Мостовой усилитель мощности

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ИТВЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 2604,73 (21) 1912552/18-09с присоединением заявки йф(23) ПриоритетОпубликовано 070781, Бюллетень Но 25Дата опубликования описания 07,07,81 рМ К 3 Н 03 Г 3/21 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) МОСТОВОЙ УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ Изобретение относится к радиотехнике и монет 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 .11.Наиболее близок к предлагаемому мостовой усилитель мощности на транзисторах с трансформаторным выхо дом 2, который содержит для уменьшения сквозных токов цепочки, состоящие из дополнительных обмоток связи с выходного трансформатора 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 скольку наличие трансформатора существенно ограничивает диапазон рабочих.частот усиливаемого сигнала, особенно в области низких и высоких часгот, и быстродействие усилителя. Кро ме того, установка трансформатора с. дополнительными обмотками 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 ключами, 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 усилителяи блокирующим элементом выполнена оптической.На фиг. 1 представлена структурнаяэлектрическая схема предложенного усиеителя; на фиг, 2 - принципиальнаяэлектрическая схема.Иостовой усилитель мощности содержит две пары соединенных последовательно по питанию ведущих 1 (2) иведомых 3 (4) силовых ключей, образующих плечи усилителя, нагрузку 5,3вклеоченную в одну диагональ, источник 6 питания, подключенный к другойдиагонали, и источник 7 сигнала, связанный с ведущими силовыми ключами.Параллельно каждому силовому ключуподключен один из дагчиков 8-11 контроля состояния плеча усилителя. Выходы датчиков связаны с входами блокируеэщих элементов 12-15. Управляющая цепь каждого ведомого силовогоключа подключена через резистор 16 2 Оили 17 к силовой, цепи ведущсго силового ключа и блокирующего элементапротивоположного плеча усилителя.Усилитель работает следуеощим образом,35В исходном состоянии импульсы непоступают от источника 7 сигнала, поэтому ведущие 1, 2 и ведомые 3, 4силовые ключи выеслючены, Через нагрузку 5 ток не протекает. К датчикам8-11 контрОля состояния плеч усилигеля приложено напрякение, в результате чего на входы блокирующих элементов 12-15 поступают сигналы включения, Однако по силовой цепи блокирующие элементы выключены,35При поступлении импульса отрицательной полярности от источника 7.сигнала на вход ведущего силового ключа 1 происходит последовательно включение ведущего и ведомого силовых 4 Оключей 1, 4, которые шунтируют датчие(и 811 кОнтроля сОстояе 1 ия плеч.В результате с входом блокирующихэлементов 12 15 снимаются сигналывклезчения, Блокирующие элементы 14,13 веслеочаются, и к нагрузке 5 прикладывается напряжение питания.При реверсе или снятии импульса отрицательной полярности от источника 7 сигнала с входа ведущего силового ключа 1 и поступлении импульса отрицательной полярности на вход ведущего силового ключа 2 происходит последовате)еьное вслючениеЕ ведущего и ведомога" силовых ключей , 3, которые шунтируют датчики 9, 10 контроля сос- тОЯниЯ плечр и с входОв блокирующих элементов 14, 13 снимаются сигналы включения. После выключения ключей4 датчиси 8,. 11 контрОля состояееия плеч усилителя подеслечается к источ- ЬО нику питания, а на блокирующие элементы 121 15 ееодаются сигналы Вкл 0- чения, Блокирующие элементы 12, 15 включаются,. и к нагрузке прикладывается напрякение обрагной полярности, 45 Таким образом, при помощи датчиковконтроля состояния плеч усилителя и блокирующих элементов реализуется блок совпадения (элемент И), осуществляющий логическую операцию умножения.Существо изобретения рассмотрим напримере конкретного выполнения (фиг. 2) принципиальной электрической схемы мостового усилителя мощности,Иостовой усилитель мощности содержит две пары соединенных последовательно по питанию ведущих 18, 19 иведомых 20, 21 силовых ключей на составных транзисторах, образующих плечиусилителя, нагрузку 22, включенную в одну диагональ, источник питания 23, подключенный к другой диагонали, иисточник 24 сигнала, связанный с,ведущими силовыми ключами. Параллельнокаждому 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 оптическисвязан 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 силового клича и блокирующего элемента противоположного плеча усилителя, Диоды 47-50 и резисторы 51-54 предназначены для запирания составных транзисторов.Усилитель работает следующим образом.В 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 цепис датчиками контроля состояния плеч,последовательно соединенные диод25(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 соединенныедиод 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 некоторых0 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. 25Использование 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 силовогоключа в нем возможно только при разомкнутом другом силовом ключе смежного по питанию плеча. Такаяпоследовательность включения силовых ключей позволяет избавиться от сквозных токов и повысить быстродействие усилителя, в состав которого входят блокирующие элементы. Формула изобретения1. Иостовой усилитель мощности, содержащий две пары соединенных последовательно по питанию ведущих и ведомых силовых ключей, образующих плечиусилителя, нагрузку, включенную водну диагональ, источник питания,подключенный к другой диагонали,и источник сигнала, связанный с ведущими силовыми ключами, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью увеличения КПД путем устранения сквозныхтоков и повышения быстродействия, внем параллельно каждому силовому ключу подключен датчик контроля состояния плеча усилителя, причем выходдатчика связан с входом блокирующегоэлемента, установленного между силовыми ключом смежного по питанию плеча и нагрузкой, а управляющая цепькаждого ведомого силового ключа подключена к силовой цепи .ведущего силового ключа и блокирующего элемента противоположного плеча усилителя,2. Усилитель по п, 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что связь между датчиком контроля состояния плеча усилителя и блокирующим элементом выполнена оптической,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Соколов Г.Г. Устранение сквозных токов в импульсном транзисторномусилителе, "Известия вузов", Электро.механика, 1968, Р 6, с. 690, рис. 16.2, Полковников В.А., Паппе В.П.Защита транзисторов, работающих врежиме переключения, ввыходных каскадах усилителей, Сб. "Электронная техника и автоматика".Под ред. Ю,И. Конева. Вып. 3, М., "Сов, радио", 1971,с. 52,рис. 1 (прототип), 845264845264 Составитель А, ДанилинТехредА. Бабинец. КорректорО, Б актор едото каз 4209 6 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,Тираж 988 НИИПИ Государственно по делам изобретен 035, Иосква, 7 Х, РПодписноо комитета СССРй и открытийушская наб., д. 4/5