Двухтактный усилитель мощности

 

l Q П И С А Н И Е !1ц 5I6II5

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сои!в Советских

Социалистических

Республик

К АВвОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 16.02.73 (21) 1885026 09 с присоединением заявки _#_e (23) Приоритет

Опубликовано 30.05.76. Бюллетень № 20

Дата опубликования описания 02.08.76 (51) М. Кл. - Н 03Г 3/26

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.375.026 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. В. Попов и А. И. Скоков

Минский радистехническии институт (71) Заявитель (54) ДВУХТАК1НЫЙ УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в мощных выходных устройствах радиоаппаратуры, работающих»а комплексную нагрузку.

Известен двухтактный усилитель мощности, содержащий в одном плече п транзисторов одного типа проводимости, в другом и транзисторов противоположного типа проводимости, причем транзисторы в каждом плече «ключены последовательно в цепь источника питания, эмиттеры первых транзисторов плеч соедш1ены между собои и подключены " общей няГРУЗКЕ, КОЛЛЕКТОРЫ IIOC;IÎÄIIÈÕ ТРЯ11ЗИСТОРОВ

Г!ЛЕЧ ПОДКЛIОЧЕНЫ К ВЫВОДЯМ ИСТОЧННКЯ ПИТЯния с максимальным и минимальным потенциалами соответственно, а коллекторы остальных транзисторов подключены через диоды к отводам источника питания с промежуточными потенциалами.

Однако к.п.д. известных усилителей мощности снижается при работе»а комплексную нагрузку, т, е. увели IHBQeTcH мощность потерь.

Цель изобретения — снижение мощности потерь при комплексном характере:1агрузки.

Для этого в предлагаемом усилителе мощно ти к одному отводу источника питания подсоединены коллектор первого транзистора одного плеча и коллектор n — 1 транзистора другого плеча, к следующему отводу — коллектор второго транзистора и n — 2 транзистора другого плеча и т. д.

На фпг. 1 приведена принципиальная электрическая схема усилителя с источником питания с четырьмя отводами; Iia фиг. 2 — кривые тока и напряжения для схемы фиг. 1 при активно-емкостной нагрузке.

Двухтактный усилитель мощности содержит в одном плече п транзисторов 1 одного типа проводимости (11 — 1 ), в другом — n транзисторов 2 противоположного т1,пя проводимости (21 — 24), причем транзисГоры 1, 2 « каждом плече включены последовяГельно в цепь источника питания (на чертеже не указан), эмиттеры первых тря!.зис:оров плеч соединены между собой и подключены к об-! пей нагрузке 3, коллекторы траиз, с;оров 2 и 14 подключены к выводам (отводам) 41 и 4, источника питаГИ!я с максимальным и минимальным потенциалами соответственно, а коллекторы остальных транзисторов 1, 1,, 22 и

2З подключе II,I .:ерез диоды 5 и 6 K отводам

4 и 4, источника питания с прок!ежуточньва поте11циялях!и, к Отвод 42 источника питания подсоединены коллектор первого транзистора

1i Одного плеча и коллектор транз стора 2в друго о плеча, к отводу 4в — коллектор транзистора 1в одного плеча и транзистора 21 другого плеча.

Диодь. 7 и 8 служат для создания необходи.;Гого смещения на базах транзисторов 1, 2 при работе транзистора в режиме, близком к насыщению. Диоды 9 и 10 защищают транзи51617Ü

G0 сторы 1, 2 от пробоя. Источники напряжения смещения 11 и 12 и резисторы 13 и 14 создают необходимое смещение на базах транзисторов 1, 2.

В схеме напряжения на отводах 4> и 44 источника питания положительные, а на отводах

4 и 42 — отрицательные. При этом выполняются соотношения: напряжение на отводе 44 больше напряжения на отводе 4>, и модуль напряжения на отводе 4> меньше модуля напряжения на отводе 4ь Такое построение схемы усилителя с четырьмя отводами источника питания имеет место при работе усилителя с симметричным двуполярным входным сигналом, В режиме потребления энергии двухтактный усилитель мощности работает следующим ооразом.

При малых положительных напряжениях на нагрузке 3 усилитель питается от отвода 4> источника питания. Работает транзистор 1>.

Транзисторы 1 и 12 полностью открыты. При превышении напряжения на нагрузке величины напряжения отвода 4З источника транзистор 1З полностью открывается, а в активном режиме работает транзистор 1, который питается от отвода 4 источника питания. Этот процесс переключения отводов источника (при наличии в плече и транзисторов 1) идет до максимального значения напряжения на нагрузке 3 и при уменьшении напряжения на нагрузке 3 повторяется в обратном порядке до тех пор, пока ток в нагрузке 3 по знаку совпадет с напряжением (период времени от 4 до

4 на фиг. 2).

Как только ток в нагрузке 3 меняет знак, цепочка транзисторов 1 — 14 выключается и начинает работать цепочка транзисторов

2,— 24.

В период времени 4--1, (фиг. 2) комплексная нагрузка 3 не потребляет энергию от источника, а отдает ее. Разряд емкости происходит не на минимальный уровень напряжения, а на ближайший по величине. Если при этом на входе усилителя напряжение находится между. уровнями напряжений на отводах 44 и

4Э (момент времени 4 на фиг. 2), то в активном режиме будет транзистор 2ь и емкость разряжается на отвод 4З источника питания.

При напряжении на нагрузке 3 меньшем, чем напряжение на отводе 4З, диод 6 закрывается обратным напряжением, в активном режиме работает транзистор 2>, и емкость разряжается на «землю» через открытый транзистор 2ь

Если в цепочке и транзисторов, то этот процесс идет до тех пор, пока конденсатор полностью не разрядится (период времени

4 — 1:, на фиг, 2), и при дальнейшем изменении напряжения на входе ток и напряжение одного знака. Происходит перезаряд емкости, нагрузка 3 потребляет энергию. Переключение отводов источника питания и транзисторов 1, 2 идет, как описано выше. Транзисторы 2> и 24 обеспечивают заряд емкости отрицательной полуволной, а транзисторы 1> и 1> обеспечивают разряд емкости.

Повышение к.п.д. за счет уменьшения потерь в транзисторах 1, 2 при емкостной нагрузке 3 по схеме фиг. 1 поясняется чертежом, приведенным на фиг. 2, где:

U® — напряжение на нагрузке;

1(f) — ток в нагрузке;

Š— Er, — напряжения HB отводах 4,— 44 соответственно.

В промежутке времени от 4 до 4 и от ti до

4 нагрузка 3 потребляет энергию. В промежутке времени от 12 до 14 и от tq до t8 нагрузка

3 отдает энергию в источник питания.

Редкой штриховкой па фиг. 2 показана часть напряжения источника питания, которая падает на транзисторах при данной форме напряжения U(1) на нагрузке 3 при работе схемы в обычном режиме с двумя источниками питания. Густой штриховкой показана часть напряжения питания, которая падает на регулирующих транзисторах по схеме фиг. 1, при использовании четырех источников питания и при той же форме напряжения на нагрузке. Соотношение площадей, заштрихованных густой и редкой штриховкой, указывает, что в предлагаемом усилителе величина напряжения, падающего на транзисторах, значительно меньше. Следовательно, предлагаемый усилитель энономичнее обычного.

Чем ближе сдвиг по фазе между напряжением и током в нагрузке к 90, тем более эффективно применение дополнительных связей в усилителе, обеспечивающих разряд емкости нагрузки 3 на последовательные отводы источника питания.

Формула изобретения

Двухтактный усилитель мощности, содержащий в одном плече и транзисторов одного типа проводимости, в другом п транзисторов противоположного типа проводимости, причем транзисторы в каждом плече включены последовательно в цепь источника питания, эмиттеры первых транзисторов плеч соединены между собой и подключены к общей нагрузке, коллекторы последних транзисторов плеч подключены к выводам источника питания с максимальным и минимальным потенциалами соответственно, а коллекторы остальных транзисторов подключены через диоды к отводам источника питания с промежуточнымн потенциалами, отл и ч а ющи и с я тем, что, с целью снижения мощности потерь при комплексном характере нагрузки, к одному отводу источника питания подсоединены коллектор первого транзистора одного плеча и коллектор и — 1 транзистора другого плеча, к следующему отводу — коллектор второго транзистора и и — 2 транзистора другого плеча и т. д.