Энергетическая эффективность усилителей в режиме D

При анализе КПД в первом приближении достаточно учесть лишь сопротивление насыщения rн открытого транзистора и прямое со­противление rдзамыкающего диода. При усилении постоянного напряжения, если его значение U на нагрузке транзистора, сред­нее за период повторения импульсов ТПмало, длительность им­пульсов тока транзистора , ток нагрузки и дросселя (рис. 1, а) почти все время протекает через диод, а поэтому КПД

(8.7)

При больших напряжениях U, близких к максимальному, дли­тельность импульсов tИ велика. Она близка к периоду их повторе­ния TПи ток нагрузки почти все время протекает через открытый транзистор, имеющий сопротив­ление насыщения rН, а значит, КПД

(8.8)

Если еще учесть сопротивление дрос­селя, то к знаменателю каждой из
этих формул следует прибавить rL.

При усилении мощности переменного напряжения его мгновенное зна­чение непрерывно 'изменяется. Поэтому средний за период колебания КПД двухтактного каскада в режиме BD должен лежать между предель­ными значениями (1) и (2), которые довольно близки.

Однако в действительности высокий КПД получается только при больших выходных напряжениях. При уменьшении относи­тельной амплитуды £ переменного напряжения или относительной величины х постоянного выходного

напряжения (в УПТ) КПД усилителя в режиме D понижается вплоть до нуля. Это вызвано тремя основными причинами. Во-первых, напряжение потерь на диодах, обусловленное наличием порога U_д0 прямой ветви их характеристик, почти не уменьшается и поэтому начина­ет составлять заметную часть напряжения нагрузки. Во-вторых, уменьшается длительность импульсов, а значит, ухудшается их прямоугольность из-за конечной длительности фронтов, что озна­чает частичный отход от ключевого режима. Последнее чаще про­является в усилителях мощности переменного тока, где для повы­шения точности воспроизведения формы колебания частота повто­рения импульсов берется высокой — десятки килогерц и более. В-третьих, при уменьшении или х возрастает длительность пауз, а значит, увеличиваются и средние значения токов утечки через запертые ключевые транзисторы. Это приводит к появлению начального квадратичного участка на графике КПД. Подобный же эффект получается от любого тока покоя во всех усилителях. На низких частотах и на постоянном токе КПД ключевого усилителя с ШИМ при «l или все же достаточно высок и может составлять 80...90 %.

Поиск по сайту: