Усилитель мощности класса д

 

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - повышение КПД и надежности. Усилитель мощности содержит источник 1 входного сигнала, широтно-импульсный модулятор 2, двухтактный выходной каскад 3, фильтры 4 и 5, выпрямители 6-9, обмотки 10, 11, 17 и 18 трансформатора 12 питания, блок 13 управления, пороговый эл-т 14, компараторы 15 и 16, управляемые ключи 19-22, вентили 23 и 24, нагрузку 25, дифференцирующий усилитель 26 и детектор 27 нуля. С помощью введенного детектора 27 сигналы управления подаются только на тот ключ, через который протекает ток рекуперации. Рекуперация начинается в момент прохождения напряжения сети через максимум и происходит на участке, где напряжение и ток уменьшаются по величине. При этом результирующий импульс тока в первичной обмотке трансформатора 12, равный разности потребляемого и возвращаемого токов, смещается так, что ток начинает опережать напряжение. Это эквивалентно емкостному характеру нагрузки 25. Цель достигается за счет снижения потерь энергии в первичной обмотке трансформатора 12 и подводящих проводах. 1 ил.

ИИ! !

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

РЕСПУБЛИН

„.SU» 1490704 (51) 4 Н 03 F 3/217

u 3Èß . :.. Ц1Ц

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

СИТЬ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

По ИЭОН ЕТЕНИЯМ И ОтНРЫТИЯМ

Я и ГННТ СССР (21) 4247215/24-09 (22) 18.05.87 (46) 30 ° 06.89. Бюл. У 24 (71) Минский радиотехнический институт (72) В.А. Попов и В.В. Попов (53) 62 1.375.026 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1358065, кл. Н 03 F 3/217, 13.05.86. (54) УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ КЛАССА Д (57) Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения — повышение КПД и надежности. Усилитель мощности содержит источник 1 входного сигнала, широтно-импульсный модулятор 2, двухтактный выходной каскад 3, фильтры 4 и 5, выпрямители 6-9, обмотки 10, 11, 17 и 18 трансформатора

12 пита ния, блок 1 3 управления, и ор ог говьп эл-т 14, компараторы 15 и 16, упр, вляемые ключи 19-??, вентили 23 и 24, нагрузку 25, дифференцирующий усилитель 26 и детектор 27 нуля. С помощью введенного детектора 27 сигналы управления подаются только на тот ключ, через который протекает ток рекуперации. Рекуперация начинается в момент прохождения напряжения сети чере з максимум и проис х одит на участке, где напряжение и ток уменьшаются по величине. При этом результирующий импульс тока в ) ервичной обмотке трансформатора 12, равньпЪ разности потребляемого и возвращаемо о токов, смещается так, что ток начинает опережать напряжение. Это эквивалентно емкостному характеру нагрузки 25. Цель достигается sa счет сш жения потерь энергии в первичной обмотке трансформатора 12 и подводящих проводах. 1 ил.

1490704

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в усилителях мощности низкой частоты.

Цель изобретения — повышение КПД

5 и надежности усилителя.

На чертеже представлена электрическая схема усилителя мощности класса Д.

Усилитель мощности класса Д со- 10 держит источник 1 входного сигнала, широтно-импульсный модулятор 2, двухтактный выходной каскад 3, фильтры 4 и 5, выпрямители 6, 7 и 8, 9, вторич.ные обмотки 10 и 11 трансформатора

12 питания, блок 13 управления, пороговый элемент 14, компараторы 15 и

16, дополнительные обмотки 17 и 18 трансформатора 12 питания, управляемые ключи 19, 20, дополнительные уп- щ равляемые ключи 21 и 22, вентили 23 и 24, нагрузку 25, дифференцирующий. усилитель 26 и детектор 27 нуля.!

В процессе усиления сигналов низ- 25 кой частоты при возвращении энергии из нагрузки 25 в источник питания (например, в фильтр 4), положительное напряжейие на выходе фильтра 4 возрастает. Одновременно на неинвертиру- 30 ющем входе порогового элемента 14 напряжение повышается и достигает порога срабатывания +pE. При этом нап-. ряжение на выходе порогового элемента 14 становится положительньм и сохраняется до тех пор, пока напряжение на выходе фильтра 4 не уменьшится до номинального (пороговый элемент

14 выполнен с гистерезисом) . Положительное напряжение с выхода порогово+ 40 го элемента 14 поступает на стробирующий вход блока 13 управления. С помощью компараторов 15 и 16 формируются положительные импульсы, которые поступают на управляющие входы блока 13 управления. Указанные импульсы формируются путем сравнения синусоидального напряжения с вторичной обмотки трансформатора 12 питания и порогового напряжения. Синусоидальное напряжение с частотой сети поступает также на вход дифференцирующего усилителя 26, на выходе которого формируется последовательность импульсов, соответствукщих первой производной от входного напряпения (отрицательное напряжение на его выходе соответствует нулевому уровню).

Импульсы с выхода дифференцирующего усилителя 26 поступают на вход синхронизации блока 13 управления.

На установочный вход блока 13 управления поступает сигнал с выхода де-, тектора 27 нуля. При возрастании напряжения на фильтре 4 напряжение на выходе детектора 27 нуля становится . положительным, а в случае возрастания напряжения на фильтре 5 напряжение на выходе детектора 27 нуля становится равным нулю.

При превышении напряжения на фильтре 4 на выходах блока 13 управления формируются импульсы управления для управляемых ключей 19 и 22, а при превышении напряжения на фильтре 5 формируются импульсы управления для управляемых ключей 20 и 21.

Импульс управления с выхода блока

13 управления открывает управляемый ключ 19, включая при этом цепь рекуперации. Через фильтр 4, вентиль

23, управляемый ключ 19, дополнительную обмотку 17 и вторичную обмотку—

10 трансформатора 12 питания протекает импульс тока, который не совпадает по фазе с напряжением в дополнительной и вторичной обмотках 17 и 10. При этом реактивная энергия, накопленная в фильтре 4, трансформируется в питающую сеть. К некоторому моменту времени напряжение на фильтре 4 снижается до допустимой величины. Если перекачка реактивной энергии из нагрузки 25 в фильтр 4 продолжается, то напряжение на фильтре 4 будет увеличиваться. В момент времени, когда на противофазном выходе блока 13 управления формируется импульс управления, открывается, дополнительный управляемый ключ 22, включая при этом цепь рекуперации.

Через фильтр 4, вентиль 23, дополнительный управляемый ключ 22, дополнительную обмотку 18 и вторичную обмотку 11 трансформатора 12 питания протекает импульс тока рекуперации. Далее напряжение на фильтре 4 восстанавливается до допустимой величины.

Процесс повторяется до исчезновенияпричины, вызывающей возрастание напряжения на фильтре 4.

Таким образом, сигналы управления подаются только на тот управляемый ключ, через который протекает ток рекуперации, например 19, при этом

Формула из об р ет ения

Составитель С. Миронов

Техред Л. Сердюкова Корректор T. Малец

Редактор А. Огар

Заказ 3759/56 Тираж 884 Подписное

РчИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101

5 14 через управляемый ключ 20 токи не протекают.

Рекуперация начинается и момент прохождения напряжения сети через максимум и происходит на участке, где напряжение и ток уменьшаются по величине, при этом результирукщий импульс тока в первичной обмотке трансформатора питания, ранный разности потребляемого и возвращаемого токов, смещается так, что ток начинает опережать напряжение (при нулевом исходном фазовом сдвиге), что эквивалентно емкостному характеру нагрузки. Учитывая, что большинство нагрузок носит индуктивный характер, КПД питающей сети улучшается и снижаются потери энергии н первичной обмотке трансформатора и подводящих проводах, что поньппает общий КПД усилителя и его надежность.

Усилитель мощности класса Д, содержащий последовательно включенные широтно-импульсный модулятор и двухтактный выходной каскад, трансформатор питания, выводы вторичной обмотки которого подключены через соответствующие цепи из последовательно соединенных выпрямителя и фильтра к выводам питания каждого плеча двухтактного выходного каскада, пороговый элемент, входы которого подключены к выходам фильтров каждого плеча, а его выход — к стробирующему входу блока управления, а также в каждом . плече компаратор, выход которого соединен с управляющим входом блока уп9070

О ранления последо.>.>те." »u с .>с 1 дополнительную обмотку тра»сфнр:>а ра питания, управляемьй к»ю: » нет>— тиль, а также допслн рте.Ib»tй упр,.в5 ляемый ключ, вход компаратсра под-ключен к точке соединения»ьи.р»м< ..— ля, дополнительной и вторичной обмоток трансформатора питания, а вентиль подключен к точке соединения соответствующего фильтра с выпрямителем, причем каждый дополнительный управляемый ключ подключен мезкду точкой соединения вентиля с управляемым ключом одного плеча и точкой соединения дополнительной обмотки с управляемым ключом другого плеча, при этом выход блока управления соединен с управляющим входом упранля-..— мого ключа оцного плеча, противофазный выхоц блока управления соединен с управляющим входом дополнительного управ»яемого ключа другого плеча, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и надежности, введен детектор нуля, выход которого соединен с установочным входом блока управления, вход — с выходами фильтров, а между точкой соединения ныпрямителя с дополшгтельной обмоткой каждого плеча трансформатора питания и входом синхронизации блока управления введен дифференцирующий усилитель, причем первый цополнительный выход блока управления соединен с управляющим входом дополнительного управляемого ключа одного пле ra, а нторой дополнительный противофазный выход блока управления — с управляющим входом управляемого ключа друго40

ro плеча.