Усилитель мощности с защитой от перегрузки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистимеских

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 19.03.74 (21) 2005560/09 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.07.77. Бюллетень № 28

Дата опубликования описания 25.08.77

20 овударотввнный комитет

Саввта Министров СССР вв делам изобретений и открьггий (72) Авторы изобретения Г. В. Журавель, В. И. Семотюк, В. В. Черленевский и Е. В. Шевцов (71) Заявитель (54) УСИЛИТЕЛЪ МОЩНОСТИ С ЗАЩИТОЯ OT ПЕРЕГРУЗКИ

Усилитель относится к бестрансформаторным усилителям мощности на транзисторах и может использоваться в мощных выходных устройствах ультразвуковой и звуковоспроизводящей аппаратуры.

Известен усилитель мощности с защитой от короткого замыкания нагрузки, содержащий предоконечный и оконечные двухтактные каскады, управляющий каскад и дополнительные транзисторы для защиты оконечных транзисторов от гоков короткого замыкания (1).

Однако известный усилитель содержит большое количество элементов, сложен в наладке, в нем отсутствует защита транзисторов выходного каскада при воздействии длительной перегрузки и при снижении сопротивления нагрузки свыше установленного значения, что приводит к нарушению теплового режима и выходу транзисторов из строя.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является усилитель мощности с защитой от перегрузки, содержащий входной каскад на транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером, предварительный двухтактные предоконечный и оконечный каскады, датчики перегрузки в каждом плече двухтактного оконечного каскада и цепь обратной связи, содержащую ключ и фильтр нижних частот íà его входе (2).

Такой усилитель содержит большое количество элементов, трудоемко в наладке и вносит нелинейные искажения при мощностях, близких к перегрузке.

5 Цель изобретения — уменьшение нелинейных искажений.

Это достигается тем, что в предлагаемом усилителе мощности с защитой от перегрузки вход фильтра нижних частот подключен к одl0 ному из датчиков через резистор, а к другому через диод, включенный в сответствующей полярности, а между выходом двухтактного оконечного каскада и эмиттером входного транзистора, подключенным к выходу клю15 ча, включены последовательно соединенные делитель напряжения и конденсатор.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предложенного усилителя.

20 Усилитель мощности с защитой от перегрузки содержит входной каскад на транзисторе 1, включенном по схеме с общим эмиттером, предварительный каскад на транзисторе 2, двухтактный чредоконечный каскад

25 на транзисторах 3 и 4,двухтактный оконечный каскад на транзисторах 5 и б. В каждое плечо оконечного каскада включены датчики перегрузки на резисторах 7 и 8. Цепь обратной связи усилителя содержит ключ на транзи30 сторах 9 и 10 и фильтр низких частот на

867200 входе ключа, выполненный на конденсаторе

11, резисторе 12 и диоде 13. Выход ключа соединен с эмиттером транзистора 1, а вход фильтра нижних частот через резистор 12 подключен к резистору 7, а через диод 13 к 5 резистору 8. Выход двухтактного оконечного каскада через последовательно соединенные делитель напряжения на резисторах 14 и 15 и конденсатор 16 соединен с эмиттером транзистора 1. Транзисторы 1 и 2 работают в ре- !О жиме А, транзисторы 3 — б — в режиме В.

При отсутствии перегрузки усилителя транзисторы 9 и 10 заперты.

Предложенный усилитель мощности с защитой от перегрузки работает следующим об- !б разом.

При подаче на вход положительной полуволны сигнала и коротком замыкании нагрузки усиленная положительная полуволна поступает на датчик — низкоомный резистор 8. 20

Выделенное напряжение через диод 13, резистор 17 воздействует на базу запертого транзистора 10. Транзистор 10 открывается и отпирает транзисгор 9, работающий в инверсном включении. Конденсатор 16 мгновенно разряжается через низкое сопротивление открытого ключа на транзисгорах 9, 10 и низкоомный резистор 15. Транзисторы 1 и 2 в самом начале разряда конденсатора 16 запираются и перестают усиливать входной сиг- 30 нал. Транзисторы 9, 10 возвращаются в исходное состояние. Конденсатор 16 начинает заряжаться через резисторы 18 и 15, после чего транзисторы 1 и 2 открываются.

Г1ри подаче на вход отрицательной полу- 3 волны сигнала и коротком замыкании нагрузки усиленная отрицательная полуволна выделяется на датчике — резисторе 7 в виде положительного импульса и через резистор 12 воздействует на базу запертого транзистора 40

10. Далее процесс происходит так же, как и в случае подачи на вход положительной полуволны.

В связи с тем, что с датчика — резистора 7 снимается только инвертированный сигнал 4 отрицательной полуволны, усиленный транзистором б, а с датчика — резистора 8 — сигнал положительной пол уволны, усиленный транзис1ором 5, цепь резисторов 12, 7, 8 и диод 13 представляют собой двухполупериод- 50 ный выпрямитель выходного сигнала.

Диод 13 предотвращает замыкание сигнала, снимаемого с резистора 7, на низкоомный резистор 8, а также устраняет действие отрицательной полуволны сигнала, имеющейся на 55 резисторе 8, на конденсатор 11 фильтра нижи их частот и схему релаксйционного ключа.

В случае длительного короткого замыкания в схеме устанавливаются релаксационные колебания с большой скважностью, заданной постоянной времени резистора 18 и конденсатора 16. Большую часть периода этих колебаний через оконечные транзисторы протекает ток покоя.

Процесс релаксационных колебаний длится до тех пор, пока не будет устранено короткое замыкание нагрузки.

Чувствительность схемы защиты регулируется величиной датчиков — резисторов 7 и 8.

Подбирают резисторы с таким сопротивлением, чтобы входной сигнал отключался при черезмерной перегрузке оконечных транзисторов входным сигналом или при уменьшен ни сопротивления нагрузки ниже заданного значения. Ключевая схема на транзисторах 9, 10 в нормальном режиме работы усилителя не вносит нелинейных искажений и не уменьшает выходной мощностями усилителя. Конденсатор 11 небольшой емкости вместе с резистором 12 и открытым диодом 13 представляет фильтр нижних частот, интегрирует пульсирующее напряжение сигнала, предотвращая срабатывание ключевой схемы защиты при кратковременных перегрузках, которые не опасны для транзисторов.

Формула изобретения

Усилитель мощности с защитой от перегрузки, содержащий входной каскад на транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером, предварительный и двухтактные предоконечный и оконечный каскады, датчики перегрузки в каждом плече двухтактного оконечного каскада и цепь обратной связи, содержащую ключ и фильтр нижних частот на его входе, отличающийся тем, что, с целью уменьшения нелинейных искажений, вход фильтра нижних частот подключен к одному из датчиков через резистор, а к другому через диод, включенный в соответствующей полярности, а между выходом двухтактного оконечного каскада и эмиттером входного транзистора, подключенным к выходу ключа, включены последовательно соединенные делитель напряжения и конденсатор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе изобретения !. Авторское свидетельство СССР №370705, кл. Н 03F 3/20, 1971.

2. Патент США № 3555358, кл. 317 — 16, 1969..В67200

Составитель В. Старостин

Техред М. Семенов

Редактор Т. Рыбалова

Корректор А. Степанова

Заказ 1839/2 Изд. М 656 Тираж 1080 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2