Усилитель мощности

)5 НОЗ ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР АНИЕ ИЗОБРЕТЕ К АВТО 4297/094.902.91. Бюл. М 46сковский институники и автоматики(21) 481 (22) 16.0 (46) 15.1 (71) Мо и может быть использовано при создании экономических электрон н ых усилител ьн ых устройств, Цель изобретения - повышение КПД. Устройство содержит МДП-транзисторы 1 и 2, первый 3 и второй 4 трансформаторы, преобразователь 5 переменного напряжения в постоянное, нагрузку 6, первый 7 и второй 8 резисторы. Поставленная цель достигается за счет подачи смещения на подложки МДП- транзисторов 1 и 2 путем преобразовзния выходного переменного наппяжения с помощью дополните, ьчой обмотки второго трансформатора 4 и,преобразователя 5 в постоянное напряжение. 1 ил. иотехник шки, вып. 6с. 3 б.ТИк ради водникоред. А.А, . М.: Ра 282, р ОЩНО носитс техник электро (72) Д,В Щербак (53) 621 (56) Ми вые при Васенко дио и св 54) УСИ (57) Изо У СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1698950 АИзобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при создании экономичных электронных усилительных устройств.Известны трансформаторные усилители мощности на биполярных транзисторах, работающих в режимах классов В и АВ,Один иэ таких усилителей мощности содержит два р-п-р-транзистора, два трансформатора и три резистора, первый из которых является сопротивлением нагрузки и подключен между выводами вторичной обмотки второго трансформатора, вывод от средней точки первичной обмотки которого подключен к первому выводу второго резистора и клемме источника питания, первый крайний вывод первичной обмотки второго трансформатора подключен к коллектору первого транзистора, а второй крайний вывод - к коллектору второго транзистора, база которого подключена к второму крайнему выводу вторичной обмотки первого трансформатора, вывод от средней точки которого подключен к второму выводу второго резистора и первому выводу третьего резистора, второй вывод которого подключен к общей шине, эмиттеру второго транзистора и эмип еру первого транзистора, база которого подключена к первому крайнему выводу вторичной обмотки первого трансформатора, между выводами первичной обмотки которого подключен источник входного сигнала, Такой усилитель работает в режиме АВ, а при отсутствии делителя напряжения, выполненного на втором и третьем резисторах, - в режиме В,Однако большие динамические потери в биполярных транзисторах (особенно при работе на повышенных частотах) обуславливают снижение КПД усилителя,Наиболее близким к предлагаемому является усилитель мощности, содержащий двэ МДП-транзистора с п-каналом, два трансформатора, два конденсатора и сопротивление нагрузки, подключенное между выводами вторичной обмотки второго трансформатора, вывод от средней точки первичной обмотки которого подключен к клемме источника питания, первый крайний . вывод первичной обмотки второго трансформатора подключен к стоку первого МДП-транзистора и первой обкладке второго конденсатора, вторая обкладка которого подключена к второму крайнему выводу первичной обмотки второго трансформато ра и стоку второго МДП-транзистора, исток и подложка которого подключены к общей шине, выводу от средней точки вторичной обмотки первого трансформатора и истоку с подложкой первого МДП-транзистора, зэ ЗО404550 5 Г Указанная цель достигается тем, что в усилитель мощности, содержащий два МДП-транзистора с п-каналом, два трансформатора и сопротивление нагрузки, подключенное между выводами вторичной обмотки второго трансформатора, вывод отсредней точки первичной обмотки которогоподключен к клемме источника питания, первый крайний вывод первичной обмотки второго трансформатора подключен к стоку первого МДП-транзистора, а второй крайний вывод- к стоку второго МДП-транзистора, подложка которого подключена кподложке первого МДП-транзистора, истоккоторого подключен к средней точке вторичной обмотки первого трансформатора, общей шине и истоку второго МДП-транзистора, затвор которого подключен к второму крайнему выводу вторичнойобмотки первого трансформатора, первыйкрайний вывод которой подключен к затвору первого МДП-транзистора, а между выводами первичной обмотки первого трансформатора подключен источник входного сигнала, введены два резистора и преобразователь переменного напряжения в постоянное, а во втором трансформаторе выполнена дополнительная обмотка, выводы которой подключены к соответствующим входным выводам преобразователя, первый выходной вывод которого подключен к первому выводу первого резистора, второй вывод которого подключен к подложкам МДП-транзисторов и первому выводу второго резистора, второй вывод которого подключен к общей шине и второму твор которого подключен к первой обкладке первого конденсатора и первому крайнему выводу вторичной обмотки первого трансформатора, второй крайний вывод которой подключен к второй обкладке первого конденсатора и затвору второго МДП-транзистора. а между выводами первичной обмотки первого трансформатора подключен источник входного сигнала. Такой усилитель может работать как в резонансном, так и в обычном (нереэонансном) режиме. Использование МДП-трэнзисторов обеспечивает снижение динамических потерь.Однако силовые МДП-транзисторы в большинстве обладают (небольшим) встроенным каналом. Кроме того, часто имеет место инжекция носителей заряда в подложку из области истока. В результате наблюдается протекание токов стока в мощных МДП- транзисторах при напряжении на затворе, близком к нулю (начальные токи не менее 0,1 А). Таким образом, за счет этих потерь снижается КПД усилителя,Цель изобретения - повышение КПД усилителя.0 30.40 45 50 55 выводу преобразователя переменного напряжения в постоянное,Отрицательное напряжение с выхода преобразователя переменного напряжения в постоянное через делитель напряжения, выполненный на дополнительных резисторах. поступает на подложки обоих МДП- транзисторов, Это напряжение устраняет кандл В МДП"трднзистордх 1 при напрЯжениях на их затворах близких к нулю) и запирает р-и-переход исток-подложка. Р результате начальный ток В МОП-транзисторах уменьшается практически до нуля, ч го и обуслея. ливает снижение потерь, а следовательно, повышение КПД,На чертеже представлена принципиальная схема усилителя мощности.Усилитель мощности содержит два МДП-транзистора 1 и 2 с п-каналом, два трансформатора 3 и 4, преобразователь 5 переменного напряжения в постоянное и три резистора 6-8. Трансформатор 3 имеет первичную и вторичную обмотки, Выводы от первичной обмотки подключены к источнику входного сигнала, Первый крайний вывод вторичной оамотки трансформатора 8 подключен к затвору МДП-тгзнзистора 1, второл крайний вывод - к дтвору МДП- транзистора 2, а вывод от среде: Й точки - к истокам МДП-транзисторов 1 и 2 и Общей шине. Трансформатор 4 имеет первичную. вторичную и дополнительную обмотки, Между выводами вторичной обмотки Включен резистор б, представляющий собой согротивление нагрузки. Первый крайний вывод первичной обмотки трансформатора 4 подключен и стоку МДП-транзистора 1. второй крайний Вывод - к стоку ЫДП-транзлстора 2, а вывод от средней точки - к клемме источника питания, Быводь: дополнительной обмотки трансформатора 4 подключены к соответствующим зходным выводам преобразователя 5, Первый (минусовой) выходной вывод преобразователя 5 подключен к первому выводу резистора 7, ВтороЙ выВОД;:ОтооогО подключен к подложкам МДП-транзисторов 1 и 2 и первому выводу резисторз 8, второй вывод которого подклюцен к второму выходному Выводу преобразователя 5 и обшей шине,Схемы преобразователей 5 переменного напряжения в постоянное известны, Такой преобразователь обычно содержит выпрямитель, сглаживающий фильтр и стабилиздтоо напряжения. Он обеспечивает на подложках МДП-транзисторов 1 и 2 постоянное отрицательное напряжение. величину которого можно задать с помощью делителя напряжения, Выполненного на резисторах 7 и 8 Усилитель мощности работает следующим образом,На первичную обмотку трансформатора 3 поступает входной переменный сигнал. При нали,ии положительной полуволны напряжения на затворе МДП-транзистора 1 он открывается и протекает .ок по цепи клемма истоцника питания, верхняя часть первиччой обмотки трансфор латора 4, МДП-транзистор 1, общая шина, При этом МДП-транзистор 2 закрыт, поскольку на его затворе присугс гвует отрицательная полуволна напряжения, При изменении пзлярности напряжения на затворах МДП-трзнзисторов 1 и 2., когда положительная полуВолна напряжения присутс;вуе нд затворе МДП-транзистора 2, а отрицательная - на затворе МДП-тоанзистора 1, ток течет по цепи: клемма источника питания, нижняя чдсть первичнок обмотки трансформатора 4, МДП-транзистор 2, общая шича. В результате на сопротивлении нарузки б Выделяется переменный сигнал. Таким образом, основная Часть 1 стройства работает как ОбычныЙ Двухтдктный усилительныЙ каскад,Отличие предлагаемого устройства состои в подаче ;. , Втельного (запирающего) на гряже л: на подложки МД"транзистс,ОВи , Переменное напряжение с дополнительной Гбмотки трднсформатэра "; и;,стъп"-.е; на преобразователь 5., ксторый пресбразет его В постоянное отрицательное) напржение. Эо напряжение через делитель, с бранныЙ на резлсторзх 7 и 8, поступает на под;.сжк МДП-транзисторов 1 и 2, С помощью делителя напряжения в.бирается необходимая величина запирающего напря кения для каждоо конкретного случая,Наличие о -р.:цдтельного напряжения на подложке МД. -транзистора с и-каналом приводит к его запиранию (при отсутствии напряжения на его затворе), т,е. это эквивалентно наличию отрицательного напряжения на затворе, В результате устраняется ндчдльный 1 сквозной) ток В МДП-транзисторах 1 и 2, т,е, Он- работают В режлме В или "., цто -, обуславливает повышение КПД.При этом Вх:дные сопротивления МДП- транзисторов 1 л 2 по затвору) сохраняют свою Оольшую величину.Кроме того. О 1 рицательное напряжение на подложке запирает (смещает в обратном направлении,: О-и-переход исток-подложка.О Определяет закрытое состояние паразитной биполярной и-р-и-структуры в МДП анзистор; 1 и 2, коллектором которой является Облас 1 ь стока. эмиттером - область истока, з ."азой - подложка, 1 аким образом, устрь; - ;яется и сквознойток в паразитны биполлрнь,х структурах, шунтирую1698950 Составитель В.АндрюшинТехред М,Моргентал Корректор Т,Палий Редактор А.Огар Заказ 4400 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035. Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-изда тельский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 щих МДП-транзисторы 1 и 2, Это также способствует повышению КПД.Обеспечивается также повышение надежности предлагаемого усилителя мощности эа счет того, что отрицательное 5 напряжение на подложке предотвращает открывание па разитных п-р-п-структур, а следовательно, и возможность возникновения вторичного пробоя в МДП-транзисторах 1 и 2.Экспериментальная проверка усилите ля мощности была проведена на МДП-транзисторах КП 904, 2 П 923 и лабораторных образцах. По сравнению с известным в предлагаемом устройстве наблюдалось повышение КПД. Так, при работе на частоте 15 сигнала 200 кГц КПД предлагаемого усилителя достигал 0,68, тогда как в известном не превышал 0,6,Формула изобретенияУсилитель мощности, выполненный по 20 двухтактной схеме на двух МДП-транзисторах с п-каналом, с первым и вторым трансформаторами, при этом первичная обмотка первого трансформатора является входом устройства, а вторичная обмотка включена между затворами МДП-транзисторов, средняя точка которой соединена с точкой соединения истоков МДП-транзисторов и с общей шиной, между стоками включена первичная обмотка второго трансформатора, средняя точка которого соединена с шиной питания, вторичная обмотка является выходом устройства, подложки первого и второго МДП-транзисторов объединены, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения КПД, введены преобразователь переменного напряжения в постоянное, первый и второй резисторы, а второй трансформатор выполнен с дополнительной первичной обмоткой, к выводам которой подключен вход преобразователя переменного напряжения в постоянное, один из выходов которого соединен с общей шиной, а другой через первый резистор - с точкой соединения подложек первого и второго МДП-транзисторов и с одним из выводов второго резистора, другой вывод которого соединен с общей шиной.