SU1698950A1

SU1698950A1 - Усилитель мощности

Info

Publication number: SU1698950A1
Application number: SU904814297A
Authority: SU
Inventors: Дмитрий Васильевич Игумнов; Владимир Всеволодович Фомишкин; Светлана Николаевна Щербакова
Original assignee: Московский институт радиотехники, электроники и автоматики
Priority date: 1990-04-16
Filing date: 1990-04-16
Publication date: 1991-12-15

Abstract

Изобретение относитс к радиотехнике и может быть использовано при создании экономических электронных усилительных устройств. Цель изобретени - повышение КПД Устройство содержит МДП-транзисто- ры 1 и 2, первый 3 и второй4 трансформаторы, преобразователь 5 переменного напр жени в посто нное, нагрузку 6, первый 7 и второй 8 резисторы. Поставленна цель достигаемс за счет подачи смещени на подложки МДП- транзисторов 1 м 2 путем преобразовани выходного переменного напр жени с по- мощьк4 дополните-ьчой обмотки второго трансформатора 4 и преобразовател 5 в посто нное напр жение. 1 ил.

Description

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при создании экономичных электронных усилительных устройств.

Известны трансформаторные усилители мощности на биполярных транзисторах, работающих в режимах классов В и АВ. Один из таких усилителей мощности содержит два р-п-р-транзистора, два трансформатора и три резистора, пёрвый из которых является сопротивлением нагрузки и подключен между выводами вторичной обмотки второго трансформатора, вывод от средней точки первичной обмотки которого подключен к первому выводу второго резистора и клемме источника питания, первый крайний вывод первичной обмотки второго трансформатора подключён к коллектору первого транзистора, а второй крайний вывод - к коллектору второго транзистора, база которого подключена к второму крайнему выводу вторичной обмотки первого трансформатора, вывод от средней точки которого подключен к второму выводу второго резистора и первому выводу третьего резистора, второй вывод которого подключен к общей шине, эмиттеру второго транзистора и эмиттеру первого транзистора, база которого подключена к первому крайнему выводу вторичной обмотки первого трансформатора, между выводами первичной обмотки которого подключен источник входного сигнала. Такой усилитель работает в режиме АВ, а при отсутствии делителя напряжения, выполненного на втором и третьем резисторах, - в режиме В.

• Однако большие динамические потери в биполярных транзисторах (особенно при работе на повышенных частотах) обуславливают снижение КПД усилителя,

Наиболее близким к предлагаемому является усилитель мощности, содержащий два МДП-транзистора с η-каналом, два трансформатора, два конденсатора и сопротивление нагрузки, подключенное между выводами вторичной обмотки второго трансформатора, вывод от средней точки первичной обмотки которого подключен к клемме источника питания, первый крайний вывод первичной обмотки второго трансформатора подключен к стоку первого МДП-транзистора и первой обкладке второго конденсатора, вторая обкладка которого подключена к второму крайнему выводу первичной обмотки второго трансформатора и стоку второго МДП-транзистора, исток и подложка которого подключены к общей шине, выводу от средней точки вторичной обмотки первого трансформатора и истоку с подложкой первого МДП-транзистора, за твор которого подключен к первой обкладке первого конденсатора и первому крайнему выводу вторичной обмотки первого трансформатора, второй крайний вывод которой подключен к второй обкладке первого конденсатора и затвору второго МДП-транзистора. а между выводами первичной обмотки первого трансформатора подключен источник входного сигнала. Такой усилитель может работать как в резонансном, так и в обычном (нерезонансном) режиме. Использование МДП-транзисторов обеспечивает снижение динамических потерь.

Однако силовые МДП-транзисторы в большинстве обладают (небольшим) встроенным каналом. Кроме того, часто имеет место инжекция носителей заряда в подложку из области истока. В результате наблюдается протекание токов стока в мощных МДПтранзисторах при напряжении на затворе, близком к нулю (начальные токи не менее 0,1 А), Таким образом, за счет этих потерь снижается КПД усилителя.

Цель изобретения - повышение КПД усилителя.

Указанная цель достигается тем, что в усилитель мощности, содержащий два МДП-транзистора с η-каналом, два трансформатора и сопротивление нагрузки, подключенное между выводами вторичной обмотки второго трансформатора, вывод от средней точки первичной обмотки которого подключен к клемме источника питания, первый крайний вывод первичной обмотки второго трансформатора подключен к стоку первого МДП-транзистора, а второй крайний вывод - к стоку второго МДП-транзистора, подложка которого подключена к подложке первого МДП-транзистора, исток которого подключен к средней точке вторичной обмотки первого трансформатора, общей шине и истоку второго МДП-транзистора, затвор которого подключен к второму крайнему выводу вторичной обмотки первого трансформатора, первый крайний вывод которой подключен к затвору первого МДП-транзистора, а между выводами первичной обмотки первого трансформатора подключен источник входного сигнала, введены два резистора и преобразователь переменного напряжения в постоянное, а во втором трансформаторе выполнена дополнительная обмотка, выводы которой подключены к соответствующим входным выводам преобразователя, первый выходной вывод которого подключен к первому выводу первого резистора, второй вывод которого подключен к подложкам МДП-транзисторов и первому выводу второго резистора, второй вывод котопого подключен к общей шине и второму выводу преобразователя переменного напряжения в постоянное.

Отрицательное напряжение с выхода преобразователя переменного напряжения в постоянное через делитель напряжения, выполненный на дополнительных резисторах, поступает на подложки обоих МДПтранзисторов. Это напряжение устраняет канал в МДП-транзисторах(при напряжениях на их затворах близких к нулю) и запирает р-п-перехсд исток-подложка. В результате начальный ток а МДП-транзисторах уменьшается практически до нуля, что и обуславливает снижение потерь, а следовательно, повышение КПД.

На чертеже представлена принципиальная схема усилителя мощности.

Усилитель мощности содержит два МДП-транзистора 1 и 2 с п-каналом, два трансформатора 3 и 4, преобразователь 5 переменного напряжения в постоянное и три резистора 6-8. Трансформатор 3 имеет первичную и вторичную обмотки. Выводы от первичной обмотки подключены к источнику входного сигнала. Первый крайний вывод вторичной обмотки трансформатора 3 подключен к затвору МДП-тг тнзисторэ 1, второй крайний вывод - к затвору МДПтранзистора 2, а вывод от средн-й точки - к истокам МДП-транзисторов 1 и 2 и общей шине. Трансформатор 4 имеет первичную, вторичную и дополнительную обмотки. Между выводами вторичной обмотки включен резистор 6. представляющий собой сопротивление нагрузки. Первый крайний вывод первичной обмотки трансформатора 4 подключен к стоку МДП-транзистора 1. второй крайний вывод - к стоку МДП-транзистора 2, а вывод от средней точки - к клемме источника питания. Выводы дополнительной обмотки трансформатора 4 подключены к соответствующим входным выводам преобразователя 5. Первый (минусовой) выходной вывод преобразователя 5 подключен к первому выводу резистора 7, второй вывод которого подключен к подложкам МДП-транзисторов 1 и 2 и первому выводу резистора 8, второй вывод которого подключен к второму выходному выводу преобразователя 5 и обшей шине.

Схемы преобразователей 5 переменного напряжения в постоянное известны. Такой преобразователь обычно содержит выпрямитель, сглаживающий фильтр и стабилизатор напряжения. Он обеспечивает на подложках МДП-транзисторов 1 и 2 постоянное отрицательное напряжение, величину которого можно задать с помощью делителя напряжения, выполненного на резисторах 7 и 8

Усилитель мощности работает следующим образом.

На первичную обмотку трансформатора 3 поступает входной переменный сигнал. При наличии положительной полуволны напряжения на затворе МДП-транзистора 1 он открывается и протекает ток по цепи: клемма источника питания, верхняя часть первичной обмотки трансформатора 4, МДП-транзистор 1, общая шина. При этом МДП-транзистор 2 закрыт, поскольку на его затворе присутствует отрицательная полуволна напряжения. При изменении полярности напряжения на затворах МДП-транзисторов 1 и 2, когда положительная полуволна напряжения присутствует на затворе МДП-транзистора 2, а отрицательная - на затворе МДП-транзистора 1, ток течет по цепи: клемма источника питания, нижняя часть первичной обмотки трансформатора 4, МДП-транзистор 2, общая шина. В результате на сопротивлении нагрузки 6 выделяется переменный сигнал. Таким образом, основная часть устройства работает как обычный двухтактный усилительный каскад.

Отличие предлагаемого устройства состоит в подаче -нательного (запирающего) напряжет 4я на подложки МДП-транзистсров ⁵ и 2. Переменное напряжение с дополнительной обмотки трансформатора 4 поступав’. на преобразователь 5, который преобразует его в постоянное (отрицательное) напряжение. Это напряжение через делитель, собранный на резисторах 7 и 8, поступает на подложки МДП-транзисторов 1 и 2. С помощью делителя напряжения выбирается необходимая величина запирающего напряжения для каждого конкретного случая.

Наличие отрицательного напряжения на подложке МДП-транзистора с п-каналом приводит к его запиранию (при отсутствии напряжения на его затворе), т.е. это эквивалентно наличию отрицательного напряжения на затворе. В результате устраняется начальный (сквозной) ток в МДП-транзисторах 1 и 2. т.е. они работают в режиме В.или С, что и обуславливает повышение КПД.

При этом входные сопротивления МДПтранзисторов 1 и 2 (по затвору) сохраняют свою бол_Ь!иу_Ю величину.

Кроме того, отрицательное напряжение на подложке запирает (смещает в обратном направлении) р-п-переход исток-подложка, го определяет закрытое состояние паразитной биполярной п-р-п-структуры в МДПтуанзисторах 1 и 2. коллектором которой является область стока, эмиттером - область истока, а базой - подложка. Таким образом, устраняется и сквозной ток в паразитных биполярных структурах, шунтирую щих МДП-транзисторы 1 и 2. Это также способствует повышению КПД.

Обеспечивается также повышение надежности предлагаемого усилителя мощности за счет того, что отрицательное напряжение на подложке предотвращает открывание паразитных п-р-п-структур, а следовательно, и возможность возникновения вторичного пробоя в МДП-транзисторах 1 и 2.

Экспериментальная проверка усилителя мощности была проведена на МДП-транзисторах КП904, 2П923 и лабораторных Образцах. По сравнению с известным в предлагаемом устройстве наблюдалось повышение КПД. Так, при работе на частоте Сигнала 200 кГц КПД предлагаемого усилителя достигал 0,68, тогда как в известном не превышал 0,6.

Claims

Формула изобретения

Усилитель мощности, выполненный по двухтактной схеме на двух МДП-транзисторах с η-каналом, с первым и вторым трансформаторами, при этом первичная обмотка первого трансформатора является входом устройства, а вторичная обмотка включена между затворами МДП-транзисторов, средняя точка которой соединена с точкой соединения истоков МДП-транзисторов и с 5 общей шиной, между стоками включена первичная обмотка второго трансформатора, средняя точка которого соединена с шиной питания, вторичная обмотка является выходом устройства, подложки первого и 10 второго МДП-транзисторов объединены, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, введены преобразователь переменного напряжения в постоянное, первый и второй резисторы, а второй транс15 форматор выполнен с дополнительной первичной обмоткой, к выводам которой подключен вход преобразователя переменного напряжения в постоянное, один из выходов которого соединен с общей шиной, а 20 другой через первый резистор - с точкой соединения подложек первого и второго МДП-транзисторов и с одним из выводов второго резистора, другой вывод которого соединен с общей шиной.