверторами ными ключами а управляннцими ключами

П1

III III

Ill ((22 23 24 25 14 15 16 ll

4 3 2 1

26 27 28 29

3 2 1

+ + + + + + + +

+ + + + +

+ + + + + +

+ 22 + + + + +

+ + + + Е + +

+ +

+ + + + + + + +

0 0 0 1 +

0 О 1 0

0 1 +

+ + +

0 1 0 1 +

0 1 1 0

0 1 1 +

+ +

0 0 0 0

0 0 0 1 +

0 0 1 0 +

0 0 1 1 +

0 1 0 1 + + +

0 1 1 0

0 1 1 1 +

0 0 0 0

0 0 0 1

0 0 1 0

О 0 1 0 0 1 1

0 1 0 0

0 1 0 1

0 1 1 0

0 1 1 1

0 0 0 0

0 1 0 0 1 0 0

0 1 .! 0 1 0 0

+ + + + + +

+ + + + + + +

Продолжение таблицы

1202020 двухтактными инверторами

22 25

Сигналы управления (код Y на выходах блока 4 управления) Разряды кода Х

Разряды кода 2

Отказавший иивертор управляющими ключами

I I I ((26 27 28 29

4 3 2 I

3 2 1

0 0 0 0

0 0 О 1 +

0 0 1 0 + +

0 0 1 1

+ 25

0 I 1 0

0 1 I +

1 0 0 0 1 0 0

0 1 0 1 двухпозиционньпки ключами

l4 15 16 ll

Продолжение таблицы

1202020

1202020

Составитель А. Бурашников

Редактор М.Бандура Техред A,Бойко коРРектоР А.Зимокосов

Заказ 8104/59 Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгорсд, ул. Проектная, 4