Усилитель класса “д

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 11 824402Опубликовано 23.04,81. Бюллетень15 пю делам изобретений н открытийДата опубликования описания 28.04.81 А. А, Алексанян, В. А. Галахов, В. Н. Плюси М. А. Сиверс(72) Авторы изобретения енннградский ордена Ленина политехническ институт им, М. И, Калинина(54) УС ИЛ ИТЕЛ Ь КЛАССА ех клас- и со- инены, а лниИзобретение относится к автоматике и радиотехнике и предназначено для использования в радиотехнических устройствах средней и большой мощности, например в гидроакустических усилителях мощности, громкоговорящих установках и т. д.Известны усилители мощности, выполненные по мостовой схеме с основными и дополнительными транзисторами, связанными с выходным трансформатором 1.Однако в такой схеме в случае наличия фазового сдвига между напряжениями на нагрузке н возбуждением основных транзисторов нарушается синхронность включения основных и дополнительных транзисторов, что приводит к росту искажений, увеличению потерь и создает опасность выхода усилителя из строя за счет появления тока через верхние и нижние транзисторы одного плеча.т Наиболее близким к предлагаемому ническому решению является усилитель са Д, выполненный по мостовой схеме держащий в двух смежных плечах соед ные эмиттерами основные транзистор в двух других смежных плечах - допо тельные транзисторы, причем коллек основных транзисторов через диоды, а коллекторы дополнительных транзисторов непосредственно подключены к шине питания, коллекторы основных транзисторов соединены через дроссели с первичной обмоткой выходного трансформатора, а базы основных транзисторов подключены к широтно-импульсному модулятору, связанному с источником усиливаемого сигнала 2.Для работы этого усилителя необходимдостаточно мощный источник усиливаемого 10 сигнала и, следовательно, коэффициент усиления по мощности снижается.Цель изобретения - повышение коэффициента усиления по мощности.Поставленная цель достигается тем, чтов усилителе эмиттер каждого дополнительного транзистора подключен к соответствующему отводу первичной обмотки выходного трансформатора, база этого транзистора через резистор подключена к концу первичной обмотки выходного трансформатора и 2 о через двухполупериодный выпрямительк концам дополнительной обмотки дросселя, связанного с основным транзистором противоположного плеча, а средняя точка дополнительной обмотки дросселя подключена к эмиттеру того же дополнительного транзистора.На фиг. 1 показана принципиальная электрическая схема усилителя класса Д; на фиг. 2 - то же, при бестрансформаторном включении нагрузки.Усилитель (фиг. 1) содержит основные транзисторы 1 и 2 в нижних плечах мостовой схемы, соединенные с дополнительными транзисторами 3 и 4 в верхних плечах через дроссели 5 и 6. Базы транзисторов 1 и 2 соединены с широтно-импульсным модулятором 7, связанным с источником 8 усиливаемого сигнала. Коллекторы транзисторов 1 и 2 - через диоды 9 и 10, а коллекторы транзисторов 3 и 4 непосредственно соединены с шиной питания источника 11. Концы дросселей 5 и 6 подключены к концам пер.вичной обмотки выходного трансформатора 12, во вторичную обмотку которого включена нагрузка 13. Дополнительные обмотки 14 и 15 дросселей 5 и 6 концами соединены с двухполупериодными выпрямителями, выполненными на диодах 16 - 19. Средние точки обмоток 14 и 15 соединены с эмиттерами транзисторов 3 и 4, а базы этих транзисторов подключены к параллельно соединенным катодам диодов 16 и 17 и 18 и 19, Эмиттеры транзисторов 3 и 4 подключены к отводам 20 и 21 первичной обмотки выходного трансформатора 12, а их базы через резисторы 22.и 23 соединены с концами первичной обмотки выходного трансформатора 12.В бестрансформаторном варианте усилителя (фиг. 2) в цепь нагрузки 13, зашунтированной конденсатором, последовательно с ней включены обмотки дополнительных автотрансформаторов 24 и 25, к средним точкам которых подсоединены дроссели 5 и 6 и эмиттеры транзисторов 3 и 4, а к свободным концам через резисторы 22 и 23 - базы транзисторов 3 и 4.Усилитель работает следующим образом.При усилении различных полупериодов сигнала низкой частоты поочередно открываются транзисторы верхних и нижних плеч разных диагоналей моста, например 1 и 4, 2 и 3, На транзисторы 1 и 2 с широтно-импульсного модулятора 7 поступают последовательности импульсов, соответственно во время положительного и отрицательного полупериодов усиливаемого сиг/нала.Например, при поступлении отпирающего импульса на базу транзистора 1 последний.отпирается, вызывая перепад напряжения на дросселе 5. Этот перепад трансформируется во вторичной обмотке 14 дросселя и через один из диодов, например 16 отпирает транзистор 4, При этом создается путь для усиливаемой полуводны тока через первичную обмотку выходного трансформатора 12 и, следовательно, нагрузку 13. Пос 45 ю 5 формула изобретения О 5 го 25 30 35 40 ле окончания импульса, отпирающего транзистор 1, и его выключения на дросселе 5 возникает ЭДС самоиндукции, полярность которой противоположна полярности напряжения на дросселе 5 во время проводимости транзистора 1. В этом случае ток дросселя замыкается на шину источника 11 питания через диод 9, а напряжение вторичной обмотки 14 дросселя 5 через диод 17 поступает, как отпирающее, на базу транзистора 4, который продолжает проводить ток. Таким образом, этот транзистор 4 поддерживается во включенном состоянии во время пауз в работе транзистора 1, Так как в мостовой схеме во время работы транзисторов 1 и 4 одной диагонали на транзистор 2 отпирающие импульсы не поступают, то транзисторы 2 и 3 не включаются. Кроме того, при прохождении тока в этот полупериод через первичную обмотку выходного трансформатора 12 в направлении от транзистора 4 к транзистору 1 на части 21 обмотки трансформатора образуется запирающее транзистор напряжение. Одновременно ток первичной обмотки выходного трансформатора 12 за счет само- индукции создает на части 21 обмотки напряжение, способствующее отпиранию транзистора 4, причем амплитуда этого напряжения пропорциональна амплитуде выходного тока. Отпирающее транзистор 4 напряжение (его среднее значение) с двухполупериодного выпрямителя (диоды 16 и 17) сильно зависят от скважности импульсов отпирающих транзистор 1 и имеет минимум при максимальной длительности открытого состояния транзистора. В начале каждо го из полупериодов, когда ток нагрузки мал, насыщение верхних плеч транзисторов обеспечивается за счет двухполупериодных выпрямителей.В предлагаемой схеме нет необходимости усиления сигнала низкой частоты до уровня мощности, обеспечивающего устойчивое насыщение дополнительных транзисторов, т. е. значительно возрастает коэффициент усиления по мощности. Усилитель класса Д, выполненный по мостовой схеме и содержащий в двух смежных плечах соединенные эмиттерами основные транзисторы, а в двух других смежных плечах - дополнительные транзисторы, причем коллекторы основных транзисторов через диоды, а коллекторы дополнительных транзисторов - непосредственно подключены к шине питания, коллекторы основных транзисторов через дроссели соединены с первичной обмоткой выходного трансформатора, а базы основных транзисторов подключены к широтно-импульсному модулятору, связанному с источником усиливаемогосигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента усиления по мощности, в нем эмиттер каждого дополнительного транзистора подключен к соответствующему отводу первичной обмотки выходного трансформатора, база этого транзистора через резистор подключена к концу первичной обмотки выходного трансформатора и через двухполупериодный выпрямитель к концам дополнительной обмотки дросселя, связанного с основным транзистором противоположного плеча, а средняя точка дополнительной обмотки дросселя подключена к эмиттеру того же дополнительного транзистора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР320914, кл. Н 03 Г 3/20, 29,05.70.2. Авторское свидетельство СССР359739, кл. Н 03 Г 3/20, 26.04.71 (прототип).оре ик Тн суда рс м изобком Ж -тент,шскаярод. Редактор М. НедолуженкоЗаказ 2144/81ВНИИПИ Гопо дела13035, МоскаФилиал ППП Па оставите ред А. Баж 988 венного ретений 35, Рау г. Уж го Корректор Н. ШвыдПодписноетета СССРкрытийнаб., д. 4/5л. Проектная, 4