專(zhuān)利名稱(chēng)：準(zhǔn)互補(bǔ)電壓開(kāi)關(guān)型d類(lèi)功放同時(shí)導(dǎo)通的保護(hù)方法及電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及功率放大電路保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種準(zhǔn)互補(bǔ)電壓開(kāi)關(guān)型D類(lèi)功放同時(shí)導(dǎo)通的保護(hù)方法及電路。
背景技術(shù)：
由于在對(duì)準(zhǔn)互補(bǔ)電壓開(kāi)關(guān)型D類(lèi)功率放大器電路進(jìn)行定量的理論分析時(shí)總是以?xún)蓚€(gè)場(chǎng)效應(yīng)管的開(kāi)關(guān)時(shí)間為零作為前提條件的，而實(shí)際的準(zhǔn)互補(bǔ)電壓型D類(lèi)功率放大器電路中的場(chǎng)效應(yīng)管開(kāi)關(guān)時(shí)間是不可能瞬時(shí)的，其必然需要一定的時(shí)間來(lái)完成。由于兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管開(kāi)關(guān)需要一定的時(shí)間，這就存在某一時(shí)刻兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管同時(shí)導(dǎo)通的可能，而且這種可能性的存在會(huì)隨著兩場(chǎng)效應(yīng)管開(kāi)關(guān)頻率的增加而增加。兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管同時(shí)導(dǎo)通對(duì)場(chǎng)效應(yīng)管與直流饋電電源的損壞是致命的，而且兩管同時(shí)導(dǎo)通的概率隨著工作頻率的提高而增大這就極大的限制了準(zhǔn)互補(bǔ)電壓型D類(lèi)功率放大器在高頻(> IMHz)高功率方面的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種準(zhǔn)互補(bǔ)電壓開(kāi)關(guān)型D類(lèi)功放同時(shí)導(dǎo)通的保護(hù)方法及電路，能有效的抑制兩場(chǎng)效應(yīng)管同時(shí)導(dǎo)通時(shí)所帶來(lái)的瞬間大電流給場(chǎng)效應(yīng)管與直流電源所帶來(lái)的損害。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種準(zhǔn)互補(bǔ)電壓開(kāi)關(guān)型D類(lèi)功放同時(shí)導(dǎo)通的保護(hù)方法，在所述準(zhǔn)互補(bǔ)電壓開(kāi)關(guān)型D類(lèi)功放的場(chǎng)效應(yīng)管的直流供電端串接一扼流線圈。進(jìn)一步地，所述的D類(lèi)功放在2MHz的頻率下工作。進(jìn)一步地,所述扼流線圈的感抗大于等于1000歐。進(jìn)一步地，所述扼流線圈的磁芯采用鐵氧體。進(jìn)一步地，所述扼流線圈的線匝數(shù)為30匝。本發(fā)明另提供一種準(zhǔn)互補(bǔ)電壓開(kāi)關(guān)型D類(lèi)功放同時(shí)導(dǎo)通的保護(hù)電路，包括該準(zhǔn)互補(bǔ)電壓開(kāi)關(guān)型D功放的直流電源、一扼流線圈、第一場(chǎng)效應(yīng)管以及第二場(chǎng)效應(yīng)管；所述的扼流線圈的一端與所述的直流電源連接，另一端與所述第一場(chǎng)效應(yīng)管的漏極連接；所述第一場(chǎng)效應(yīng)管的源極與第二場(chǎng)效應(yīng)管的漏極連接。進(jìn)一步地，所述的D類(lèi)功放在2MHz的頻率下工作。進(jìn)一步地,所述扼流線圈的感抗大于等于1000歐。進(jìn)一步地，所述扼流線圈的磁芯采用鐵氧體。進(jìn)一步地，所述扼流線圈的線匝數(shù)為30匝。本發(fā)明提供的準(zhǔn)互補(bǔ)電壓開(kāi)關(guān)型D類(lèi)功放同時(shí)導(dǎo)通的保護(hù)方法及電路不僅可以有效的抑制兩場(chǎng)效應(yīng)管同時(shí)導(dǎo)通時(shí)所帶來(lái)的瞬間大電流給場(chǎng)效應(yīng)管與直流電源所帶來(lái)的損害，而且在直流電源與兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管之間串進(jìn)適當(dāng)?shù)母锌箍梢杂行У姆乐箒?lái)自于兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管2MHz的干擾信號(hào)對(duì)直流電源的影響。本發(fā)明不需要對(duì)現(xiàn)有的電路進(jìn)行很大改動(dòng)，成 本低，能有效延長(zhǎng)準(zhǔn)互補(bǔ)電壓開(kāi)關(guān)型D類(lèi)功率放大電路的使用壽命。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的帶扼流圈保護(hù)的準(zhǔn)互補(bǔ)電壓開(kāi)關(guān)型D類(lèi)功率放大器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。圖2是圖1電路中Ql導(dǎo)通Q2截止的等效電路圖。圖3是圖1電路中Ql截止Q2導(dǎo)通的等效電路圖。圖4是圖1電路中Q1、Q2同時(shí)導(dǎo)通的等效電路圖。圖5是圖1理想狀態(tài)下A點(diǎn)的電壓波形圖。圖6是圖1理想狀態(tài)下il電流波形圖。圖7是圖1理想狀態(tài)下i2電流波形圖。圖8是圖1理想狀態(tài)下輸出電流IL波形圖。圖9是圖1理想狀態(tài)下輸出電壓波型圖。圖10是圖1兩場(chǎng)效應(yīng)管存在開(kāi)關(guān)時(shí)間電路波形圖(圖中G為場(chǎng)效應(yīng)管飽和導(dǎo)通導(dǎo)納)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。本發(fā)明實(shí)施例提供的一種準(zhǔn)互補(bǔ)電壓開(kāi)關(guān)型D類(lèi)功放同時(shí)導(dǎo)通的保護(hù)方法，在所述準(zhǔn)互補(bǔ)電壓開(kāi)關(guān)型D類(lèi)功放的場(chǎng)效應(yīng)管的直流供電端串接一扼流線圈。本實(shí)施例中，采用的場(chǎng)效應(yīng)管的開(kāi)關(guān)時(shí)間(5ns)與場(chǎng)效應(yīng)管的開(kāi)關(guān)周期(500ns)相差不是很大時(shí)，同時(shí)考慮到場(chǎng)效應(yīng)管的封裝所引入的輸入電容與輸出電容的影響、功率放大器的外圍負(fù)載網(wǎng)絡(luò)失諧以及負(fù)載Q值的影響等因素，準(zhǔn)互補(bǔ)電壓型D類(lèi)功率放大器中的兩個(gè)功率放大器在2MHz的開(kāi)關(guān)頻率條件下極有可能在某一時(shí)刻存在同時(shí)導(dǎo)通的情況(這種情況發(fā)生的概率將會(huì)隨著開(kāi)關(guān)頻率的升高而不斷增加)，在這種情況下由于場(chǎng)效應(yīng)管的導(dǎo)通電阻很小(0.41歐)，通過(guò)兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管的電流巨大，將會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管的損壞。因此，如圖1所示，本發(fā)明通過(guò)在直流電源與兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管之間串接一扼流線圈，以克服上述問(wèn)題。請(qǐng)繼續(xù)參照?qǐng)D1，圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的帶扼流圈保護(hù)的準(zhǔn)互補(bǔ)電壓開(kāi)關(guān)型D類(lèi)功率放大器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。由圖1可知，本發(fā)明的準(zhǔn)互補(bǔ)電壓開(kāi)關(guān)型D類(lèi)功放同時(shí)導(dǎo)通的保護(hù)電路，包括該準(zhǔn)互補(bǔ)電壓開(kāi)關(guān)型D功放的直流電源VCC、第一場(chǎng)效應(yīng)管Ql以及第二場(chǎng)效應(yīng)管Q2 ;此外，其還包括一扼流線圈RFC ;所述的扼流線圈RFC的一端與所述的直流電源VCC連接，另一端與所述第一場(chǎng)效應(yīng)管Ql的漏極連接；所述第一場(chǎng)效應(yīng)管Ql的源極與第二場(chǎng)效應(yīng)管Q2的漏極連接。具體的，為了讓一般技術(shù)人員更好的理解本發(fā)明，下面結(jié)合等效電路及相應(yīng)的波形圖分析準(zhǔn)互補(bǔ)電壓開(kāi)關(guān)型D類(lèi)功率放大器在2MHz的工作頻率下的工作過(guò)程與存在同時(shí)導(dǎo)通的情況。當(dāng)Ql導(dǎo)通Q2截止時(shí)，此時(shí)準(zhǔn)互補(bǔ)電壓型D類(lèi)功率放大器結(jié)構(gòu)可以等效為如圖2所示的電路，A點(diǎn)電壓應(yīng)為電源電壓VCC減去Ql管的飽和壓降VCES (如圖5所示)。當(dāng)Ql截止，Q2導(dǎo)通時(shí)，其等效電路圖如圖3所示，A點(diǎn)的電壓應(yīng)為Q2的飽和壓降VCES，由此可見(jiàn)，在激勵(lì)電壓的作用下，A點(diǎn)的電壓應(yīng)為一矩形電壓，所以稱(chēng)之為電壓型D類(lèi)功率放大器。與此同時(shí)，由于輸出(L0，C0，RL)回路的選頻濾波作用，輸出電流IL為一余弦電流如圖8所示，其頻率為激勵(lì)信號(hào)的基頻2MHz。顯而易見(jiàn)，場(chǎng)效應(yīng)管漏極電流il與i2應(yīng)該是余弦脈沖如圖6與圖7所示。在等效負(fù)載電阻RL上就可以得到頻率為f的余弦波電壓如圖9所不，完成了放大功能。同時(shí)由于兩管高頻電流在等效負(fù)載電阻RL上的流向相反，偶次諧波相互抵消，輸出的最低諧波是三次，所以，負(fù)載上的波形較好。在2MHz高頻情況下，會(huì)存在兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)功率放大器同時(shí)導(dǎo)通的情況如圖4所示。同時(shí)由圖10可以看出由于兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管存在導(dǎo)通與截止時(shí)間，理論上來(lái)說(shuō)在D類(lèi)功率放大器開(kāi)關(guān)的每個(gè)周期內(nèi)都會(huì)存在兩功率放大器同時(shí)導(dǎo)通的時(shí)刻，也就是說(shuō)隨著D類(lèi)功率放大器工作頻率的升高這種導(dǎo)通的可能性就越高。而且在兩個(gè)功率放大器同時(shí)導(dǎo)通的時(shí)刻，流過(guò)兩個(gè)功率放大器的電流與開(kāi)關(guān)時(shí)間無(wú)關(guān)，只與功率放大器的導(dǎo)通電阻(本實(shí)施例功率放大器導(dǎo)通內(nèi)阻0.41歐)有關(guān)。利用相關(guān)公式可以算出:當(dāng)D類(lèi)功率放大器工作在2MHz，輸出功率為3000W，且兩功率放大器同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，瞬間的電流可達(dá)243A，如此大的電流對(duì)功率放大器的損壞是致命的。因此對(duì)在如此高頻與高功率工作下的兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管串聯(lián)扼流圈進(jìn)行保護(hù)是必須的。值得一提的是，對(duì)于所串聯(lián)的扼流圈電感值的計(jì)算，經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)在2MHz的頻率下只要保證其感抗大于等于1000歐(即扼流圈的電感量為80微亨)時(shí)，對(duì)兩功率放大器同時(shí)導(dǎo)通所產(chǎn)生的243A脈沖電流有較好的抑制作用，同時(shí)也可以較好的抑制來(lái)自于兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管2MHz的干擾信號(hào)對(duì)直流電源所帶來(lái)的影響。為了減小所串聯(lián)的電感在2MHz的高頻下所帶來(lái)的線匝之間的寄生電容對(duì)整個(gè)電路的不良影響。本實(shí)施例采用鐵氧體作為電感的磁芯，其線圈匝數(shù)為30匝，這樣可以減少電感線圈的匝數(shù)進(jìn)而減少寄生電容對(duì)電路的影響又可以保證在2MHz時(shí)電感可以產(chǎn)生所需的感抗。最后所應(yīng)說(shuō)明的是，以上具體實(shí)施方式
僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種準(zhǔn)互補(bǔ)電壓開(kāi)關(guān)型D類(lèi)功放同時(shí)導(dǎo)通的保護(hù)方法，其特征在于:在所述準(zhǔn)互補(bǔ)電壓開(kāi)關(guān)型D類(lèi)功放的場(chǎng)效應(yīng)管的直流供電端串接一扼流線圈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的準(zhǔn)互補(bǔ)電壓開(kāi)關(guān)型D類(lèi)功放同時(shí)導(dǎo)通的保護(hù)方法，其特征在于:所述的D類(lèi)功放在2MHz的頻率下工作。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的準(zhǔn)互補(bǔ)電壓開(kāi)關(guān)型D類(lèi)功放同時(shí)導(dǎo)通的保護(hù)方法，其特征在于:所述扼流線圈的感抗大于等于1000歐。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的準(zhǔn)互補(bǔ)電壓開(kāi)關(guān)型D類(lèi)功放同時(shí)導(dǎo)通的保護(hù)方法，其特征在于:所述扼流線圈的磁芯采用鐵氧體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的準(zhǔn)互補(bǔ)電壓開(kāi)關(guān)型D類(lèi)功放同時(shí)導(dǎo)通的保護(hù)方法，其特征在于:所述扼流線圈的線匝數(shù)為30匝。
6.一種準(zhǔn)互補(bǔ)電壓開(kāi)關(guān)型D類(lèi)功放同時(shí)導(dǎo)通的保護(hù)電路，包括該準(zhǔn)互補(bǔ)電壓開(kāi)關(guān)型D功放的直流電源、第一場(chǎng)效應(yīng)管以及第二場(chǎng)效應(yīng)管，其特征在于:還包括一扼流線圈；所述的扼流線圈的一端與所述的直流電源連接，另一端與所述第一場(chǎng)效應(yīng)管的漏極連接；所述第一場(chǎng)效應(yīng)管的源極與第二場(chǎng)效應(yīng)管的漏極連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的準(zhǔn)互補(bǔ)電壓開(kāi)關(guān)型D類(lèi)功放同時(shí)導(dǎo)通的保護(hù)電路，其特征在于:所述的D類(lèi)功放在2MHz的頻率下工作。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的準(zhǔn)互補(bǔ)電壓開(kāi)關(guān)型D類(lèi)功放同時(shí)導(dǎo)通的保護(hù)電路，其特征在于:所述扼流線圈的感抗大于等于1000歐。
9.根據(jù)權(quán)利要求6、7或8所述的準(zhǔn)互補(bǔ)電壓開(kāi)關(guān)型D類(lèi)功放同時(shí)導(dǎo)通的保護(hù)電路，其特征在于:所述扼流線圈的磁芯采用鐵氧體。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的準(zhǔn)互補(bǔ)電壓開(kāi)關(guān)型D類(lèi)功放同時(shí)導(dǎo)通的保護(hù)電路，其特征在于:所述扼流線圈的線匝數(shù)為30匝。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種準(zhǔn)互補(bǔ)電壓開(kāi)關(guān)型D類(lèi)功放同時(shí)導(dǎo)通的保護(hù)方法及電路，在所述準(zhǔn)互補(bǔ)電壓開(kāi)關(guān)型D類(lèi)功放的場(chǎng)效應(yīng)管的直流供電端串接一扼流線圈，本發(fā)明一方面可以有效的抑制兩場(chǎng)效應(yīng)管同時(shí)導(dǎo)通時(shí)所帶來(lái)的瞬間大電流給場(chǎng)效應(yīng)管與直流電源所帶來(lái)的損害，另一方面在直流電源與兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管之間串進(jìn)適當(dāng)?shù)母锌箍梢杂行У姆乐箒?lái)自于兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管2MHz的干擾信號(hào)對(duì)直流電源的影響。
文檔編號(hào)H03F1/52GK103107781SQ201110361309
公開(kāi)日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
發(fā)明者秦威, 李勇滔, 李英杰, 趙章琰, 夏洋 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院微電子研究所