Режим D

Структурная схема усилителя, работающего в режиме Д, приведена на рисунке 1.

Рис.8.10. Структурная схема усилителя

Входной усиливаемый сигнал поступает на модулятор (ШИМ), на выходе которого формируется сигнал с широтно-импульсной модуляцией. Длительность импульса (τ) пропорциональна амплитуде входного сигнала. Сигнал с ШИМ поступает на драйвер (рис.8.11, микросхема IR2110), который формирует управляющие сигналы транзисторов выходного каскада. Выходной каскад выполнен на полевых транзисторах VT1 и VT2, работающих в режиме электронного ключа.

Рис. 8.11. Схема выходного каскада режима D

При поступлении на вход драйвера сигнала с ШИМ транзистор VT1 открывается, транзистор VT2 закрывается. Важнейшим условием нормальной работы электронного ключа является условие, что хотя бы один из транзисторов (VT1 или VT2) всегда должен быть закрыт. В этом случае при отсутствии нагрузки ток выходного каскада равен нулю (равен току закрытого транзистора). Для обеспечения этого условия выходной сигнал драйвера подается на затвор транзисторов через цепочки R1-VD2, R2-VD3. полевой транзистор имеет достаточно большую входную емкость (1000-10000 пФ). Напряжение затвор-исток открытого транзистора составляет 10-15В.

При формировании на выходе драйвера (вывод 1) положительного импульса амплитудой 15В, ток заряда входной емкости проходит через резистор R2. Постоянная времени заряда равна . При формировании на выходе драйвера низкого потенциала, входная емкость, заряженная до напряжения +15В, разряжается через открытый диод VD3. Постоянная времени цепи разряда равна , получаем , т.е. транзистор закрывается быстрее, чем открывается. Это позволяет обеспечить условие, что один из транзисторов всегда будет закрыт. Если хотя бы на очень малое время () оба транзистора будут открыты, через них пройдет сквозной ток

,

где - сопротивление насыщения открытого транзистора.

При значение сквозного тока достигнет сотен ампер, что приводит к уменьшению к.п.д., разогреву и выходу из строя выходных транзисторов.

Рассмотрим временные зависимости сигналов управления на затворах транзисторов VT1,VT2.

Рис. 8.12. Входной сигнал драйвера

Рис.8.13. Временная зависимость напряжения затвор-исток VT2

Рис.8.14. Временная зависимость напряжения затвор-исток VT1

Из схемы выходного каскада (рис.8.11) видно, что исток транзистора VT2 заземлен, поэтому напряжение ( - напряжение на затворе относительно «земли»; 15В – напряжении затвор-исток, при котором полевой транзистор открывается).

Однако для того, чтобы открыть транзистор VT1, необходимо обеспечить напряжение (напряжение на затворе должно быть на 15В больше напряжения на истоке). Напряжение на истоке открытого транзистора VT1 равно . Поэтому относительно «земли» напряжение на затворе открытого транзистора VT1 должно быть равно . Такое напряжение формируется с помощью конденсатора вольт-добавки СВ и источника питания драйвера напряжением 15В. При закрытом транзисторе VT1 драйвер отключает конденсатор CD от затвора транзистора и подключает его к источнику питания 15В.

При необходимости открыть транзистор VT1 конденсатор CD отключается от источника питания 15В и подключается к выводам затвор-исток VT1. Поэтому независимо от величины напряжения источника питания , напряжение на затворе VT1 будет больше напряжения на истоке на 15В.

На рис.8.15 приведены временные зависимости сигналов выходного каскада.

Рис.8.15. Временные зависимости сигналов выходного каскада

Поиск по сайту: