0 introduction
Dispositif d'amplificateur de puissance de classe D en raison de la présence d'une capacité parasite, lorsque le commutateur est mis sous tension en raison de la perte d'énergie, la perte est proportionnelle à la fréquence de fonctionnement . Classe E Amplificateur de puissance à l'aide commutation à tension nulle (commutation de tension zéro, ZVS) et un convertisseur de pente de tension nulle (coupure de la pente zéro de tension, ZVSS) la réduction de la capacité parasite de la perte de transistor de sortie, a une puissance de sortie élevée et d'efficacité . Suetsugu T, etc. L'amplificateur classe optimale E et suboptimal puissance à un rapport cyclique arbitraire . Dunn construit dans d'autres études sur la performance du changement de charge de sortie sur les amplificateurs de puissance de classe E . Cependant, la tension de crête sur le commutateur de l'amplificateur de puissance de classe E atteindra plus de trois fois la tension d'alimentation de , qui est un transistor pour une application limitée en tension a été limitée. Classe D et l'amplificateur amplificateur de puissance combiné puissance de classe E produit un DE . Liu Chang d'autres études de la capacité de sortie de l'amplificateur de puissance DE . Sekiya H et DE amplificateur de puissance supplémentaire étendu à devoir arbitraire . DE amplificateur de puissance a été utilisé dans le transfert d'énergie sans fil, le . E-1 amplificateur de puissance par rapport à l'amplificateur de puissance de classe E, qui tension de crête sur le dispositif de commutation pour la chute de tension de source de puissance de 1 / 2,8, et plus la charge plusieurs fois supérieure par rapport à l'amplificateur de puissance de classe E à haute valeur de la recherche .
L'amplificateur de puissance de classe D et ici amplificateur de puissance de liaison E-1, une inductance série nouveau parallèle à l'écoute amplificateur de puissance DE-1. Tout d'abord conditions ZCSS et ZCS l'analyse du processus de travail de l'amplificateur de puissance. Ensuite, l'expression de calcul des paramètres composante donnée, suivie par une analyse des caractéristiques du circuit, et enfin réaliser un inducteur parallèle à l'écoute des amplificateurs de classe DE-1 en série, pour vérifier l'analyse théorique.
Les séries parallèles à l'écoute de l'inductance amplificateur de puissance DE-1 comme représenté sur la Fig. S1 et S2 sont NMOS et PMOS, en travaillant dans l'état de commutation, en commandant la tension d'entraînement VDR1 et VDR2. Inductances L1 et L2 sont respectivement reliées au drain du transistor MOS, afin de former une relation en série. centre connexion série point du condensateur de blocage et le réseau résonnant parallèle Lp-Cp, le condensateur de compensation C et la charge RL.
Pour simplifier l'analyse, nous supposons que:
(1) sur le transistor est un commutateur activé lorsque le court-circuit, circuit ouvert lorsqu'ils sont éteints.
(2) commutateurs fonctionnent à une onde carrée de rapport cyclique de 25%.
La valeur Q (3) du circuit LC parallèle est suffisamment grande pour que la tension de sortie est une onde sinusoïdale.
(4) tous les éléments sur l'élément. Blocage condensateur CDC comme un condensateur idéal, sans chute de tension alternative.
Au cours de la série inductance DE-1 parallèle amplificateur de puissance réglé dans le circuit équivalent représenté sur la Fig.
L'hypothèse (3), la tension et le courant à la charge est sinusoïdale, la formule de l'expression (1) et (2) représenté sur la figure.
Lorsque le commutateur et ZCS ZCSS conditions actuelles répondant à la formule (15) et (16), l'inductance série DE-1 amplificateur de puissance oscillant parallèle pour obtenir un fonctionnement optimal de .
Classe 2 amplificateur de puissance DE-1 paramètre élément calcul
3 DE-1 caractéristiques de l'amplificateur de puissance
IS2 actuelle () obtenue en intégrant le courant tiré à partir de la source de tension continue:
4 résultats expérimentaux de circuit et
paramètres donnés Vdd = 3 V, Po = 0,2 W, Q = 5,8, f = 100 kHz, selon l'inductance série Expression Design parallèle associée à l'écoute amplificateur de puissance DE-1. Circuit paramètres calculés en fonction des éléments d'expression, en utilisant les paramètres calculés pour construire l'expérience de l'élément de circuit amplificateur. sélection d'essais transistor MOS IRF7309, qui comprend un transistor NMOS et un transistor PMOS, les paramètres indiqués dans le tableau 1. .
Les paramètres expérimentaux élément théorique amplificateur de puissance DE-1 calculée et les valeurs expérimentales dans le tableau 2 à la colonne.
La figure 3 montre les fréquences de fonctionnement sont de 100 kHz, 110 kHz, et les transistors MOS d'entraînement et les formes d'onde de signal de tension de drain MOS à 120 kHz. Chaque forme d'onde de fréquence à partir de la partie supérieure de quatre signaux sont à l'origine de façon séquentielle la tension de grille du transistor PMOS Vdr2, drain PMOS tension VD2, transistor NMOS et NMOS tension de drain du transistor VD1 tension d'attaque de grille VDR1.
Etant donné que le erreurs de calcul et de la théorie des paramètres d'éléments, la fréquence expérimentale d'exploitation optimum du circuit n'a pas été conçu pour 100 kHz, mais 110kHz. Travailler en fréquence non-optimal, le commutateur est désactivé, car le courant d'inducteur est non nul, la pente de courant est non nul, ce qui entraîne l'interrupteur momentané est hors tension, la tension d'inductance est non nul, ce qui provoque la tension aux bornes de l'interrupteur ne soit pas continue. Lorsque la fréquence est inférieure à la fréquence optimale, le commutateur d'hystérésis de fréquence optimale est désactivée par rapport à l'inducteur continue à charger la tension à zéro, la pente de courant est positif, alors que le commutateur est mis hors tension, la bobine d'inductance L2 dépassement de tension, la tension undershoot à travers L1 , amenant ainsi la tension de drain du transistor PMOS est inférieure à la tension d'alimentation, la tension de drain est supérieure à celle du tuyau NMOS 0 V, comme représenté sur la figure 3 (a) ci-dessous; les fréquences supérieures à la fréquence optimale, le commutateur de fréquence optimale est désactivée par rapport à l'avance , le courant d'inducteur n'a pas diminué à zéro, la pente de courant est négatif, cette fois-ci l'interrupteur, l'inductance L2 undershoot tension apparaît, la tension d'impulsion apparaît sur l'inductance L1, résultant en un transistor pMOS de la tension de drain est supérieure à la tension d'alimentation, le drain NMOS inférieure à 0 tension V, la figure 3 (c) ci-dessous;. la fréquence de fonctionnement optimale de l'interrupteur, l'interrupteur est éteint, le courant inducteur est nul, la pente est égale à zéro, la tension du tube de drain PMOS est égale à la tension d'alimentation, le tube NMOS la tension de drain est égal à 0 V, la tension aux bornes du commutateur en continu, comme représenté sur la figure 3 (b) représenté sur la figure.
Test de courant continu, la tension de sortie de l'efficacité de l'amplificateur de puissance est calculé à différentes fréquences de fonctionnement, les résultats sont indiqués dans le Tableau 3. Efficacité fréquence de fonctionnement optimale de 110 kHz à l'amplificateur de puissance le plus élevé, a atteint 97,8%, alors que les écarte de fréquences de 10 kHz, l'efficacité de 83,3% et 93,5%, respectivement.
La figure 4 montre la forme d'onde lorsque la fréquence de fonctionnement optimale de 110 kHz, de haut en bas est une tension d'attaque de grille du transistor PMOS Vdr2, le drain PMOS de tension VD2, la tension de sortie Vo et le transistor NMOS VDR1 d'entraînement forme d'onde de tension. Les résultats de la mesure de phase de sortie de 25 °, proche de la valeur théorique, la tension de charge amplitude de 1,72 V, et à proximité du calcul théorique, l'efficacité de l'amplificateur de puissance à ce moment était de 97,8%.
5. Conclusion
Cet article présente une inductance série roman DE-1 amplificateur de puissance oscillant parallèle, en utilisant des conditions ZCS amplificateur de puissance et de forme d'onde ZCSS analyse théorique, la méthode de calcul de l'élément de circuit. Enfin, la conception expérimentale de la vérification du circuit d'amplificateur de puissance. Amplificateur de puissance DE-1 est théoriquement une efficacité de 100%. Dans l'expérience, 3 V Tension d'alimentation 110 kHz fréquence de fonctionnement du rendement de conversion de l'amplificateur a atteint 97,8%, et une analyse conforme à la forme d'onde théorique.
références
amplificateurs de puissance Kazimierczuk M K.RF .John Wiley & Sons, 2008.
El-Hamamsy S A.Design de l'amplificateur de puissance de classe D RF à haut rendement .IEEE Transactions sur l'électronique de puissance, 2002,9 (3): 297-308.
SOKAL N O, SOKAL A D.Class E-une nouvelle classe de haute efficacité à l'écoute des amplificateurs de puissance de commutation unipolaires .IEEE Journal of Solid-State Circuits, 1975,10 (3): 168-176.
Suetsugu T, M Kazimierczuk opération K.Off nominal de l'amplificateur de classe E à un rapport cyclique .IEEE Transactions sur Crcuits et des systèmes I: Papiers ordinaires, 2007,54 (6): 1389-1397.
Dunn construit, Tan Jian Wen, procédures, telles que l'impact amplificateur de puissance .E changements de charge sur les caractéristiques de fonctionnement analyse Société électrotechnique, 2015,30 (4): 98-105.
KOIZUMI H, SUETRUGU T, FUJII M, et al.Class DE haute efficacité amplificateur de puissance à l'écoute .IEEE Transactions sur les circuits et systèmes I: Théorie fondamentale et applications, 1996,43 (1): 51-60.
Liu Chang, Li Kang, Fan Min. Capacitance de dérivation Effet de la puissance amplificateur DE Semiconductor Technology, 2012,37 (4): 58-63.
Sekiya H, WEI X, NAGASHIMA T, et analyse al.Steady l'état et la conception de l'inverseur classe-DE à un rapport cyclique .IEEE Transactions sur l'électronique de puissance, 2015,30 (7): 3685-3694.
Liu Ye Cependant, une fois Yida Conception et analyse d'un système de transmission d'énergie sans fil basée sur DE amplificateur de classe Ingénierie, électronique, 2015,13 (2): 98-101.
THIAN M, FUSCO V.Idealized fonctionnement du zéro de tension de commutation série / parallèle accordé amplificateur de puissance de classe E- Circuits .IET systèmes périphériques, 20082 (3): 337-346.
Chen Peng, il Songbai.Analysis de l'amplificateur de puissance de classe E à l'état inverse subnominal avec 50% de rapport cyclique .IEEE Transactions sur les circuits et systèmes II: Express mémoires, 2015,62 (4): 342-346.
Chen Peng, il Songbai.Investigation de l'amplificateur de puissance de classe E-inverse à l'état de sous-nominal pour chaque rapport cyclique .IEEE Transactions sur les circuits et les systèmes I: Papiers ordinaires, 2015,62 (4): 1015-1024.
Fiche technique internationale Rectifier.IRF7309 . 2004: 1-11.
Informations sur l'auteur:
Puis l'armée des dépenses, Huangfeng Chen, Chen Zhao, Li Ni
(Collège d'informatique et de l'information, Université Hohai, Nanjing 211100)
