Усилитель мощности с защитой

 

он995267

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 1604,81 (21) 3278589/18-09 (ЩМ Кв з

Н. 03 F 1/52 с присоединением заявки Йо

Государственный комитет.

СССР ио делам изобретений и открытий. (23) Приоритет

Опубликовано 070233. Бюллетень Йо 5

Дата опубликования описания 0702,83

{$3) УДК 621. 375. .026(088.8) (72) Автор изобретения

Н.С. Сенютин (7f) Заявитель (54) УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ С ЗЛЩИТОИ

Изобретение относится к радиотех-. нике и может использоваться в транзисторных усилителях большой мощности.

Известен двухтактный усилитель мощности на транзисторах со схемой защиты, основанной на принципе ограничения тока выходных транзисторов при коротком замыкании в цепи нагрузки (1).

Недостатком этого усилителя является большая мощность рассеивания на выходных транзисторах при коротком замыкании в цепи нагрузки, что приводит к перегреву выходных транзисторов и выходу их из строя.

Наиболее близким к предлагаемому является усилитель мощности с защитой, содержащий последовательно соединенные-входной каскад, предвыходной двухтактный каскад, выполненный на транзисторах .разного типа проводимости, включенных по схеме с общим эмиттером, с.цепью смещения, включенной между коллекторами этих транзисторов, в каждом плече которого коллектор транзистора через первый резистор соединен с базой первого транзистора выходного двухтактного каскада, включенного по схеме с общим коллектором, эмиттер которого через второй резистор подключен к точке соединения одного вывода датчика тока, другой. вывод которого подключен к выходу усилителя мощности с защитой, эмиттера второго транзистора выходного двухтактного каскада, вклюЧенного по схеме с общим коллектором,и одним выводом третьего резистора,дру10 гой вывод которого подключен к точке соединения последовательной резис" тивно-диодной цепочки, соединенной с общей шиной, и базы ключевого транзистора защиты, коллектор которого через прямосмещенный диод соединен с базой первого транзистора выходного двухтактного каскада, а эмиттер— с выходом усилителя мощности с защитой, при этом тип проводимости первого, второго транзисторов и ключевого

20 транзистора защиты одного плеча выходного двухтактного каскада противоположен. типу проводимости тех же транзисторов другого плеча выходного двухтактного каскада (25.

25 Недостатком такого усилителя мощности = защитой является то,что несмотря на уменьшение в некоторой сте-: пени мощности рассеивания на выходных транзисторах за счет наличия реЗ0 зистивно-диодных цепочек в цепях уп995267 равления ключей и точности. настройки чувствительности схемы защиты регулировочными потенциометрами, ограничивающийся ток выходных транзисторов при коротком замыкании в цепи нагруз" ки все же достигает значительных ве.личин, и в мощных выходных каскадах при больших питающих напряжениях

1рассеиваемая мощность на выходных транзисторах оказывается больше предельно допустимой. Транзисторы при этом разогреваются и выходят из строя.

Цель изобретения — уменьшение мощности рассеивания на транзисторах выходного двухтактного каскада при коротком замыкании в цепи нагрузки.

Поставленная цель достигается тем, что в усилителе мощности с защитой цепь смещения выполнена на двух последовательно соединенных транзистор рах разного типа проводимости,эмиттеры которых объединены, а между 20 базами включен резистор, причем в каждом плече выходного двухтактного каскада база ключевого транзистора защиты через первый дополнительный резистор соединена с коллектором 25 транзистора предвыходного двухтактного каскада, эмиттер первого тран.зистора выходного двухтактного каскада через второй дополнительный резистор соединен с базой транзистора 30 цепи смещения, тип проводимости которого, соответствует типу проводимости транзисторов плеча выходного двухтактного каскада, а между базой второго и эмиттером первого транзисто- . З5 ров выходного двухтактного каскада включен третий дополнительный резистор.

На чертеже представлена электрическая принципиальная схема усилителя мощности с защитой.

Усилитель мощности с защитой содержит последовательно соединенные входной каскад 1, предвыходной двухтактный каскад, каждое плечо которого содержит транзистор 2, коллектор которого через первый резистор 3 соединен с базой первого транзистора 4 выходного двухтактного каскада, эмиттер которого через второй резистор 5 подключен к точке соединения 50 одного вывода датчика 6 тока, другой вывод которого подключен к выходу усилителя мощности с защитой,эмиттера второго транзистора 7 выходного двухтактного каскада и одним выводом 55 третьего резистора 8, другой вывод которого подключен к точке соединения последовательной резистивно-диодной цепочки 9, соединенной с общей шиной, и базы ключевого транзистора 10 за- 60 щиты, коллектор которого через прямосмещенный диод 11 соединен с базой первого транзистора 4, а эмиттер — с выходом усилителя мощности с защитой, при этом между коллекторами транзисторов 2 предвыходного двухтактного каскада включена цепь смещения, выполненная на двух транзисторах 12 и

13, эмиттеры которых объединены, а между базами включен резистор 14, причем в каждом плече выходного двухтактного каскада база ключевого транзистора 10 защиты через первый дополнительный резистор 15 соединена с коллектором транзистора 2 предвыходного двухтактного каскада, эмиттер первого транзистора 4 выходного двухтактного каскада через второй дополнительный резистор 16 связан с базой транзистора цепи смещения, тип проводимости которого соответствует типу проводимости транзисторов плеча выходного двухтактного каскада, а . между базой второго 7 и эмиттером кервого 4 транзисторов выходного двухтактного каскада включен третий дополнительный резистор 17.

Усилитель мощности с защитой работает следующим образом.В нормальном режиме, когда Негр Ъ наминальни соотношение резисторов 8 и 15 и резистора цепочки 9 подобрано тайим образом, что потенциал на базах ключевых транзисторов

10 защиты во всем диапазоне входного рабочего сигнала не достигает порога их открывания, усилитель мощности с защитой выдает на нагрузке полную выходную мощность и через транзисторы

4 и 7 выходного двухтактного каскада протекает рабочий ток. Ток покоя транзисторов 4 и 7 выходного двухтактного каскада выставляется при регулировании резисторами 16 и 14.Транзисторы 12 и 13 задают смещение для транзисторов 4. Они же за счет обратной связи (резисторов 16) являются стабилизирующим элементом тока покоя транзисторов выходного двухтактного каскада.

При коротком замыкании нагрузки и определенной величине и полярности входнОго сигнала в начальный момент происходит резкое увеличение тока транзистора 7, ключевой транзистор 10 защиты приоткрывается за счет этого тока, т.е. эа счет падения напряжения на датчике 6 тока и дальнейшее увеличение тока транзистора I должно было бы прекратиться за счет ограничения входного напряжения на транзисторах 4. Так как база транзистора 12 (13) подключена к эмиттеру транзистора 4 через резистор 16 отрицательной обратной связи, а потенциал на эмиттере транзистора 4 больше не растет, то транзистор 12 (13) перестает реагировать на увеличение потенциала на его коллекторе,т,е. местная обратная связь исключается.В результате того, что при коротком замыкании в нагрузке исключена общая отрицательная обратная связь,транзис995267

Формула изобретения

65 тор 2 резко открывается при входном сигнале за счет увеличения коэффици-t ента усиления и потенциал в точке соединения коллекторов транзисторов

2.и 12 (2 и 13 ) относительно общей выходной шины (или при коротком заьнкании равносильно общей шины) резко возрастает.

Ключевой транзистор 10 защиты ,быстро открывается до насыщения эа счет резистора 15 . Это приводит к зак рыванию транзисторов 4 и 7. Транзистор 12 (13),в свою очередь, окончательно закрывается, и потенциал на коллекторах .транзисторов 2 и 12 относительно общей выходной шины еще больше увеличивается, Этот процесс происходит практически мгновенно.

При уменьшении, входного сигнала происходит обратный процесс, т.е. при входном сигнале, близком нулю, сначала происходит увеличение тока 2О через .(выходной) транзистор 7,.а .за" тем его уменьшение до нуля эа счет смены полярности.

Резисторы. 3 — ограничительные.

Таким образом, для обеспечения нормальной работы устройства необходимо, чтобы при коротком замыкании в точках соединений коллектора транзистора 2 с резистором 15 формировались импульсы напряжений относительно общего выхода усилителя (т.е. эмиттеров транзисторов 10).такой величины,при которой ток через резисторы 15 обесйечивали бы so всем импульсе надежное открывание ключевых транзисторов .10 защиты. Транзисторы

12 и 13 выполняют роли ключей, которые поочередно закрываются, отключая . при этом противоположное плечо усилителя. Отключение противоположных плеч от коллекторов транзисторов 2 40 обеспечивает за счет токов коллекторов этих транзисторов формирование импульсов напряжения в этих точках, необходимых для нормальной работы устройства. Кроме того, так как эти импульсы имеют значительную величину, которая во много раз может превышать максимально допустимое обрат-, ное напряжение базы транзистора 4 выходного двухтактного каскада проти- >О воположного плеча, то наличие .этих транзисторов (12 и 13) необходимо и для,защиты транзисторов 4,от про-. боя их базы.

Таким образом,-.предлагаемый усилитель мощности позволяет.значительно уменьшить мощность рассеивания на выходных транзисторах при коротком замыкании в. цепи нагрузки за счет снижения среднего тока.

Усилитель мощности с защитой,содеРжащий последовательно соединен . ные входной каскад, предвыходной двухтактный каскад, выполненный на транзисторах разного типа проводимости, включенных по схеме с общим эмиттером, с цепью смещения, включенной между коллекторами этих транзисторов, в каждом плече которого коллектор транзистора через первый резистор соединен с базой первого транзистора выходного двухтактного каскада, включенного по схеме с общим коллектором, эмиттер которого через второй резистор подключен к точке. соединения одного вывода датчика тока, другой вывод которого подключен к выходу усилителя мощности с защитой, эмиттера второго транэис". тора выходного двухтактного каскада, . включенного по схеме с общим коллек- тором, и одним выводом третьего резистора, другой вывод которого под- . ключен к точке соединения .последовательной резистивно-диодной цепочки, соединенной с общей шиной, и .базы ключевого транзистора защиты, коллектор которого через прямосмещенный диод соединен с базой первого транзистора выходного двухтактного каскада, а эмиттер — с выходом усилителя мощности с защитой, при этом тип проводимости первот о, второго транзисторов н ключевого транзистора защиты одного плеча выходного двухтактного каскада протйвоположен типу проводимости тех же транзисторов другого плеча выходного двухтактного каскада, отличающийся .тем, что, целью уменьшения мощности рассеивания на транзисторах выходного двухтактного каскада при коротком замыкании в цепи нагрузки, цепь сме.щения выполнена на двух последовательно соединенных транзисторах разного типа проводимости,эмиттеры которых объединены, а между базами включен резистор, причем в каждом плече выходного двухтактного каскада база ключевого транзистора защиты через первый дополнительный резистор соединена с коллектором транзистора пред-. выходного двухтактного каскада,эмиттер первого транзистора выходного двухтактного каскада -через второй дополнительный резистор соединен с ба зой транзистора цепи смещения,- тип проводимости которого соответствует тину проводимости транзисторов, плеча выходного двухтактного каскада, а между базой второго и эмиттером первого транзисторов выходного двухтактного каскада включен третий дополнительный резистор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент CEJA Р 3500218, кл. 330-11, опублик. 1970.

2. "Радио", 1977, 9 11, .с. 41, :рис. 5 F (прототип).

9952б7

Составитель И.Водяхина Редактор Н. Беэродная Техред О.Неце Корректор В.Прохненко

Ъаказ бб8/43 Тираж 934 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113935, Москва, Ж-35, Раушская на@., д . 4/5 ю

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