Uproszczona metoda obliczania warunków pracy tranzystorów w rezonansowych wzmacniaczach mocy klasy DE

• Autorzy: Modzelewski J.

Warianty tytułu

EN

Simplified calculation method of operating conditions of transistors in class DE tuned power amplifiers

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono praktyczną metodę projektowania rezonansowych wzmacniaczy mocy klasy DE wykorzystującą równania stanowiące uproszczony model matematyczny tego wzmacniacza w warunkach optymalnych i suboptymalnych. Równania te zostały wyprowadzone przy założeniu sinusoidalnego prądu w wyjściowym szeregowym obwodzie rezonansowym i modelu tranzystorów mocy w postaci idealnych kluczy. Te równania pozwalają obliczyć amplitudę i fazę prądu wyjściowego, czas martwy i wartość szczytową prądu drenu oraz kąt impedancji wyjściowego szeregowego obwodu rezonansowego. Indukcyjność i pojemność tego obwodu mogą być obliczone przy założeniu wartości jego dobrociwypadkowej. Przedstawiono przykłady zastosowania proponowanej metody do projektowania wzmacniaczy klasy DE pracujących w warunkach optymalnych i suboptymalnych.

EN

In the paper a useful design method of Class-DE tuned power amplifiers based on simplified equations modeling the optimum and sub-optimum operation of this amplifier is presented. The equations have been derived assuming the sinusoidal current in the output series-resonant circuit and power transistors modeled by the ideal switches. These equations allow to calculate amplitude and phase of the output current, dead time and peak value of the drain current, and impedance angle of the output series-resonant circuit. Inductance and capacitance of this circuit can be calculate for assumed value of its loaded quality factor. Examples of designing the Class-DE amplifiers operating in the optimum and in the sub-optimum conditions are presented.

Słowa kluczowe

PL

projektowanie wzmacniaczy klasy DE; wzmacniacze rezonansowe; wzmacniacze kluczowane; optymalne warunki pracy; suboptymalne warunki pracy

EN

class DE amplifier design; tuned power amplifiers; switch-mode amplifiers; optimum operation; suboptimum operation

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 55, nr 3
• Strony: 53--58
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys.

Twórcy

autor

Modzelewski J.

• Politechnika Warszawska, Instytut Radioelektroniki

Bibliografia

• [1] Kazimierczuk M., Czarkowski D., Resonant power converters, II ed., J. Wiley & Sons, INC., 2011.
• [2] Kazimierczuk M., Szaraniec W., Class-D zero-voltage-switching inverter with only one shunt capacitor, IEE Proc., Pt. B, Electric Power Appl., vol. 139, Sept. 1992, pp. 449–456.
• [3] Kaczmarczyk Z., Kasprzak M., Grzesik B., Falowniki laboratoryjne klas E, EF i DE, IX Sympozjum Energoelektronika w Nauce i Dydaktyce, Poznań, 20–22 września 2004, str. 87–94.
• [4] Kasprzak M., Falownik klasy D-ZVS 300 kHz/1,5 kW do nagrzewania indukcyjnego – możliwości pracy w klasie D i DE, Przegląd Elektrotechniczny, r. 89, 2013 nr 4, str. 29–32.
• [5] Żukow S. A., Kozyriew W. B., Dwuchtaktnyj kljuczewoj gienierator bez komutatiwnych potier, Poluprowodnikowyje pribory w tiechnikie elektroswiazi, Sb. statiej, nr 15, 1975, str. 95–107.
• [6] Chudobiak W., Page D.: Frequency and Power Limitations of Class-D Transistor amplifier, IEEE J. Solid-State Circuits, vol. SC-4, no. 1, Feb. 1969, pp. 25.
• [7] Kuta S., Ograniczenia wzmacniaczy mocy z impulsową pracą elementów aktywnych, Zesz. Nauk. AGH, Automatyka, z. 30, Kraków 1982.
• [8] Modzelewski J., Basic Problems of Design and Practical Applications of High-Frequency Class-D ZVS Tuned Power Amplifier, XXth KKTOiUE, Kołobrzeg, 1997.
• [9] Modzelewski J.: Optimum and Suboptimum Operation of High-Frequency Class-D Zero-Voltage -Switching Tuned Power Amplifier, Bull. PoL. Ac.: Techn., vol. 46, No. 4, 1998, pp. 459–473.
• [10] Koizumi H., Suetsugu T., Fujii M., Shinoda K., Mori S., Class DE high-efficiency tuned power amplifier, IEEE Trans. on Circuit Syst, I, vol. 43, No 1, Jan. 1996, pp. 51–61.
• [11] Abulet M., An Exact Analysis of Class-DE Amplifier at Any Output Q, IEEE Trans. Circuit Syst. I, vol. 46, NO. 10, Oct. 1999, pp. 1228–1239.
• [12] Modzelewski J., Effects of Load-Resistance Variotions on Class-D Zero-Voltage-Switching Tuned Power Amplifier, XXIIth KKTOiUE, Kołobrzeg, 1999, pp. 227–232.
• [13] Modzelewski J., FM Control of Class-DE Tuned Power Amplifier, Proc. of the International Conf. on SIGNALS AND ELECTRONIC SYSTEMS ICSES’2001, Łódz, POLAND, 2001, pp. 273–278.
• [14] Modzelewski J., Non-optimum Operation of Class DE Tuned Power Amplifiers, European Conf. on Circuit Theory and Design ECCTD’03, September 1–4, 2003, Cracow, Poland, pp. II–277–280.
• [15] Modzelewski J., Efekt Millera w rezonansowych wzmacniaczach mocy wielkiej częstotliwości klasy DE i klasy E, Elektronizacja, nr 11/2003, str. 3–5.
• [16] Ryżko S., Ebert J.: Wzmacniacze rezonansowe i generatory mocy wielkiej częstotliwości, WNT, Warszawa 1971.
• [17] Modzelewski J. Ebert, J., Mikołajewski M., Owczarek A., Puczko, K., Wajs A,, Doskonalenie, analiza i modelowanie rezonansowych wzmacniaczy mocy wielkiej częstotliwości klasy D, sprawozdanie z Projektu nr 8 T11B, 028 15, Warszawa, 2000.
• [18] www. vishay.com.
• [19] Mikołajewski M., Problemy zasilania wzmacniacza mocy w. cz. klasy DE napięciem stałym o dużym poziomie tętnień, IV Krajowa Konferencja Elektroniki KKE IV, Kołobrzeg, 13–15 czerwca 2005, Politechnika Koszalińska, Wydz. Elektroniki, mat. konf. t. 1, str. 115–120.
• [20] Mikołajewski M., Optimization of a Resonant Dc/dc Converter with a Class DE Inverter and a Class DE Controllable Rectifier, Proc. of the European Conference on Circuit Theory and Design, ECCTD 03, 2003, ss. 129–132.