Исследование ключевого генератора класса е инверсией с последовательной индуктивностью Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

16 декабря 2011 г. 10:07

Т-Сотт #9-2010

(Технология информационного общества)

Исследование ключевого генератоа класса Е инверсией с последовательной индуктивностью

Исследуется ключевой генератор класса Е инверсный (Е ) Наряду с известными схемами генератора данного класса, рассматриваются две новые схемы с последовательной индуктивностью формир) ющего контура, приводится их метод расчета.

Васильев Л.В.. Козырев В.Б.,

КГГУСИ

Введение

В радиопередающих устройствах остро стоит вопрос получения с электронных приборов, в частности с транзисторов, максимальной радиочастотной мощности при наибольшем КПД и на как можно более высоких частотах. Этого можно добиваться ратными способами, одним и наиболее перспективным является использование ключевого режима работы транзисторов класса Е. Только в генераторах данного класса выходная емкость транзистора не является паразитной, а входит в состав емкости формирующего контура ■ При этом

на предельно высоких частотах она полностью выполняет ее роль.

В тоже время, в начале КО годов прошлого века, появилась статья [1], где исследовался ключевой генератор, схема которого представлена на рис.1. В этом генераторе формы тока ключа и напряжения на ключе дуальны (инверсны) формам гока и напряжения в генераторе класса Е с Г-образным формирующим и последовательным формирующим контурами (рис. 2,6). Смысл такою режима в том, что он позволяет минимизировать потери, связанные с нахождением транзистора в активном состоянии, так как к моменту выключения транзистора ток. протекающий через него, уже равняется нулю. Этот генератор принципиально низкочастотен (в [1] рабочая частота составляет 1МГц), поскольку включение транзистора происходит не при нулевом напряжении па нем, и возникают коммугативные потери.

Причина, побудившая заняться темой ключевых генераторов класса £ - выход в свег [7]. в которой, по-

мимо обсуждения статьи [1], исследовалась новая схема генератора класса Е (рчс.З.б), предложенная в статье [2]. Эпюры токов и напряжений для эгой схемы оказались такими же. как и в схеме, описанной в статье [1], но формирующий контур начинался уже не с

параллельной индуктивности, а с последовательной. При анализе статьи [2] было сделано предположение, что существуют еще две схемы, начинающиеся с последовательной индуктивности: одна схема с последовательным фильтрующим контуром, а другая без фильтрующей цепи. Эта гипотеза была проверена экспериментально, с помощью среды схемотехническою моделирования \licrocap 8, путем подбора параметров элементов формирующего контура, а затем ее удалось подтвердить и аналитически.

Генера торы класса Е

Рассмотрим схемы генераторов класса Е, т.к. на их анализе и будет строиться дальнейшие расчеты. Выделяют пять схем генераторов данного класса: две схемы без фильтрующего контура и три схемы с фильтровой нагрузкой. В работе будут затрагиваться зри схемы: с Г-образным формирующим контуром и резистивной нагрузкой (рис. 2,а), с Г-образным формирующим и последовательным филырующим контурами (рис. 2,6) и с Г-образным формирующим и параллельным фильтрующим контурами (рис. 2,в). Все эти схемы широко известны, а их расчет выполнен в работах [2]. [3], [4]. Для двух оставшихся схем (с параллельным формирующим контуром) инверсные схемы получить не уда-лость, поэтому в работе они не рассматриваются.

Основным этапом анализа этих схем является расчет элементов формирующего контура. Для упрощения расчетов используют нормированные величины а( и

а (а, = (ОН С. а1 - СоЦЯн, где СО - рабочая частота,

- сопротивление нагрузки, С - емкость, а

11 - индуктивность формирующею контура). В табл.1 приведены параметры а, и (Х1 схем изображенных на рис.2 для момента времени, когда период открытого состояния транзистора и период ею закрытого состояния равны [2].