Однотактный усилитель мощности класса д

 

ОДНОТАКТНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ КЛАССА Д , содержащий управляемый ключевой элемент, включенный между общей шиной и первым выводом . тркоограничивающего дросселя, второй вывод которого через.первый разрядный вентиль, включенный обратно относительно источника питания, подключен к шине , источника питания, с которой соединен первый вывод активно-индуктивной нагрузки, а также второй разрядный вентиль, отличающийс я тем, что, с целью повышения надежности путем уменьшения выбросов напряжения на управляемом ключевом злементе и снижения среднего значения тока через токоограничивающий дроссель , цепочка из последовательно сое; диненных второго разрядного вентили и введенного источника смещения подключена параллельно токоогракичиваю (Л щему дросселю, причем второй разрядный вентиль включен обратно относительно источника питания и источника смещения, а второй вывод активно-индуктивной нагрузки подключен к первому вьшоду токоограничивающего дросселя.

СОЮЗ СОВЕЯКИХ

СОЭЧЛ ЛЮ

РЕСПУБЛИК (19) . ОО

4(51) Н 03 F 3/2!7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ÑÑÑ3

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРшПМЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н aBTOPCklOMV СаИЕтваствм (2 1) 3629 11 1/24-09 (22) 29.07.83 (46) 15.05.85. Бюп. Ф 18 (72) А.,П. Инеший (71) Научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт электрических машин постоянного тока Прокопьевского завода

"Электромашина" (53) 621.375.4(088.8) (56) 1. Машуков E.Â., Конев Ю.И.

ИДП-транзисторы в ключевых регуляторах мощности. — В сб. "Электронная техника в автоматике". Под ред.

Ю.И. Конева, вып. 6. М., "Советское радио", 1974, с. 17, рис. 3 а,б.

2. Моин В.С., Лаптев Н.Н. Стабилизированные транзисторные преобразователи. М., "Энергия", 1972, с.346, рис. 9- 18 (прототип). . (54)(57) ОДНОТАКТНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ КЛАССА Д, содержащий управля- емый ключевой элемент, включенный между общей шиной и первым выводом токоограничивающего дросселя, второй вывод которого через. первый разрядныйвентиль, включенный обратно относительно источника питания, подключен к шине. источника питания, с которой соединен первый вывод активно-индуктивной нагрузки, а также второй разрядный вентиль, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности путем уменьшения выбросов напряжения на управляемом ключевом элементе и снижения среднего значения тока через токоограничивающий дроссель, цепочка из последовательно сое. диненных второго разрядного вентилй и введенного. источника смещения подключена параллельно токоограничивающему дросселю, причем второй разрядный вентиль включен обратно относительно источника питания и источника смещения, а второй вывод активно-индуктивной нагрузки подключен к первому выводу токоограничивающего

E дросселя.

1156240

Изобретение относится к электронике и автоматике и может быть исполь— зовано в системах управления с широтно-импульсной модуляцией.

Известен однотактный усилитель мощности класса Р,,,содержащий управляемый ключевой элемент, разрядный вентиль и активно †индуктивн нагрузку (1$, Однако это устройство обладает }О недостаточной надежностью из-за боль- ших коммутационных потерь на управляемом ключевом элементе.

Наиболее близким но технической сущности к предлагаемому является однотактный усилитель мощности класса содержащий управляемый ключевой элемент, включенный между общей шиной и первым выводом токоограничивающего дросселя, второй вывод которого через 20 первый разрядный вентиль, включенный обратно относительно источника питания, подключен к шине источника питания, с которой соединен первый вывод активно-индуктивной нагрузки, а так- щ же второй разрядный вентиль )2) .

Однако известный однотактный усилитель мощности класса Д обладает недостаточной надежностью иэ-за значительных выбросов напряжения на уп- З .равляемом ключевом элементе и BblcoKo го среднего значения тока через токоограничивающий дроссель.

Цель изобретения — повышение надежности путем уменьшения выбросов напряжения на управляемом ключевом

Э$ элементе и снижения среднего значения тока через токоограничивающий дроссель.

Поставленная цель достигается тем,40 что в однотактном усилителе мощности класса,3„,. содержащем управляемй ключевой элемент, включенный между общей шиной и первым выводом токоограничивающего дросселя, второй вывод ко- 4$ торого через первый разрядный вентиль, включенный обратно относительно источника питания, подключен к шине источяика питания, с которой соединен первый вывод активно-индуктивной нагруз- $0 ки, а также второй разрядный вентиль, цепочка из последовательно соединенных второго разрядного вентиля и введенного источника смещения подключена параллельно токоограничивающему дрос- $5 селю, причем второй разрядный вентиль включен обратно относительно источника питания и источника смещения, а второй вывод активно-индуктивной нагрузки подключен к первому выводу

Ф ° токоограничивающего дросселя.

На чертеже изображена принципиальная электрическая схема однотактного усилителя мощности класса Д .

Однотактный усилитель мощности .класса Д содержит управляемый ключевой элемент 1, токоограничивающий дроссель 2, первый разрядный вентиль

3, активно-индуктивную нагрузку 4, второй разрядный вентиль 5 и источник 6 смещения, источник 7 питания.

Однотактный усилитель мощности класса Д, работает следующим образом.

При подаче на вход управляемого ключевого элемента 1 непрерывной последовательности импульсов отпирающей полярности в цепи активно-индуктивной нагрузки 4 в установившемся режиме протекает практически постоянный ток, пропорциональный напряжению источника питания и обратно пропорциональный скважности импульсов и активному сопротивлению активно-индуктивной нагрузки 4.

Когда управляемый ключевой элемент

1 открыт, через него протекает ток активно-индуктивной нагРузки 4, а первый и второй разрядные вентили 3 и 5 закрыты. При выключении управляемого ключвого элемента i потенциал на его выходе быстро нарастает и фиксируется на уровне, определяемом суммой напряжений источника питания и источника

6, первый и второй разрядные вентили

3 и 5 открываются. Напряжение источника 6 смещения, приложенное к выводам токоограничивающего дросселя 2, приводит к линейному нарастанию тока через него и одновременно к уменьшению тока, протекающего через второй разрядный вентиль 5. Когда ток через токоограничивающий дроссель 2 достигает величины тока активно-индуктивной нагрузки 4, второй разрядный вентиль

5 запирается и смещается в обратном направлении напряжением, равным сумме напряжений источника 6 н падения напряжения на активном сопротивлении токоограничивающего дросселя 2.

Напряжение источника 6 выбирается

1 таким образом, чтобы. к моменту включения управляемого ключевого элемента 1 второй разрядный вентиль 5 запирался. Использование источника 6 .смещения вместо резистора, который используется обычно для уменьшения

ВНИИПИ Заказ 3 194/54 Тираж 872 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

3 1156 постоянной времени цепи токоограничивающего дросселя 2, позволяет в несколько раз снизить выбросы сверх напряжения источника питания на управляемом ключевом элементе 1 в моменты его выключения, не увеличивая времени запирания второго разрядного вентиля 5. Это достигается за счет линейного, а не экспоненциального (как при использовании резистора), изме- 1р кения тока в токоограничивающем дросселе 2.

При включении управляемого ключевого элемента 1 в него ответвляется. ток активно-индуктивной нагрузки 4.

Токоограничивающий дроссель 2 предотвращает появление черезмерных бросков тока через управляемый ключевой элемент 1, связанных с относительно медленным восстановлением обратного сопротивления первого разрядного вентиля 3. Индуктивность токоограничивающего дросселя. 2 выбирается таким образом, чтобы время запирания перво— го разрядного вентиля 3 было меньше д

240 4 времени, за которое изменяется направление тока через токоограничивающий дроссель 2. Поскольку активно-индуктивная нагрузка 4 подключается непосредственно к управляемому ключевому элементу 1, ток через токоограничивающий дроссель 2 протекает лишь тогда, когда выключен управляемый ключевой элемент 1, поэтому среднее значение тока через токоограничивающий дроссель

2 удается снизить более, чем вдвое (в зависимости от скважности входных импульсов) по -сравнению с последовательным соединением токоограничивающего дросселя 2 и активно-индуктивной нагрузки 4.

Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемый однотактный усилитель мощности класса Д позволяет в несколько раз уменьшить выброс сверх напряжения источника питания и более, чем вдвое, снизить среднее значение тока через токоограничивающий дроссель, за счет чего достигается более высокая надежность.