Мостовой усилитель мощности

Мостовой усилитель мощности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТВЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

< «845264 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 260473 (21) 1912552/18-09 с присоединением заявки йо (23) Приоритет

Опубликовано 070781. Бюллетень N9 25

Дата опубликованияописания 070781 (g ) К 3

H 03 F 3/21

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) 4 621. 375. .146.3(088.8) (72) Автор изобретения

С.Л. Соколов (71) Заявитель (54) МОСТОВОЙ УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ

Изобретение относится к радиотехнике и гложет использоваться в радиотехнических установках различного назначения, в частности в усилителях следящих приводов с широтно-импульсной модуляцией н коммутаторах питания.

Известны усилители мощности, в которых для защиты транзисторов от перегрузок и уменьшения сквозных токов применяется нелинейная положительная обратная связь .$1(.

Наиболее близок к предлагаемому мостовой усилитель мощности на транзисторах с трансформаторныгл выхо- 15 догл 32), который содержит для уменьшения сквозных токов цепочки, состоящие из дополнительных обмоток связи с выходного трансфорглатора и диодов.

Такие цепочки подключены между базой 20 .и эмиттером каждого из транзисторов усилителя. Однако известный усилитель мощности обладает невысоким КПД из-за невозможности устранения сквозных токов в широком диапазоне частот, по- 25 скольку наличие трансформатора существенно ограничивает диапазон рабочих.частот усиливаемого сигнала, особенно в области низких и высоких часгот, и быстродействие усилителя. Кро- 30 ме того, .установка трансформатора с дополнительными обглотками приводит к увеличению габаритов и веса усилителя.

Цель изрбретения — увеличение КПД путем устранения сквозных токов и повышение быстродействия.

Для этого в мостовом усилителе мощности, содержащем две пары соединенных последовательно по питанию ведущих и ведомых силовых ключей, образующих плечи усилителя, нагрузку, включенную в одну диагональ, источник питания, подключенный к другой диагонали, и источник сигнала, связанный с ведущими силовыми клгзчагли, параллельно каждому силовому ключу подключен датчик контроля состояния плеча усилителя, причем выход датчика связан с входом блокирующего элемента, установленного между силовыми ключом смежного по питанию плеча и нагрузкой, а управляющая цепь каждого ведомого силового ключа подключена к силовой цепи ведущего силового ключа и блокирующего элемента противоположного плеча усилителя.

Кроме того,.связь между датчиком контроля состояния плеча усилителя

845264 и блокирующим элементом выполнена оптической.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предложенного усичителя; на фиг. 2 — принципиальная

>лектрическая схема. мостовой усилитель мощности содержит две пары соединенных последовательно по питанию ведущих 1 (2) и ведомых 3 (4) силовых ключей, образующих плечи усилителя, нагрузку 5, I включенную в одну диагональ, источник 6 питания, подключенный к другой диагонали, и источник 7 сигнала, связанный с ведущими силовыми ключами.

Параллельно каждому силовому ключу пОдключен Один из дагчиков 8-1.1 КОнт- 15 роля состояния плеча усилителя. Выходы датчиков связаны с входами блокирующих элементов 12-15. Управляющая цепь каждого ведомого силового ключа подключена через резистор 16 щ или 17 к силовой .цепи ведущсго силового ключа и блокирующего элемента противоположного плеча усилителя.

Усилитель работает следующим образом.

В исходном состоянии импульсы не поступают от источника 7 сигнала, поэтому ведущие 1, 2 и ведомые 3, 4 силовые ключи выключены. Через нагрузку 5 ток не протекает. К датчикам

8-11 контроля состояния плеч усилителя приложено напря>кение, в результате чего на входы блокирующих элементов 12-15 поступают сигналы включения. Однако по силовой цепи блокирующие элементы выключены, 35

При поступлении импульса отрицательной полярности от источника 7 .сигнала на вход ведущего силового ключа 1 происходит последовательно включение ведущего и ведомого силовых @) ключей 1, 4, которые шунтируют датчики 8, 11 контроля состояния плеч.

В результате с входом блокирующих элементов 12„ 15 снимаются сигналы включения. Влокирующие элементы 14, 13 включаются, и к нагрузке 5 прикладывается напряжение питания.

При реверсе или снятии импульса отрицательной полярности от источника

7 сигнала с входа ведущего силового gg ключа 1 и поступлении импульса отрицательной полярности на вход ведущего силового ключа 2 происходит последовате)>ьное включение ведущего и ведомога" силовых ключей 2, 3, которые шунтируют да 9, 10 контроля сосnJIQ I, H C BXOJIoB блокируЮЩHX 3лементОв 14, 13 снимаются сигналы включения. После выключения ключей

1, 4 датчики 8, 11 контроля состояния плеч усилителя подключаются к источ- 60 нику питания, а <а блокирующие эле.енты 12,.:i5 подаются сигналы вклю I.- н-я Влокиру>-qne элементы 12, 15 включаются,. и к нагрузке прикладываОTO >I напря>к ние обратной IoJIHpHooTH 65

Таким образом, при помощи датчиков контроля состояния плеч усилителя и блокирующих элементов реализуется блок совпадения (элемент И), осуществляющий логическую операцию умножения.

Существо изобретения рассмотрим на примере конкретного выполнения (фиг. 2) принципиальной электрической схемы мостового усилителя мощности.

Иостовой усилитель мощности содержит две пары соединенных последовательно по питанию ведущих 18, 19 и ведомых 20, 21 силовых ключей на составных транзисторах, образующих плечи усилителя, нагрузку 22, включенную в одну диагональ, источник питания 23, подключенный к другой диагонали, и источник 24 сигнала, связанный с,ведущими силовыми ключами. Параллельно каждому ключу установлен датчик контроля состояния плеча усилителя, представляющий собой, например, излучающий свет диод 25 (26,27,28) тиристорного оптрона и ограничивающий протекающий через диод ток резистор 29 (30,31,32). Каждый диод оптически связан со входом блокирующего элемента, например, каскадного соединения силового тиристора 33 (34,35,36) и тиристора 37 (38,39,40)оптрона в силовой цепи составного транзистора.

Диоды 41-44 — отсекающие от шунтирующего действия нагрузки. Управляющая цепь каждого ведомого силового ключа подключена через резистор 45 (46) к силовой цепи ведущего силовоro ключа и блокирующего элемента противоположного плеча усилителя. Диоды 47-50 и резисторы 51-54 предназначены для запирания составных транзисторов.

Усилитель работает следующим образом.

B исходном состоянии импульсы от источника 24 сигнала не поступают, все составные транзисторы закрыты, и ток через нагрузку 22 не протекает.

При поступлении импульса отрицательной полярности от источника 24 сигнала на вход силового ключа 18 последовательно включаются силовые ключи 18, 21, которые шунтируют цепи с датчиками контроля состояния плеч, последовательно соединенные диод

25(28) и резистор 29(32). С блокирующих элементов — каскадно включенных транзисторов 33, 37 и 36, 40 снимаются сигналы включения, а блокирующие элементы — каскадно включенные тиристоры 35, 39 и 34, 38 включаются, поскольку силовые ключи 19, 20 выключены, и к нагрузке 22 прикладывается полное напряжение питания.

При смене полярности источника 24 сигнала последовательно включаются силовые ключи 19, 20 и шунтируются цепи с датчиками контроля состояния плсч — последовательно соединенные

845264 диод 26 (27) и резистор 30 (31), выключаются силовые ключи 18, 21, и к источнику питания подключаются цепи с датчиками — последовательно соединенные диод 25 (28) и резистор 29 (32), которые создают через оптическую связь условия для включения блокирующих элементов — каскадно соединенных тиристора 37 (40) оптрона и силового тиристора 33 (36). Тиристоры не могут мгновенно включиться из-за своей инерционности. Время включения некоторых

10 типов тиристоров составляет около

10 мкс. Тем самым осуществляется дополнительная угловая задержка включения блокирующих элементов. За это время происходит рассасывание неосновных носителей в базах составных транзистОров, в резульате чего исключаются сквозные токи. После включения тиристоров 33 и 36 к нагрузке прикладывается напряжение обратной 20 полярности. Описанная последовательность включения силовых ключей и блокирующих элементов позволяет затрачивать на их включение минимальное время. 25

Использование новых элементов датчиков контроля состояния плеч усилителя, блокирующих элементов и связей между ними и элементами мостового усилителя мощности выгодно отличает предложенное техническое решеиие, поскольку включение силового ключа в нем возможно только при разомкнутом другом силовом ключе смежного по питанию плеча. Такая последовательность включения силовых ключей позволяет избавиться от сквозных токов и повысить быстродействие усилителя, в состав которого входят блокирующие элементы.

Формула изобретения

1. Иостовой усилитель мощности, содержащий две пары соединенных последовательно по питанию ведущих и ведомых силовых ключей, образующих плечи усилителя, нагрузку, включенную в одну диагональ, источник питания, подключенный к другой диагонали,и источник сигнала, связанный с ведущими силовыми ключами, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения КПД путем устранения сквозных токов и повышения быстродействия, в нем параллельно каждому силовому ключу подключен датчик контроля состояния плеча усилителя, причем выход датчика связан с входом блокирующего элемента, установленного между силовыми ключом смежного по питанию плеча и нагрузкой, а управляющая цепь каждого ведомого силового ключа подключена к силовой цепи .ведущего силового ключа и блокирующего элемента противоположного плеча усилителя.

2. Усилитель по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что связь между датчиком контроля состояния плеча усилителя и блокирующим элементом выполнена оптической.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Соколов Г.Г. Устранение сквозных токов в импульсном транзисторном усилителе. "Известия вузов", Электро.механика, 1968, 9 6, с. 690, рис. 16.

2. Полковников В.A., Паппе В.П.

Защита транзисторов, работающих в режиме переключения, в выходных каскадах усилителей. Сб. "Электронная техника и автоматика" .Под ред. Ю.И. Конева. Вып. 3, N., "Сов. радио", 1971, с. 52, рис. 1 (прототип), 845264

Составитель A. Данилин

ТехредА. Бабинец. КорректорО. Билак

Редактор Б. Федотов

Заказ 4209/6 Тираж 988 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Х(-35, Раушская наб., д. 4/5

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