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Technisches
Gebiet
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Diese Erfindung bezieht sich hauptsächlich auf
den Verstärkern
und vornehmlicher auf die Audio Verstärker und Inverter die Elektromotoren
zu betreiben.
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Diese Erfindung wird das Problem
der Verstärker
die Signale von verschiedener Frequenz in einem weiten Umfang, theoretisch
von Null Frequenz bis zu einer vorgesehener Frequenz durch dem Gebrauch
von einer kleinen Anzahl elektronischer Komponenten überwältigen und
in dieser Weise das Folgende zu versorgen: eine maximale Ladenspannung, einigemal
höher als
die Spannung die aus derselben Stromversorgung durch den Gebrauch
von bestehenden Verstärkern
aller Klassen ohne Leistungskonverter als die Stromversorgung erreicht
werden kann; minimale Störung;
maximale Verwirklichung; Elimination von Strahlungs- und Geleitrauschen;
maximales Abwerfen von Stromversorgungsgeräusch; erfolgreicher Schutz
von Überspannung
die aus Stromversorgung herausgeht; und die minimale Größe des Verstärkers. Dieses
technisches Problem wird durch den Leistungs-Brückenverstärker in weiterem Text BB Verstärker im
Einklang mit der folgenden Spezifikation gelöst
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Die Grundkunst
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Der vorangehende Artikel wurde nur
die Verstärker
mit der Last auf ihrem Ausgang (1)
erklärt,
erklärt
aber keine Verstärker
mit der Last an ihrem Eingang (2, 3 und 4), die unmittelbar
auf die Stromversorgung angeschlossen wurden.
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Verschiedene Gestaltformen der Schaltungsverstärker der
Klasse D für
die monophasen Last (zum Beispiel einstimmiger Kreislautsprecher) wurden
im folgenden: U. S. Patent Reg. Nos. 3,585,517 herausgegeben im
Jänner
1971 zu R. B. Herbert (6);
4,649,565, herausgegeben im März 1987
zu A. J. M. Kaizer et al. (5);
und RE33333 herausgegeben den 11. September 1990 zu W. E. Taylor,
Jr. et al. erklärt.
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Der Verstärker der Klasse D für eine zweiphasen
Last (zum Beispiel der Lautsprecher mit zwei geerdeten Stimmenkreise)
wurde in U. S. Patent 4,360,707 herausgegeben im November 1982 zu
J. R. Joseph et al. erklärt.
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Der Ausgangs LC Filter des Verstärkers der Klasse
D, der für
die Rekonstruktion des verstärkten Signals
auf dem Ausgang von der Schaltungsbrücke gebraucht wurde, wird eine große Anzahl
der Komponenten von bedeutungsvoller Größe erfordern, wobei der Preis
und die Dimensionen des Verstärkers
der Klasse D bedeutungsvoll vergrößert wurden.
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Wenn die Last des Verstärkers eine
andere als die nominale für
den Ausgangs LC Filter würde, die
Amplitudenantwort wird bedeutungsvoll von dem geplanten abweichen.
Im Fall von dem Lastwert kleiner als der nominale die Amplitudenantwort
wird kleiner als die geplante. Im Fall von dem Lastwert größer als
der nominale die Amplitudenantwort wird größer als die geplante. Im Fall
von einem unbelasteten Verstärker
der in der Nähe
der parallelen Resonanzfrequenz des Ausgangs LC Filters tätig wird,
eine extrem hohe Spannung wird erzeugt, was zu dem Zerfall des Filterkondensators
führen
kann.
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Dennoch, die Mehrheit der Lasten
die heute gebraucht werden, wie die elektrodynamischen Lautsprecher,
Induktionselektromotoren und die bürstenlosen Motoren mit Direktstrom
werden sich durch eine bedeutungsvolle Induktion ihrer Aufwicklungen im
Verhältnis
zum Widerstand auszeichnen, so daß sie zu direkt Anschließen auf
die Ausgangs LC Filters, die für
eine rein Widerstandslast geplant wurden, ganz ungeeignet werden.
Einer in der Kunst gewandte wird dieses Problem durch den Gebrauch von
Sobel Filter angeschlossen in parallel zu der Induktionslast lösen, wodurch
die gemeinsame rein widerständige
Impedanz bei allen Frequenzen die von Interesse wurden entsteht.
Der Sobel Filter wird aus dem Resistor von gleichem Wert wie der
in Serie an einem besonders ausgewählten Kondensator angeschlossener
Lastwiderstand zusammengesetzt, der die Wirkung der Lastinduktion
vernichten wird. Dennoch diese Lösung
wird bedeutungsvoll das Zerstreuen der Schaltungsbrücke vergrößern weil
eine zusätzliche
niedriger Impedanz auf dem Verstärkersausgang
in parallel angeschlossen wurde.
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Die Ausgangs LC Filter der Audio
Verstärker und
schnell reagierender Elektromotorenbetrieb werden eine relativ niedrige
Impedanz der Induktionen der Filtrierung formieren, was zu die Erhöhung des Stromwallens
durch allen Transistoren in der Schaltungsbrücke und damit zum vergrößerten Zerstreuen an
diesen und die Resistenzen von Filterinduktionen führen wird.
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Eingangs LC Filter der Klasse D
des Verstärkers
der zur Reduktion der Injektion von geleiteten EMI Rauschen aus
der Schaltungsbrücke
in dem Kabel der die Stromversorgung verbindet gebraucht wird, verlangt
schwerfällige
Komponenten wobei der Preis und die Dimensionen der Verstärker von
Klasse D vergrößert werden.
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Der Entwurf von solchem Eingangs
LC Filter erfordert eine besondere Aufmerksamkeit wegen einer miteinander
Tätigkeit
zwischen seiner Ausgangsimpedanz und dem Eingangsimpedanz der Schaltungsbrücke die
Spannungsoszilationen auf der Schaltungsbrücke zu vermeiden.
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Ein besonderes Problem das während der Tätigkeit
der Verstärker
der Klasse D mit beiden, positiver und negativer Stromversorgung
erscheinen wird, ist die Bus-„Flucht" während des
Verstärkern der
Signale von niedrigen Frequenz. Während der positiven Zyklushälfte eines
Eingangssignals die beobachtete Schaltung wird in dem größten Zeitanteil ein
und der Strom wird zu der Last abgegeben und teilweise akkumuliert
in dem Filterinduktor. Während der
negativen Zyklushälfte
die beobachtete Schaltung ist in dem größten Zeitanteil aus und der
Strom des Filterinduktors wird nach der Stromversorgung durch die
Diode antiparallel zu der beobachteten Schaltung zurückkehren.
In diesem Fall, während
der positiven Zyklushälfte
die Spannung von positiver Stromversorgung wird verkleinert, während der
negativen Zyklushälfte
wird sie vergrößert. Vor
Augen haltend, daß die
Mehrheit von Stromversorgungen wurden als Quellen und als keine
Stromsinken gemacht, die Spannungsvergrößerung wird den Gebrauch von
voluminösen
Kondensatoren oder besondere Schutzkreise in der Stromversorgung
erfordern.
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Eine ausführlichere Diskussion von den
Problemen in Verbindung mit Fachzustands Verstärker der Klasse D wird in den
Anwendungsbemerkungen: AN1042: „High Fidelity Switching Audio
Amplfiers Using TMOS Power MODFETs" herausgegeben von Motorola Semiconductor
in 1989, AN1013 „Mono Class
D Amplifiers" heraus
gegeben von SGS Thomson Microelectronics in 1998 AN9525 „Class
D Audio II Evaluation Board" herausgegeben
von Harris Semiconductor in 1996, SLOU032A „TPA00SD02 Class D Stereo
Audio Power Amplifier Evaluation Module User's Guide" und „A Real Analysis of the Power
Behind Audio Power Amplifier Systems" beide Herausgegeben von Texas Instruments
in 1998 gegeben.
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Ein Standard Verstärker von
hohem Strom der aus der Schaltungsstromversorgung zur Erhöhung der
Spannung (Leistungskonverter) (8)
angeschlossen an den Verstärker
der Klasse D zusammengesetzt wurde (9),
wie auch seine modifizierte Version, das heißt ein Schaltungsverstärker aus
zwei Schaltungsstromversorgungen zur Spannungserhöhung und
einer monophasen Last auf seinem Ausgang (10) wurden in U.S. Patent 4,186,437 herausgegeben
in Jänner
1980 zu S. M. Cuk und einem wissenschaftlichen Artikel: R. O. Caceres
und I. Barbi: „A
Boost DC-AC Converter: Analysis, Design, and Experimentation" IEEE Transaction
on Power Electronics, Vol. 14, No. 1, pp. 134-141, Jänner 1999
erklärt.
Während
die Standardversion wird in Audio Verstärkern ausgenützt, ihre
modifizierte Version wird sehr kleine Induktoren und Kondensatoren
für die
Reproduktion von Audio Frequenzen erfordern und wird zu dem vergrößerten Stromwallen
durch alle Schalter führen
und bedeutungsvoll verkleinert die Verwirklichung des Verstärkers. Der
Feedback ist auch komplex und erfordert die Stromempfindung durch
die Induktoren und die Spannungsempfindung an den Ausgangskondensatoren.
Im Fall von irgendeiner Unstabilität in dem Feedbackkreis, die
Ausgangsspannung wird unbegrenzt und kann den Zerfall der Schalter
verursachen.
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Die linearen stoß-zieh Verstärker für eine zweiphasen
Last (zum Beispiel der Lautsprecher mit zwei geerdeten Stimmenkreisen)
wurden in dem folgenden: U.S. Patent Reg. Nos. 4,130,725 herausgegeben
im Dezember 1978 zu M. L. Nagel, 4,201,886 herausgegeben im Mai
1980, zu M. J. Nagel und 4,220,832 herausgegeben im September 1980
zu M. J. Nagel erklärt.
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Die linearen Verstärker der
Klasse AB für
einer zweiphasen Last (zum Beispiel der Lautsprecher mit zwei geerdeten
Stimmenkreisen) mit variabiler Spannungsstromversorgung wurden in
U.S. Patent 5,748,753 herausgegeben im Mai 1998 zu R. W. Carver
erklärt.
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Das grundsätzliche Problem in allen bestehenden
linear Audio Verstärkern
in Klassen A, B und AB ist das Erzeugen der Wärme und die kleine Verwirklichung
während
normaler Tätigkeit
die den Verbrauch hoher Spannung aus der Stromversorgung erfordern
wird, was von spezifischem Interesse für den Einrichtungen die durch
die Batterien versorgt wurden wie solchen in den Kraftwagen, tragbaren Rechenmaschinen,
Radios, Kassetten und CD Spieler wird.
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Die Probleme von Erzeugen des geleiteten und
gestrahlten Rauschen trotz dem Gebrauch der Eingangs- und Ausgangsfilter
in den Schaltungsverstärkern
(Invertern) für
eine dreiphasen Last (zum Beispiel Induktionselektromotor oder bürstenloser DC
Motor) wurden in U. S. Patent 5,661,390 herausgegeben im August
1997 zu T. A. Lipo et al. (7) wie
auch in dem wissenschafliche Artikel: D. A.Rendusara und P. N.Enjeti „An Improved
Inverter Output Filter Configuration Reduces Common and Differential
Modes dv/dt at the Motor Terminals in PWM Drive Systems" IEEE Transactions
on Power Electronics, Vol. 13, No 6, pp. 1135-1143, November 1998
erklärt.
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Erklärung der
Erfindung
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Das erste Ziel dieser Erfindung
wird einen Leistungsbrückenverstärker, in
welchem mono- oder polyphasen Last an die Stromversorgung direkt
angeschlossen wurde auf einer Seite und die entsprechende Schaltungsbrücke und
diese an den Brückenkondensator
angeschlossen, auf anderer Seite zu versorgen.
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Das zweite Ziel dieser Erfindung
wird denselben Verstärker
als der erste mit dem Zusatz eines Ausgangsfilters zwischen der
mono- oder polyphasen Last und der entsprechenden Schaltungsbrücke zu versorgen.
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Das dritte Ziel dieser Endung wird
den Leistungsbrückenverstärker in
welchem die mono- oder polyphasen Last noch immer an die Stromversorgung
auf einer Seite und die entsprechende Schaltungsbrücke auf
anderer Seite angeschlossen werden, während der Brückenkondensator
wurde zwischen dem entsprechenden Anschluss der Schaltungsbrücke und
dem Lastanschluss der an die Stromversorgung angeschlossen wurden
zu versorgen.
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Eine kurze
Beschreibung der Zeichnungen
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Die Vorzüge und Eigenschaften dieser
Erfindung werden denen in der Kunst angewandten aus ausführliche
Beschreibung von favorisierten Gestaltformen dieser Erfindung in
Verbindung mit begleiteten Zeichnungen leicht offenkundig in welchen:
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1 ist
ein Block Diagram des Fachzustand Verstärkers der Klasse D.
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2 ist
ein Block Diagram des erfundenen Leistungsbrückenverstärkers (in weiterem Text BB Verstärker) mit
dem Brückenkondensator
der an die Enden der Schaltungsbrücke angeschlossen wird.
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3 ist
ein Block Diagram des erfundenen BB Verstärkers mit dem Brückenkondensator
der an die Enden der Schaltungsbrücke und Eingangs- und Ausgangsfiltern
angeschlossen wird.
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4 ist
ein Block Diagram des erfundenen BB Verstärkers mit dem Brückenkondensator
der zwischen der Schaltungsbrücke
und der Stromversorgung angeschlossen wird.
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5 ist
ein schematisches Diagram des Fachzustand Verstärkers der Klasse D mit den
Eingangs- und Ausgangsfiltern und einer monophasen Last auf seinem
Ausgang.
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6 ist
ein schematisches Diagram des Fachzustand Verstärkers der Klasse D mit den
Eingangs- und Ausgangsfiltern und einer zweiphasen Last auf seinem
Ausgang.
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7 ist
ein schematisches Diagram des Fachzustand Verstärkers der Klasse D mit den
Eingangs- und Ausgangsfiltern und einer dreiphasen Last auf seinem
Ausgang.
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8 ist
ein schematisches Diagram des Fachzustand Leistungskonverters mit
einer monophasen Last auf seinem Ausgang.
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9 ist
ein schematisches Diagram des Fachzustand Leistungskonverter der
an einen Verstärker
der Klasse D angeschlossen wird und einer monophasen Last auf seinem
Ausgang.
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10 ist
ein schematisches Diagram des Fachzustand Verstärkers der aus zwei Leistungskonverter
und einer monophasen Last an seinem Ausgang gemacht wird.
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11 ist
ein schematisches Diagram des erfundenen BB Verstärkers mit
einem Brückenkondensator
der an die Enden der Schaltungsbrücke angeschlossen wird und
einer monophasen Last entsprechend dem Block Diagram aus 2.
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12 ist
ein schematisches Diagram des erfundenen BB Verstärkers mit
dem Brückenkondensator
der an die Enden der Schaltungsbrücke angeschlossen wird und
einer zweiphasen Last entsprechend dem Block Diagram aus 2.
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13 ist
ein schematisches Diagram des erfundenen BB Verstärkers mit
dem Brückenkondensator
der an die Enden der Schaltungsbrücke angeschlossen wird und
einer dreiphasen Last entsprechend dem Block Diagram aus 2.
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14 ist
ein schematisches Diagram des erfundenen BB Verstärkers mit
dem Brückenkondensator
der an die Enden der Schaltungsbrücke angeschlossen wird, dem
Ausgangs L Filter und einer monopasen Last entsprechend dem Block
Diagram aus 3.
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15 ist
ein schematisches Diagram des erfundenen BB Verstärkers mit
dem Brückenkondensator
der an die Enden der Schaltungsbrücke angeschlossen wird, dem
Ausgangs L Filter und einer zweiphasen Last entsprechend dem Block
Diagram aus 3.
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16 ist
ein schematisches Diagram des erfundenen BB Verstärkers mit
dem Brückenkondensator
der an die Enden der Schaltungsbrücke angeschlossen wird, dem
Ausgangs L Filter und einer dreiphasen Last entsprechend dem Block
Diagram aus 3.
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17 ist
ein schematisches Diagram des erfundenen BB Verstärkers mit
dem Brückenkondensator
der an die Enden der Schaltungsbrücke angeschlossen wird, dem
Ausgangs LC Filter und einer monophasen Last entsprechend dem Block
Diagram aus 3.
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18 ist
ein schematisches Diagram des erfundenen BB Verstärkers mit
dem Brückenkondensator
der an die Enden der Schaltungsbrücke angeschlossen wird, dem
Ausgangs LC Filter und einer zweiphasen Last entsprechend dem Block
Diagram aus 3.
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19 ist
ein schematisches Diagram des erfundenen BB Verstärkers mit
dem Brückenkondensator
der an die Enden der Schaltungsbrücke angeschlossen wird; einem
Ausgangs LC Filter und einer dreiphasen Last entsprechend dem Block
Diagram aus 3.
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20 ist
ein schematisches Diagram des erfundenen BB Verstärkers mit
dem Brückenkondensator
der zwischen der Schaltungsbrücke
und der Stromversorgung angeschlossen wird und einer monophasen
Last entsprechend dem Block Diagram aus 4
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21 ist
ein schematisches Diagram des erfundenen BB Verstärkers mit
dem Brückenkondensator
der zwischen der Schaltungsbrücke
und der Stromversorgung angeschlossen wird und einer zweiphasen
Last entsprechend den Block Diagram aus 4.
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22 ist
ein schematisches Diagram des erfundenen BB Verstärkers mit
dem Brückenkondensator
der zwischen der Schaltungsbrücke
und der Stromversorgung angeschlossen wird und einer dreiphasen
Last entsprechend dem Block Diagram aus 4.
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23 ist
ein schematisches Diagram des erfundenen BB Verstärkers mit
dem Brückenkondensator
der an die Enden der Schaltungsbrücke angeschlossen wird, einer
zweiphasen Last und einer zusätzlichen
monophasen Last entsprechend dem BB Verstärker aus 12.
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24 ist
ein schematisches Diagram des erfundenen BB Verstärkers mit
dem Brückenkondensator
der an die Enden der Schaltungsbrücke angeschlossen wird, einer
zweiphasen Last und einer zusätzlichen
monophasen Last entsprechend dem BB Verstärker aus 15.
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25 ist
ein schematisches Diagram des erfundenen BB Verstärkers mit
dem Brückenkondensator
der an die Enden der Schaltungsbrücke angeschlossen wird, einer
zweiphasen Last und einer zusätzlichen
monophasen Last entsprechend dem BB Verstärker aus 18.
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26 ist
ein schematisches Diagram des erfundenen BB Verstärkers mit
dem Brückenkondensator
der an die Enden der Schaltungsbrücke angeschlossen wird, einer
zweiphasen Last und einer zusätzlichen
monophasen Last entsprechend dem BB Verstärker aus 21.
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27 ist
ein schematisches Diagram des erfundenen BB Verstärkers aus 15 mit einem Eingangsfilter
zwischen der Stromversorgung und der Last.
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28 ist
ein schematisches Diagram des erfundenen BB Verstärkers aus 13 modifiziert mit der verschobenen
Stromversorgung eine geerdete Last zu versorgen.
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Die beste Weise(n) zur
Ausführung
der Erfindung
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1 ist
ein Block Diagram von Fachzustands Verstärker der Klasse D. Sein Stromzustand wird
die folgende Elemente ausnützen:
die Stromversorgung 1 die einen ersten und einen zweiten
Anschluss hat; den Eingangsfilter 2 der einen ersten und
einen zweiten Anschluss hat; die Schaltungsbrücke 3 die einen ersten
und einen zweiten Anschluss gemeinsam zu allen Phasen und einen
Ausgangsanschluss für
jede Phase hat; den Ausgangsfilter 4 der einen ersten und
einen zweiten Anschluss für
jede Phase und einen Ausgangsanschluss für jede Phase; und eine mono-
oder polyphasen Last 5 die einen ersten und einen zweiten
Anschluss für
jede Phase hat. Der erste Anschluss der Stromversorgung 1 wird an
den ersten Anschluss des Eingangsfilters 2 angeschlossen.
Der zweite Anschluss der Stromversorgung 1 wird an den
zweiten Anschluss der Schaltungsbrücke 3 angeschlossen.
Der zweite Anschluss des Eingangsfilters 2 wird an den
ersten Anschluss der Schaltungsbrücke 3 angeschlossen.
Der erste Anschluss jeder Phase des Ausgangsfilters 4 wird
an den Ausgangsanschluss der entsprechenden Phase der Schaltungsbrücke 3 angeschlossen.
Der zweite Anschluss jeder Phase des Ausgangsfilters 4 wird
an den ersten Anschluss der entsprechenden Phase der Last 5 angeschlossen.
Die Tätigkeit
der Schaltungsbrücke 3 wird
von den durch Pulsbreite modulierten Kontrollsignale PWM kontrolliert.
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2 ist
ein Block Diagram des erfundenen Leistungsbrückenverstärker (Verstärker BB). Sein Stromzustand
wird folgende Elemente ausnützen: Die
Stromversorgung 1 die einen ersten und einen zweiten Anschluss
hat; die mono- oder polyphasen Last 5 die einen ersten
und einen zweiten Anschluss für
jede Phase hat; die Schaltungsbrücke 3 die
einen ersten und einen zweiten Anschluss gemeinsam für alle Phasen
und einen Ausgangsanschluss für
jede Phase hat; und einen Brückenkondensator 6 der
einen ersten und einen zweiten Anschluss hat. Der erste Anschluss
der Stromversorgung 1 wird an den ersten Anschluss jeder
Phase der Last 5 angeschlossen. Der zweite Anschluss der
Stromversorgung 1 wird an den zweiten Anschluss der Schaltungsbrücke 3 und
den zweiten Anschluss des Brückenkondensators 6 angeschlossen.
Der erste Anschluss des Brückenkondensators 6 wird
an den ersten Anschluss der Schaltungsbrücke 3 angeschlossen.
Der zweite Anschluss jeder Phase der Last 5 wird an den
Ausgangsanschluss entsprechender Phase der Schaltungsbrücke 3 angeschlossen.
Die Tätigkeit
der Schaltungsbrücke 3 wird
von durch die Pulsbreite modulierte Kontrollsignale PWM kontrolliert.
Diese Gestaltform wird den Eingangsfilter 2 wie auch den Ausgangsfilter 4 ganz
eliminieren, während
wird sie die Last 5 mit der Stromversorgung 1 direkt
verbinden, und einigemal größeren Strom
auf der Last 5 mit Hilfe einer zusätzlichen Versorgung auf der
Schaltungsbrücke 3 aus
dem Brückenkondensator 6 ermöglichen
wird. Das geleitete und gestrahlte EMI Rauschen wird im Vergleich
mit einem Verstärker
der Klasse D bedeutungsvoll reduziert. Diese Gestaltform wird einen
niedrigen Preis, minimale Größe und niedrigen
Niveau des EMI Rauschenäusches
ermöglichen.
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3 ist
ein Block Diagram des erfundenen BB Verstärkers. Sein Stromzustand wird
die folgende Elemente ausnützen:
die Stromversorgung 1, die einen ersten und einen zweiten
Anschluss hat; die mono- oder polyphasen Last 5 die einen
ersten und einen zweiten Anschluss für jede Phase hat; den Ausgangsfilter 4 der
einen ersten und einen zweiten Anschluss für jede Phase hat; die Schaltungsbrücke 3 die
einen ersten und einen zweiten Anschluss gemeinsam für allen
Phasen und einen Ausgangsanschluss für jede Phase hat; und den Brückenkondensator 6 der
einen ersten und einen zweiten Anschluss hat. Der erste Anschluss
der Stromversorgung 1 wird an den ersten Anschluss jeder
Phase der Last 5 angeschlossen. Der zweite Anschluss der
Stromversorgung 1 wird an den zweiten Anschluss der Schaltungsbrücke 3 und
den zweiten Anschluss des Brückenkondensators 6 angeschlossen.
Der erste Anschluss des Brückenkondensators 6 wird
an den ersten Anschluss der Schaltungsbrücke 3 angeschlossen.
Der zweite Anschluss jeder Phase der Last 5 wird an den
ersten Anschluss der entsprechenden Phase des Ausgangsfilters 4 angeschlossen.
Der zweite Anschluss jeder Phase des Ausgangsfilters 4 wird
an den Ausgangsanschluss der entsprechenden Phase der Schaltungsbrücke 3 angeschlossen.
Die Tätigkeit
der Schaltungsbrücke 3 wird
von durch Pulsbreite modulierten Kontrollsignale PWM kontrolliert.
Diese Gestaltform wird den Eingangsfilter 2 ganz eliminieren
und den Ausgangsfilter 4 bedeutungsvoll reduzieren, während sie
die Last 5 mit der Stromversorgung 1 direkt verbinden
wird und einigemal größeren Strom
an der Last 5, mit Hilfe einer zusätzlichen Versorgung auf der
Schaltungsbrücke 3 aus
dem Brückenkondensator 6 ermöglichen
wird. Diese Gestaltform wird ausgenützt das gleitete und gestrahlte
EMI Rauschenäusch
zu die vernachlässigten
Höhe weiter
zu erniedrigen im Vergleich mit dem Verstärker der Klasse D. Diese Gestaltform
wird eine extrem niedrige Höhe
des EMI Rauschenäusches zusammen
mit dem höheren
Preis und Größe des Verstärkers ermöglichen.
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4 ist
ein Block Diagram des erfundenen BB Verstärkers. Sein Stromzustand wird
die folgende Elemente ausnützen:
die Stromversorgung 1 die einen ersten und einen zweiten
Anschluss hat; die mono- oder polyphasen Last 5 die einen
ersten und einen zweiten Anschluss für jede Phase hat; die Schaltungsbrücke 3 die
einen ersten und einen zweiten Anschluss gemeinsam für allen
Phasen und einen Ausgangsanschluss für jede Phase hat; und den Brückenkondensator 6 der
einen ersten und einen zweiten Anschluss hat. Der erste Anschluss
der Stromversorgung 1 wird an den ersten Anschluss jeder Phase
der Last 5 und den zweiten Anschluss des Brückenkondensators 6 angeschlossen.
Der zweite Anschluss der Stromversorgung 1 wird an den
zweiten Anschluss der Schaltungsbrücke 3 angeschlossen.
Der erste Anschluss des Brückenkondensators 6 wird
an den ersten Anschluss der Schaltungsbrücke 3 angeschlossen.
Der zweite Anschluss jeder Phase der Last 5 wird an den
Ausgangsanschluss der entsprechenden Phase der Schaltungsbrücke 3 angeschlossen.
Die Tätigkeit
der Schaltungsbrücke 3 wird
von durch die Pulsweite modulierten Kontrollsignale PWM kontrolliert.
Diese Gestaltform wird den Eingangsfilter 2 und den Ausgangsfilter 4 ganz
eliminieren, während
wird sie die Last 5 mit der Stromversorgung 1 verbinden
und einigemal größeren Strom an
der Last 5 mit Hilfe einer zusätzlichen Versorgung auf der
Schaltungsbrücke 3 aus
dem Brückenkondensator 6 ermöglichen
wird. Das geleitete und gestrahlte EMI Rauschen werden ein wenig
reduziert im Vergleich zu dem Verstärker der Klasse D. Diese Gestaltform
wird einen extrem niedrigen Preis, zusammen mit erhöhter EMI
Rauschenäusch
im Vergleich zu der Gestaltform aus 2 ermöglichen.
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5, 6 und 7 sind schematische Diagramme des Fachzustand
Verstärkers
der Klasse D mit Eingangs- und Ausgangsfiltern und den monophasen,
zweiphasen bzw. dreiphasen Lasten auf ihren Ausgängen . Die Störungen der
Stromversorgung 1 werden in dem Eingangsfilter 2 filtriert.
Die Schaltungsbrücke 3 zieht
den pulsierenden Strom aus dem Eingangsfilter 2 heran und
so wird sie ein hohes geleiteten und gestrahlten EMI Rauschen, besonders im
Fall der langen Kabel zwischen der Stromversorgung 1 und
dem Eingangsfilter 2 erzeugen. Der Ausgangsfilter 4,
der zum Filtrieren des Rauschenäusch und
zur Verkleinerung des Spannungwallens auf der Last 5 bestimmt
ist, wird zwischen der Schaltungsbrücke 3 und der Last 5 angeschlossen.
Im Fall der kurzen Kabel zwischen der Schaltungsbrücke 3 und der
Last 5, in einigen Fällen
es ist möglich
den Ausgangsfilter 4 wie bedeutungsvoll das geleitete und gestrahlte
EMI Rauschen vergrößert wurden
zu eliminieren.
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8 ist
ein Standard schematisches Diagram des Fachzustand Leistungskonverter
mit der monophasen Last auf seinem Ausgang. Wenn der Verstärker der
Klasse D aus 6 an den
Ausgang von Leistungskonverter statt an die Last angeschlossen wurde,
man bekommt den Verstärker
aus 9. Diese Lösung ist
komplex und erfordert eine große Anzahl
von Schaltern und eine komplexe Kontrollelektronik.
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10 ist
ein schematisches Diagram des Fachzustand Verstärkers der wird aus zwei Leistungskonvertern
und einer monophasen Last auf seiner Ausgang gemacht. Die dargestellte
Lösung
wird die Anzahl der Schalter im Vergleich mit 9 auf Grund der Vergrößerung der Komplexität der Kontrollelektronik
und ausnahmsweise auf Grund der Spannung-Strom Ladung verkleinern.
Namentlich, in Abwesenheit des Modulationssignals die Spannungen
durch die Schalter erreichen den doppelten Wert der Spannung der
Stromversorgung, während
durch die Tätigkeit
sie können
einigemal größeren Wert
der Spannung von Stromversorgung 1 erreichen, was sehr
komplexen und pünktlichen
Feedback erfordert aufgrund von Empfinden des Stroms der Eingangsinduktoren
wie auch der Spannung der Kondensatoren. Mit dem Ziel hohe Geschwindigkeiten
der Spannungsänderungen
durch die Last zu erreichen, die Ausgangskondensatoren und die Eingangsinduktoren
sollen von minimalem Wert werden, was zu sehr hohes Stromwallen
durch Induktoren, Schalter und Kondensatoren führen wird. Beide Grunde werden die
Erforderungen für
maximalen Spannung und Strom denen die Schalter aushalten sollen,
wie auch das Zerstreuen auf allen Elementen in diesem Kreis mehrmals
vergrößern.
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11 ist
ein schematisches Diagram des erfundenen BB Verstärkers mit
dem Brückenkondensator 6 der
an die Enden der Schaltungsbrücke 3 angeschlossen
wird und der monophasen Last 5 entsprechend dem Block Diagram
aus 2. Die Tätigkeit
der Schaltungsbrücke 3 wird
von der durch die Pulsbreite modulierten Kontrollsignale PWM 1 und PWM 2,
die typisch gegenphasen sind kontrolliert. Das heißt wenn
PWM 1 tätig
ist, PWM 2 ist nicht tätig und
umgekehrt. Dennoch diese Signale können in einer anderen Weise
kontrolliert werden und so die übertragende
Funktion des Verstärkers
modifizieren. In weiterer Beschreibung der einfachste Fall der gegenphasen
Erzeugung der Kontrollsignale PWM 1 und PWM 2 der
in der Praxis am häufigsten
gebraucht wurde wird ausgenützt
und denen die in der Kunst gewandten gut bekannt wird.
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Das Signal PWM 1 ist tätig und
das Signal PWM 2 ist nicht tätig während der Pulsdauer in einer Periode
der Modulation von Pulsweite. Das Signal PWM 1 ist nicht
tätig und
das Signal PWM 2 ist tätig während der
Dauer der Pause in derselben Periode. Der durchschnittliche Wert
von PWM 1 in einer Periode wird entsprechend dem Wert des
modulierten Signals, während
der durchschnittliche Wert von PWM 2 in derselben Periode
wird entsprechend dem inversen Wert des modulierten Signals.
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Der Modulator selbst kann aus dem
Generator der dreieckigen oder sägezahn
Musterspannung und einem Komparator der die erwähnte Musterspannung und eine
Eingangsspannung die moduliert werden soll gleichgestellt gemacht
werden. Der Modulator kann auch durch einen Zähler, in welchem digital Worte
entsprechend dem binaren Wert der Eingangsspannungsmuster eingeschrieben
wurden gemacht. Alle diese Verwirklichungen des Modulators werden
denen in der Kunst gewandten gut bekannt.
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Für das tätige PWM 1 Signal
der Schalter 31 wird ein und der Schalter 32 wird
aus; so der Stromkreis wird die Stromversorgung 1, die
Last 5 den Schalter 31 und den Brückenkondensator 6 überdecken.
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Für das tätige PWM 2 Signal
der Schalter 32 wird ein und der Schalter 31 wird
aus, so der Stromkreis wird die Stromversorgung 1, die
Last 5 und den Schalter 32 überdecken.
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Die Dioden 71 und 72 werden
an die Schalter 31 bzw. 32 in antiparallel angeschlossen
und leiten den Strom wenn alle Schalter aus werden. Die Rolle der
Schalter kann durch irgendeinen Halbleiterschalter, wie die bipolaren
Transistoren, Mosfeten oder IGBT ausgefüllt werden, abhängend von
den erforderten Frequenz der Kontrollsignale, dem Strom, der Spannung
und Zerstreuen der Schalter. Wenn MOSFET Transistoren als die Schalter
ausgenützt wurden,
die erwähnten
Dioden 71 und 72 werden innere parasitische Dioden
von MOSFET Transistoren darstellen, was denen in der Kunst angewandten
gut bekannt wird.
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Wenn der durchschnittliche Wert
von PWM 1 Signal wird kleiner als der durchschnittliche
Wert von PWM 2 Signal, die Energie aus der Stromversorgung 1 wird
teilweise in dem Widerstand der ersten Phase 51 der Last 5 zerstreut,
dadurch teilweise wird die Energie akkumulierte in der Induktivität der ersten Phase 51 der
Last 5 vergrößert, und
die Energie akkumulierte in dem Brückenkondensator 6 teilweise vergrößert wird.
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Wenn der durchschnittliche Wert
von PWN 1 Signal wird größer als der durchschnittliche
Wert von PWN 2 Signal, die Energie aus dem Brückenkondensator 6 wird
teilweise in dem Widerstand der ersten Phase 51 der Last 5 zerstreut,
dadurch teilweise wird die Energie akkumulierte in der Induktivität der ersten Phase 51 der
Last 5 verkleinert und teilweise wird sie nach der Stromversorgung 1 zurückkehren.
Wie die Spannung des Brückenkondensators 6 größer als
die Spannung der Stromversorgung 1 wird, der Strom durch
die Last 5 kann seine Richtung wechseln und eine negative
Halbperiode des nützlichen
Signals erzeugen.
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Dennoch, der Strom durch die Last 5 wird eine
durch das Zerstreuen verursachte DC Komponente, die bei niedrigem
Stromwert sehr niedrig wird, die aber bei hohem Stromwert sich vergrößert. Dieses
Problem wird in polyphasen BB Verstärkern gelöst, zusammen mit vielen anderen
Vorzügen.
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12 ist
ein schematisches Diagram des erfundenen BB Verstärkers mit
dem Brückenkondensator 6 der
an die Enden der Schaltungsbrücke 3 angeschlossen
wird und einer zweiphasen Last 5 entsprechend dem Block
Diagram aus 2. Die Tätigkeit
der Schaltungsbrücke 3 wird
von durch die Pulsbreite modulierten Kontrollsignale PWM 1,
PWM 2 PWM 3 und PWM 4 die typisch gegenphasen
für die Schalter
von derselben Lastphase und in der Zeit um 180° zwischen die Phasen verschoben
werden kontrolliert. Das heißt
wenn PWM 1 tätig
ist, PWM 2 wird nicht tätig,
wenn PWM 3 ist tätig,
PWM 4 ist nicht tätig und
umgekehrt. Das Signal PWM 3 wird bei 180°nach dem
Aktivieren von Signal PWM 1 aktiviert. In anderen Worten
die Signale PWM 1 und PWM 4 werden tätig in derselben
Zeitspanne, während
PWM 2 und PWM 3 werden nicht tätig und umgekehrt, was denen
in der Kunst gewandten gut bekannt wird.
-
Für das tätige Signal PWM 1 der
Schalter 31 ist ein und der Schalter 32 wird aus,
so der erste Stromkreis wird die Stromversorgung 1, die
erste Phase 51 der Last 5, den Schalter 31 und
den Brückenkondensator 6 überdecken.
-
Für das tätige Signal PWM 2 der
Schalter 32 ist ein und der Schalter 31 wird aus,
so der zweite Stromkreis wird die Stromversorgung 1, die
erste Phase 51 der Last 5 und den Schalter 32 überdecken.
-
Für das tätige Signal PWM 3 der
Schalter 33 wird ein, der Schalter 34 wird aus,
so der dritte Stromkreis wird die Stromversorgung 1, die
zweite Phase 52 des Last 5, den Schalter 33 und
den Brückenkondensator 6 überdecken.
-
Für das tätige Signal PWM 4 der
Schalter 34 wird in, der Schalter 33 wird aus,
so der vierte Stromkreis wird die Stromversorgung 1, die
zweite Phase 52 der Last 5 und den Schalter 34 überdecken.
-
Die Dioden 71, 72, 72 und 74 werden
antiparallel an die Schalter 31, 32, 33 bzw. 34 angeschlossen
und werden den Strom leiten wenn alle Schalter wurden aus.
-
Im Fall von durchschnittlichen Null
Wert des modulierten Signals (zum Beispiel das Signal der sinusoidalen
Welle) die durchschnittliche Werte aller Kontrollsignale PWM 1,
PWM 2, PWM 3 und PWM 4 werden identisch,
so die durchschnittliche Werte, das heißt die Komponenten von DC Strom
durch beiden Phasen 51 und 52 der Last 5 werden
identisch und noch einmal den Brückenkondensator 6 laden
werden.
-
In den meisten Fällen der Lautsprecher mit doppeltem
Stimmenkreis die Induktivitäten
beider Phasen 51 und 52 der Last 5 werden
gekoppelt. Wenn die Induktivitäten
der beiden Phasen 51 und 52 gekoppelt wurden,
die durchschnittliche Stromwerte durch beiden Phasen 51 und 52 werden
von der Stromversorgung 1 nach dem Brückenkondensator 6 gelenkt;
so ihre Gänge
werden, im Einklang mit der gezeigten Musterzeichen miteinander
vernichtet. So der durchschnittliche Wert des zusammenfassenden Gang
wird gleich Null. So das magnetisch Material der Last 5 wird
viel besser ausgenützt
im Vergleich mit der Lösung
aus 11. Der Wert der
durchschnittlichen Kraft die durch den erwähnten durchschnittlichen Ströme erzeugt
wurden werden auch zur Null vernichtet.
-
Dennoch die modulierte Stromkomponenten durch
die erste Phase 51 und die zweite Phase 52 der
Last 5 werden gegenseitige Richtungen haben in Hinsicht
auf die Stromversorgung 1; so ihre Gänge werden addiert sein im
Einklang mit gezeigten Musterzeichen. So, die Werte der modulierten
Kraft die durch die modulierten Ströme erzeugt wurden, werden auch
addiert.
-
Eine besondere Qualität der dargestellten Lösung wird
die praktische Unempfindlichkeit auf die Variationen der Spannung
von Stromversorgung 1, die identische Ströme in symmetrischen
Induktivitäten
beider Phasen 51 und 52 der Last 5 erzeugen.
So ihre Gänge
und Kräfte
werden sich miteinander vernichten.
-
Eine andere besondere Qualität der dargestellten
Lösung
wird die praktische Unempfindlichkeit auf die Variationen der Spannung
von Brückenkondensator 6,
die identische Ströme
in symmetrischen Induktivitäten
beider Phasen 51 und 52 der Last 5 erzeugen.
So ihre Gänge
und Kräfte
werden sich miteinander vernichten.
-
13 ist
ein schematisches Diagram des erfundenen Verstärkers mit dem Brückenkondensator 6 der
an die Enden der Schaltungsbrücke 3 angeschlossen
wird und eine dreiphasen Last 5 entsprechend dem Block
Diagramm aus 2. Die
Tätigkeit der
Schaltungsbrücke 3 wird
von durch Pulsbreite modulierten Kontrollsignale PWM 1,
PWM 2, PWM 3, PWM 4, PWM 5 und PWM 6,
die typisch gegenphasen für
den Schaltern derselben Lastphase und um 120° in der Zeit zwischen der Phasen
verschoben werden kontrolliert. Das heißt wenn PWM 1 tätig wird, PWM 2 wird
nicht tätig,
wenn PWM 3 tätig
wird, PWM 4 wird nicht tätig, wen PWM 5 wird
tätig,
PWM 6 wird nicht tätig
und umgekehrt. Das Signal PWM 5 wird 120° nach Aktivierung
von PWM 1 aktiviert, was denen im der Kunst gewandten gut
bekannt wird.
-
Für das tätige Signal PWM 1 der
Schalter 31 wird ein und der Schalter 32 wird
aus, so der erste Stromkreis wird die Stromversorgung 1,
die erste Phase 51 der Last 5 den Schalter 31 und
den Brückenkondensator 6 überdecken.
-
Für das tätige Signal PWM 2 der
Schalter 32 wird ein und der Schalter 31 wird
aus, so der zweite Stromkreis wird die Stromversorgung 1,
die erste Phase 51 der Last 5 und den Schalter 32 überdecken.
-
Für das tätige Signal PWM 3 der
Schalter 33 wird ein, der Schalter 34 wird aus,
so der dritte Stromkreis wird die Stromversorgung 1, die
zweite Phase 52 der Last 5, den Schalter 33 und
den Brückenkondensator 6 überdecken.
-
Für das tätige Signal PWM 4 der
Schalter 34 wird ein und der Schalter und der Schalter 33 wird aus,
so der vierte Stromkreis wird die Stromversorgung 1, die
zweite Phase 52 der Last 5 und den Schalter 34 überdecken.
-
Für das tätige Signal PWM 5 der
Schalter 35 wird ein und der Schalter 34 wird
aus, so der fünfte Stromkreis
wird die Stromversorgung 1, die dritte Phase 53 der
Last 5 den Schalter 35 und den Brückenkondensator 6 überdecken.
-
Für das tätige Signal PWM 6 der
Schalter 36 wird ein und der Schalter 35 wird
aus, so der sechste Stromkreis wird die Stromversorgung 1,
die dritte Phase 53 der Last 5 und den Schalter 36 überdecken.
-
Die Dioden 71, 72, 73, 74 75 und 76 wurden an
die Schalter 31, 32, 33, 34, 35 bzw. 36 antiparallel angeschlossen
und werden den Strom leiten wenn alle Schalter aus sind.
-
Im Fall von Null durchschnittlichem
Wert des modulierten Signals (zum Beispiel ein sinusoidaler Signal)
die durchschnittliche Werte aller Kontrollsignale PWM 1,
PWM 2, PWM 3, PWM 4, PWM 5,
und PWM 6 werden identisch, so die durchschnittliche Werte,
das heißt
die Komponenten des DC Stroms durch alle drei Phasen 51, 52 und 53
der Last 5 werden identisch und werden den Brückenkondensator 6 nochmals
geladen werden.
-
In meisten Lasten der Typen des
dreiphasen Indukionselektromotors und des bürstenlosen DC Elektromotors,
die Induktionen aller drei Phasen 51, 52 und 53 der
Last 5 wurden gekoppelt. Wenn die Induktionen aller drei
Phasen 51, 52 und 53 der Last 5 gekoppelt
wurden, die durchschnittliche Stromwerte durch alle drei Phasen 51, 52 und 53 wurden
von der Stromversorgung 1 nach dem Brückenkondensator 6 gelenkt.
So ihre Gänge
werden miteinander vernichtet im Einklang mit den gezeigten Musterzeichen.
So der durchschnittliche Wert von zusammenfassenden Stromgang wird
gleich Null und das magnetische Material der Last 5 wird
viel besser ausgenützt
im Vergleich mit der Lösung
aus 11. Der durchschnittliche
Wert der Kraft die durch erwähnten
durchschnittlichen Ströme
erzeugt wurde wird auch zur Null vernichtet.
-
Dennoch, die modulierten Komponenten des
Stroms durch die erste Phase 51, die zweite Phase 52 und
der dritte Phase 53 der Last 5 werden zusätzliche
Richtungen in Hinsicht zu der Stromversorgung 1 haben.
So ihre Gänge
werden im Einklang mit den gezeigten Musterzeichen addiert. Solche
modulierte Werte der Kraft durch den erwähnten modulierten Ströme werden
auch addiert.
-
Eine besondere Qualität der dargestellten Lösung wird
die praktische Unempfindlichkeit auf Variationen der Spannung von
Stromversorgung 1 die identische Ströme in symmetrischen Induktivitäten aller
drei Phasen 51, 52 und 53 der Last 5 erzeugen werden.
So ihre Gänge
und Kräfte
werden sich miteinander vernichtet.
-
Eine andere besondere Qualität der dargestellten
Lösung
wird praktische Unempfindlichkeit auf Variationen der Spannung von
Brückenkondensator 6,
die identische Ströme
in symmetrischen Induktivitäten
aller drei Phasen 51, 52, und 53 der
Last 5 erzeugen werden. So ihre Gänge und Kräfte werden sich miteinander
vernichten.
-
14, 15 und 16 sind schematische Diagramme des erfundenen
BB Verstärkers
mit dem Brückenkondensator 6 der
an die Enden der Schaltungsbrücke 3 angeschlossen
wird, Ausgangs L Filter 4 und monophasen zweiphasen bzw.
dreiphasen Last entsprechend dem Block Diagram aus 3. Der Ausgangs L Filter 4 angeschlossen
zwischen jeder Phase der Last 5 und dem entsprechenden
Eingang der Schaltungsbrücke 3 wird
den Strom durch die Last 5 zusätzlich zu filtrieren dienen.
Der Ausgang L Filter 4 wird aus der ersten filtrierenden
Induktivität 41 im
Fall von monophasen Last 5, aus zwei filtrierenden Induktivitäten 41 und 42 im
Fall von zweiphasen Last 5 und drei filtrierenden Induktivitäten im Fall
von dreiphasen Last 5 zusammengesetzt. Der erste Grund
für die
Anwendung des Ausgangs L Filters 4 wird die relativ kleine
Induktivität
der Last 5 und in dieser Weise wird den Gebrauch von toroidaier
Induktivität,
mit dem Ziel das gestrahlte Rauschenäusch zu verkleinern. Der zweite
Grund für
die Anwendung des Ausgangs L Filters 4 wird die zusätzliche
Verkleinerung der Störungen
aus der Schaltungsbrücke 3,
und so wird sie den Gebrauch von Ferrit Perlen empfehlen.
-
17, 18 und 19 sind schematische Diagramme des erfundenen
Verstärkers
mit dem Brückenkondensator 6 der
an die Enden der Schaltungsbrücke 3 angeschlossen
wird, Ausgangs LC Filter 4 und monophasen, zweiphasen bzw.
dreiphasen Last entsprechend dem Block Diagram aus 3. Der Ausgangs LC Filter 4 angeschlossen
zwischen jeder Phase der Last 5 und dem entsprechenden
Eingang der Schaltungsbrücke 3 wird
zum zusätzlichen
Filtrieren des Stroms durch die Last 5 dienen. Der Ausgangs
LC Filter 4 wird aus erster filtrierenden Induktivität 41 und
der ersten filtrierenden Kondensator 81 im Fall von monophasen
Last 5, zwei filtrierenden Induktivitäten 41 und 42 und
zwei Kondensatoren 81 und 82 im Fall von zweiphasen
Last 5, drei filtrierenden Induktivitäten 41, 42 und 43 und
drei Kondensatoren 81, 82 und 83 im Fall von dreiphasen
Last 5 zusammengesetzt. Der erste Grund für die Anwendung von Ausgangs
LC Filter 4 wird der Gebrauch von langen Kabeln zwischen
dem BB Verstärker
und der Last 5 und so der Gebrauch der toroidalen Induktivität wird empfohlen
mit dem Ziel das gestrahlte Rauschenäusch zu verkleinern. Der zweite
Grund für
die Anwendung des Ausgangs LC Filters 4 wird die zusätzliche
Verkleinerung der Störungen
aus der Schaltungsbrücke 3,
und so wird der Gebrauch von Ferrit Perlen empfohlen.
-
20, 21 und 22 sind die schematische Diagramme des
erfundenen BB Verstärkers
mit dem Brückenkondensator 6 der
zwischen der Schaltungsbrücke 3 und
der Stromversorgung 1 mit der monophasen, zweiphasen bzw.
dreiphasen Last entsprechend dem Block Diagram aus 4. Die Spannung von Brückenkondensator 6 übersteigt
nicht die Spannung der Stromversorgung 1 und in dieser
Weise wird die Verkleinerung der Größe, Gewicht und Preis von BB
Verstärker.
Diese Lösung
wird nicht empfohlen im Fall von hoher Störung auf der Stromversorgung 1 weil
sie direkt an die Schaltungsbrücke
gekoppelt würden
und würden
die Vorzüge
des BB Verstärkers über dem
Fachzustand Verstärker
der Klasse D vernichten.
-
24, 25, 26 und 27 sind
schematische Diagramme des erfundenen BB Verstärkers mit dem Brückenkondensator 6 der
an die Enden der Schaltungsbrücke 3 angeschlossen
wird, zweiphasen Hauptlast 5 und zusätzlichen monophasen Last 92. In
dem Audiofeld, häufig
wurden einer oder mehrere zwitschernden Lautsprecher durch die filtrierende Kondensatoren
abgesondert und an den Hauptlautsprecher in parallel angeschlossen.
Der BB Verstärker
wird einen doppelstimmigen Kreis Lautsprecher als die zweiphasen
Hauptlast 5 erfordern. Dennoch ein zwitschernden Lautsprecher
mit einem einzigen Stimmenkreis, als eine monophasen zusätzliche
Last 92 kann zwischen den Eingängen der Schaltungsbrücke 3 durch
einen filtrierenden Kondensator 91 angeschlossen werden.
-
27 ist
ein schematisches Diagram des erfundenen BB Verstärkers aus 15 modifiziert durch einem
Eingangsfilter 2 zur zusätzlichen Verkleinerung des
geleiteten EMI Rauschen über
einem Kabel der die Stromversorgung 1 und die Last 5 verbindet.
Der Eingangsfilter 2 wurde in der Form von Standard LC
Filter mit einem Eingang der wird den Induktor 21 filtrieren
und Eingangs filtrierender Kondensator 22 realisiert. Obwohl
dieselbe Anzahl der Komponenten wie in dem Eingangsfilter 2 des
Fachzustand Verstärkers
der Klasse D gebraucht wurde, die Werte beiden filtrierenden Elemente
in dem Eingangsfilter 2 innen des Verstärkers werden einige Reihen
der Größe kleiner
weil das Stromwallen das durch die Last 5 innen des Verstärkers durchgeht
einige Reihen der Größe kleiner
als das Stromwallen das durch die Schaltungsbrücke 3 von Fachzustand Verstärker der
Klasse D durchgeht.
-
Zum Unterschied von Fachzustand Verstärkern der
Klasse D, es wird möglich
den Anschlussen der Last 5 der an die Stromversorgung 1 angeschlossen
wurde zu erden. In gezeichneten 11 bis 26 das heißt die Verbindung
des positiven Pols der Stromversorgung 1 mit der Erde.
Im Fall, daß die
Erdung des negativen Pols der Stromversorgung 1 erfordert
werde, es wird notwendig den negativen Pol der Stromversorgung 1 mit
dem gemeinsamen Anschlussen für
allen Phasen der Last 5 zu verbinden und den positiven
Pol der Stromversorgung 1 an den zweiten Anschluss des
Brückenkondensators 6 wieder
anzuschließen,
was wird keinen Kern der Tätigkeit
von BB Verstärker ändern. Diese
Art von Wiederverbinden wurde in 28 für dem Fall
von dreiphasen Last 5 illustriert.
-
Die Anwendung
in der Industrie
-
Der rms Strom des BB Verstärkers vergrößert sich
in linearem Verhältnis
zu der Anzahl der zugesetzten Phasen. Dennoch wenn die bestehende Last
in einigen Phasen, die zusammenfassende Impedanz unabhängig von
der Anzahl der Phasen erhaltend ausgeteilt wird, dann der rms Strom
des BB Verstärkers
wird sich mit dem Quadrat der Phasenanzahl vergrößern. Die Anzahl der Phasen
wird um 4, 5 oder so viel mal wie notwendig größer, abhängig von der Last 5.
Das wird durch das einfachen Zusätzen
von neun Schaltern in die Schaltungsbrücke 3 gemacht, was
wird denen in der Kunst gewandten gut bekannt.
-
Die maximale Spannung auf dem Brückenkondensator 6 wird
zu zweimal der Wert der Spannung der Stromversorgung 1 ohne
Gebrauch von irgendeiner Feedback innerlich begrenzt, zum Unterschied
von Leistungskonvertern wo diese Spannung unbegrenzt wird, was ohne
Feedback kann zu dem Zerfall der Schalter führen. Bei voller Last diese Spannung
auf dem Brückenkondensator 6 wird
auf 4/3 Spannung der Stromversorgung 1 niederfallen, was
wird den maximalen kontinuierlichen Strom (rms) zu rund zweimal
höher als
rms Strom des Fachzustand Verstärker
der Klasse D bei derselben Spannung der Stromversorgung und derselben
Impedanz der Last 5 begrenzen.
-
Der höchste Faktor wie das Verhältnis zwischen
der maximalen höchsten
Strom ausgedrückt
in dB wird ein sehr wichtiger Parameter in dem Feld der Audio Stromverstärker. Der
höchste
Faktor für
ein Sinusoidalwellensignal wird nur 3,01 dB. Das heißt, daß der höchste Strom
wird nur zweimal höher
als der rms Strom. Die Analyse verschiedener Musikgenre, von der
Klassik, Pop, Rock bis Jazz zeigt eine Variation des höchsten Faktors
von einem Minimum von 11 dB für
Pop und Rock bis einem Maximum von 21 dB für einige Klassik und Jazz Musik,
was einem Verhältnis
von dem höchsten
Strom zu einem rms Strom von einem Minimum von 11,6 bis einem Maximum von
126 entspricht. In Audio Anwendung es kann betrachtet werden, daß der durchschnittliche
höchste Faktor
sei um 15 dB, und das heißt
31,6 mal für
der Mehrheit der musischen Inhalte.
-
Demzufolge, im Fall von Verstärkung des Musiksignals
der rms Strom wird relativ klein, so daß die Spannung des Brückenkondensators 6 fast
zweimal die Spannung der Stromversorgung erreichen werden, davon
der höchste
Strom des zweiphasen Verstärkers
für ein
Musiksignal wird viermal größer als
der höchste
Strom von Fachzustand Verstärkern der
Klasse D bei der selben Spannung der Stromversorgung und der selben
Impedanz der Last 5. Der Stromverbrauch des BB Verstärkers wird,
2,5 mal kleiner als der von den besten Fachzustand linearen Verstärkern in
Klassen B und AB unter denselben Bedingungen von Ausgangsstrom.
-
Zum Beispiel in der Selbstbewegungselektronik
mit der Spannung der Stromversorgung von 14,4 V, die Impedanz des
Lautsprechers von 4 Ohm und der Störung von 1 % die Verstärker der
Klasse AB wurden nur 19 W rms und 38 W höchsten Strom erreichen, die
Verstärker
der Klasse D wurden 21 W rms und 42 W höchsten Strom erreichen, während der
BB Verstärker
bei dem Gebrauch des Lautsprechers von 2+2 Ohm verbunden in Serie
wird 42 rms und 193 W höchsten
Stroms erreichen.
-
Zum Beispiel in der Sebstbewegungselektronik
mit der Spannung der Stromversorgung von 14,4 V, der Lautsprecherimpedanz
von 4 Ohm und der Störung
von 10% die Verstärker
der Klasse AB wurden 25 W rms und 40 W höchsten Strom erreichen, die
Verstärker
der Klasse D wurden 27 W rms und 42 W höchsten Strom erreichen, während die
BB Verstärker
bei dem Gebrauch des Lautsprechers von 2+2 Ohm verbunden in Serie
wird 50 W rms und 230 W höchsten
Strom erreichen.
-
Es folgt daraus, daß der BB
Verstärker
ausnahmsweise angepaßt
sei die Musiksignale in den Fahrzeugen zu verstärken und dabei zeigt er alle
seine Vorzüge.
Außerdem,
die Standardlautsprecher mit den doppeltstimmigen Kreisen wurden
für den
hohen Strom gemacht. So die Anwendung des BB Verstärkers wird
keine Veränderung
in der bestehenden Technologie des Lautsprechererzeugnis erfordert.
-
Die ähnliche Situation gilt für die Anwendung des
BB Verstärkers
in dem Feld des Elektromotorenbetriebs. Namentlich, die bessere
zeitweilige Antwort, besonders während
der Beschleunigung von einem Elektromotor zu versorgen, eine bedeutungsvolle
Reserve, die erfolgreich durch den Brückenkondensator 6 versorgt
wird, wurde erfordert. Während der
normalen Tätigkeit
der notwendige Strom der Mehrheit des Elektromotorenbetriebs wird
viel kleiner, was dem höchsten
Faktor von mindestens 6 dB entspricht; das heißt viermal. Zum Beispiel sehr
hoher Strom wird in elektrisch Wagen während Start und der Beschleunigung
bei Überholen
erfordert, wofür
der BB Verstärker
eine ideale Lösung
darstellen wird. Noch mehr, die Elektromotoren mit Standardinduktion
und die bürstenlose
DC Motoren wurden schon in der sogenannten Sternkonfiguration verbunden
und so die Anwendung von BB Verstärker wird keine Modifikation
in jetziger Technologie im Elektromotorenerzeugnis erfordern.
-
Die Standardverstärker aller
Klassen werden bei einem zu großen
sinusoidalen Signal auf dem Eingang, das Ausgangssignal durch das
Wegschneiden der sinusoidalen Spitze begrenzen und in dieser Weise
werden zu sehr hohen Störung
führen. Zum
Unterschied von denen, der BB Verstärker, mit Hilfe der gekoppelten
Induktionen in der Last 5 wird viel weniger Störung verursachen.
Namentlich, im Fall von zu großem
Eingangssignal, die Ströme durch
Induktionen werden in derselben Weise deformiert, daß ihre Differenz
sehr wenig deformiert werde. Wie die Stromdifferenz verhältnismäßig zu der Kraft
wird, zum Beispiel für
Bewegen der Lautsprecherröhre
oder den Rotor eines Elektromotors zu rotieren, und so die Störungen entweder
von Schall oder von angulären
Geschwindigkeit von Stiel des Elektromotors sehr klein werden.
-
Der BB Verstärker erzeugt die Vernichtung des
Wallens von dem Strom hoher Frequenz in den gekoppelten Induktivitäten und
so wird praktisch den DC Strom aus der Stromversorgung 1 mit
der superponierten niedrigen Frequenz von dem Musiksignal oder dem
Signal den Elektromotor zu kontrollieren, die wird unter der Spannweite
der Frequenz des gestrahlten EMI Rauschenäusch erzeugen. Im Fall daß ein zusätzliches
Filtrieren der Stromversorgung 1 erfordert würde, es
wird möglich
den Standard Eingangs LC Filter 2 zwischen der Stromversorgung 1 und
BB Verstärker
anzuschließen,
entsprechend dem Diagram aus 3.
-
Der BB Verstärker wird den Stromkreis mit den
Pulsströmen
zu einer kleinen Oberflächenkontur, die
die Schaltungsbrücke 3 und
den Brückenkondensator 6 verbindet
begrenzen und so wird er die gestrahlte Emission dramatisch verkleinern
und das EMI Rauschenäusch,
das aus dem Kabel der die Stromversorgung 1 mit der Last 5 verbindet
ganz eliminieren. Der Stromkreis mit dem Pulsstrom für die Fachzustand
Verstärker
der Klasse D wird durch einen Eingangsfilter 2 einen Kabel
und die Stromversorgung 1 geschlossen und so wird er das
geleitete und gestrahlte EMI Rauschen vergrößern.
-
Wie die modernen persönlichen
Rechenmaschinen werden niedrigeren Spannungen der Stromversorgung
die Mikroprozessoren und Memorien zu versorgen ausnützen, die
Spannung von 12 V wird praktisch nur für die Versorgung von Handdisks
und Audio Verstärkern
ausgenützt.
Mit dem Gebrauch von BB Verstärkern
die Elektromotoren von Handdisks und Audio BB Verstärker zu
versorgen, es wird möglich
die Spannung von 12 V der Stromversorgung durch dem Erhalten ein
gutes dynamisches Benehmen in beiden Anwendungen ganz zu eliminieren.
-
Eine besondere Eigenschaft des BB
Verstärkers
wird eine vielfältige
Ausnützung
der Impedanz der Last 5, die noch nicht in der bisherigen
Ingenieur Praxis gebraucht wurde:
- 1. Die Last 5 wird
die Distorsion des Verstärkers die
durch die gekoppelten Induktionen verursacht wurde verkleinern und
in dieser Weise den Gebrauch des standardsten und ökonomischsten Feedback
geben wird. Die Messen zeigen, daß die akustische Verwirklichung
des BB Verstärkers mit
dem Lautsprecher von doppeltstimmigen Kreis identisch oder sogar
ein wenig besser als die akustische Verwirklichung von Musterlaborverstärker der
Klasse A, der denselben Lautsprecher mit den Stimmenkreisen in Serie
verbunden dieselbe Impedanz zu erreichen sei.
- 2. Die Last 5 wird als ein Eingangsfilter, der den Einfluß des Rauschenäusch der
Stromversorgung 1 zu seinem zusammenfassenden Strom zu eliminieren
dienen. Für
den ideal symmetrischen Kreise der Last 5, der theoretische
Faktor des Abwerfens der Stromversorgung wird unendlich. In dieser
Weise der Feedback des BB Verstärkers wird
nur eine sekundäre
Rolle zeigen. Dieses wird ein von den grundsätzlichen Problemen der Fachzustand
Verstärker
der Klasse D lösen,
wessen Feedback wird einen typisch Abwerfenfaktor der Stromversorgung
von nur 40 dB abgeben. Der besonders komplizierte Feedback kann
diesen Faktor um 60 dB vergrößern, was
entsprechend den Fachzustand Verstärkern der Klassen A, B und AB
wird. Diese Eigenschaft ist sehr wichtig in der Selbstbewegungselektronik,
wo das Rauschenäusch
der Stromversorgung wird sogar größer um die Reihe der Größe als die
Spannung der Stromversorgung selbst.
- 3. Die Last 5 wird als ein Ausgangsfilter der den Einfluß des Rauschenäusch der
Schaltungsbrücke 3 bis
ihren eigenen zusammenfassenden Strom zu eliminieren dienen. Dieses
wird das obenerwähnte
Problem von Einfluß der
Impedanz der Last 5 auf die Amplitudenantwort von dem Verstärker der
Klasse D, der den Ausgangsfilter LC gebrauchen wird und in dieser
Weise drastisch verkleinert den Preis und die Größe des Verstärkers, wie
auch die Störungen
die durch die Exkursionen der Induktion des Ausgangs LC Filters
zur Sättigung
während
der Signale der hohen Magnituden. Die Verwirklichung des Verstärkers wird auch
durch die Verkleinerung von Stromwallen durch die Schalter mit Hilfe
von relativ hoher eigenen Induktivität der Last 5 im Verhältnis zu
der Fachzustand Lösung
mit kleinen Filterinduktivitäten
im Ausgangs LC Filter, und besonders im Verhältnis zu der Lösung mit
dem Sobel Filter vergrößert. Der BB
Verstärker,
außer
eigener Induktivität der
Last 5, wird erfolgreich, sogar die parasitisch ausgeteilte
Kondensation zwischen den Kreisen der Last 5 als das filtrierendes
Element ausnützen.
- 4. Die Last 5 wird den beginnenden Ladenstrom des Brückenkondensators 6,
während
des Stroms ein und zeitweiligen Spannungen der Stromversorgung mit
Hilfe ihres eigenen Widerstand sogar wenn alle Schalter in der Schaltungsbrücke 3 wurden
aus begrenzen, zum Unterschied von den Leistungskonvertern, wo dieser
Strom nur durch dem kleinen parasitisch Widerstand eines Eingangsinduktors
begrenzt wurde.
- 5. Die Last 5 wird den Strom durch die Zener Diode
oder den ähnlichen
Spannungsbegrenzer angeschlossen in parallel zu dem Brückenkondensator 6 mit
Hilfe von ihrem eigenen Widerstand, sogar wenn alle Schalter aus
sind begrenzen, zum Unterschied von den bestehenden Leistungskonvertern
wo dieser Strom nur durch den kleinen parasitischen Widerstand eines
Eingangsinduktors begrenzt wurde. Das ist sehr wichtig in der Selbstbewegungselektronik,
wo während
der durchgebrochenen Verbindung zwischen dem Alternator und der
Batterie, der sogenannte „Lastlager" ein Puls von hoher
Energie von bis zu 80 V und der Dauer von 0,5 Sekunde erzeugt wird.
-
Die zusammenfassenden Eigenschaften
des BB Verstärkers
im Verhältnis
zu der Fachzustand Lösungen
mit der Ausnützung
des Beispiels von zweiphasen BB Verstärker während der Reproduktion von
musikähnlichen
Signalen sind:
- – die Vergrößerung des maximalen kontinuierlichen
(rms) Stroms um einen Faktor von 2 für derselben zusammenfassenden
Impedanz und Spannung der Stromversorgung 1 der Last 5;
- – die
Vergrößerung des
maximalen höchsten Strom
um einen Faktor von 4 für
derselben zusammenfassenden Impedanz und Spannung der Stromversorgung 1 der
Last 5;
- – die
Verkleinerung der Störung
bei demselben rms und höchsten
Strom nahe maximalem Strom;
- – erfaßt nur vier
durch Pulsweite modulierte Schalter in der Schaltungsbrücke 3 um;
- – gänzliche
Elimination oder bedeutungsvolle Verkleinerung der Größe und Preis
des Eingangsfilters 2;
- – gänzliche
Elimination oder bedeutungsvolle Verkleinerung der Größe und Preis
des Ausgangsfilters 4;
- – bedeutungsvolle
Verkleinerung von Gewicht des Verstärkers als die Folge der Verkleinerung
der Komponentenanzahl;
- – bedeutungsvolle
Verkleinerung der Größe des Verstärkers als
die Folge der Verkleinerung des EMI Rauschenäusch längst dem Kabel der Stromversorgung
zwischen der Last 5 und der Stromversorgung 1;
- – bedeutungsvolle
Verkleinerung des gestrahlten EMI Rauschenäusch;
- – vergrößern Verwirklichung
des Verstärkers durch
die Elimination des Widerstands von Eingangsfilter 2, Ausgangsfilter 4 und
Verkleinerung des Stromwallens durch die PWM Schalter in der Schaltungsbrücke 3;
- – die
Verkleinerung der erzeugten Wärme
und Temperatur von Verstärker;
- – bedeutungsvolle
Verkleinerung von Verbrauch aus der Stromversorgung 1 um 2,5 mal
im Verhältnis
zu linearen Verstärkern
in Klassen B und AB;
- – die
Vergrößerung des
Stromabwerfenfaktors;
- – die
Verkleinerung des beginnenden Ladungsstroms für dem Brückenkondensator 6 und
die Verlängerung
seiner Lebensdauer;
- – die
Verkleinerung von Preis der Zener Diode oder von einem Spannungsbegrenzer
und die Verlängerung
ihrer Lebensdauer;
- – bedeutungsvolle
Verkleinerung von Preis des ganzen Verstärkers (um rund zweimal) im
Verhältnis
zu den Schaltern der Klasse D, die nur die Hälfte von rms Strom und nur
ein Viertel des höchsten
Stroms wegen der Elimination der Filterelementen haben;
- – drastische
Verkleinerung von Preis des ganzen Verstärkers (um zehnmal) im Verhältnis zu
den zusätzlichen
linearen Verstärkern
der Klassen A, B und AB mit dem Leistungskonverter, die denselben
rms Strom und nur eine Hälfte
des höchsten Stroms
haben, was wird von der Elimination der Stromversorgung, dem Wärmeabfall,
und dem Gebrauch von Transistoren von kleinerem Strom resultieren;
und
- – die
Möglichkeit
den Ausgangsstrom bis zu 8 mal durch den Gebrauch von den Lautsprechern
die eine Impedanz von 0,5 Ohm im Verhältnis zu der Impedanz von 4
Ohm haben zu vergrößern.
-
Obwohl die gern habenden Gestaltformen der
dargestellten Erfindung beschrieben und illustriert wurden, die
in der Kunst gewandten können
verschiedene Modifikationen und Entwurfsäquivalente von dieser Erfindung
machen. Zum Beispiel die Rolle von Halbleiterschaltern kann durch
den Gebrauch von irgendeine bekannte tätige Halbleiterkomponente,
wie Mosfeten, IGBT bipolare Transistoren, MCT und so weiter erfüllt werden.
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Es wird auch möglich die Gestaltformen von dieser
Erfindung durch einen Eingangsfilter 2 zwischen der Stromversorgung 1 und
der Last 5 weiter zu ergänzen. Der erwähnte Eingangsfilter 2 wird
aufgrund der 5, 6, 7 und 27 im
Einklang mit dem Fachzustand gemacht, obwohl viel komplexere Verwirklichungen
möglich
werden. In manchen Fällen der
erwähnte
Eingangsfilter 2 kann als ein Teil der Stromversorgung 1,
wie der LC Filter der Schaltung und als LC oder C Filter der linearen
Stromversorgungen betrachtet werden.
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Die Stromversorgung 1 kann
zwischen dem obersten Anschluss der Schaltungsbrücke 3 und der Last 5,
anstatt zwischen der Last 5 und dem niedrigsten Anschluss
der Schaltungsbrücke 3 angeschlossen
werden. In solchem Fall die Last 5 kann in dem Mittelanschluss
für alle
Phasen geerdet werden. Es wird auch möglich eine arbiträre Anzahl
der Phasen, im Fall von Last 5 mit arbiträrerer Anzahl
der Phasen, innen der Schaltungsbrücke 3 zuzusetzen.