单周控制的双降压式半桥、全桥开关功率放大器制造技术

本实用新型专利技术提供一种单周控制的双降压式半桥、全桥开关功率放大器，属于基本电子电路领域。本实用新型专利技术分别包括双降压式半桥开关功率放大器，双降压式全桥开关功率放大器两种结构。本实用新型专利技术包括由功率开关管和二极管组成的桥式主电路、输出检测运算电路、单周控制器和驱动电路。它具有控制结构简单，无桥臂直通，效率和可靠性高等优点，开关功率放大器输出波形能够快速跟踪输入信号的变化，单周控制频率固定，使用电流传感器数目减少。本实用新型专利技术可广泛应用于在对可靠性要求较高的场合。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种开关功率放大器，尤其是一种单周控制的双降压式半桥、全桥开关功率放大器，属于基本电子电路领域。
技术介绍
功率放大器在工业、航空电子、通信及家庭娱乐等领域中有着广泛的应用。传统的线性功率放大器具有良好的线性度和带宽，但也存在效率低，发热量大的缺点，导致放大器体积庞大，在功率等级较高时就显得更为突出。开关功率放大器由于具有很高的效率，在体积、效率和功耗要求较高的场合具有很大的优势。开关功率放大器大多采用传统的半桥或者全桥逆变器，这些逆变器存在着不少问题，由于是桥式逆变，存在桥臂上下功率管直通现象，在开关的转换期间必须设置延迟时间，以防止上下两只功率管直通，这就造成控制死区。在死区时间里，输出电压取决于负载电流的方向，输出电压波形会因此发生畸变。通过对功率放大器的电路拓扑与控制策略的改进来提高放大器的性能和可靠性，对功率放大器的发展具有重要意义。
技术实现思路
本技术针对现有技术存在的上述不足，提出一种基于单周控制的双降压式半桥、全桥开关功率放大器，它由功率开关管和二极管组成的桥式电路组成，能够有效的避免桥臂直通的危险，具有控制结构简单，无桥臂直通，效率和可靠性高等优点。本技术为实现上述技术目的采用如下技术方案方案一，一种双降 压式半桥开关功率放大器所述开关功率放大器包括由功率开关管和二极管组成的桥式主电路，用于放大输入信号的功率；输出检测运算电路，用于把需要的输出信号检测出来，并输入单周控制器；单周控制器，用于将控制信号转换为脉宽调制信号。驱动电路，用于将脉宽调制信号驱动主电路开关管。所述开关功率放大器主电路输出端外接负载，输出检测运算电路输入端与主电路输出端连接，单周控制器输入端与输出检测运算电路输出端连接，驱动电路输入端与单周控制器输出端连接，驱动电路输出端与主电路开关管连接。所述开关功率放大器主电路包括第一桥臂单元、第二桥臂单元和输出端并联双电感；其中，第一桥臂单元包括第一 M0SFET管S1，第一二极管D1 ;所述第二桥臂单元包括第一MOSFET管S2,第二二极管D2 ;其中第一 MOSFET管S1源极与第一二极管D1阴极相连，第二MOSFET管S2漏极与第二二极管D2阳极相连；第一 MOSFET管S1漏极、第二二极管D2阴极分别与直流电源正极相连，第二 MOSFET管S2源极、第一二极管D1阳极分别与直流电源负极相连。所述输出端并联双电感包括第一电感L1、第二电感L2 ;其中第一电感L1的一端、第二电感L2的一端相连作为开关功率放大器主电路的正输出端,与负载相连；第一电感1^的另一端与第一桥臂单元的中点相连，第二电感L2的另一端与第二桥臂单元的中点相连。进一步的，上述半桥开关功率放大器的主电路输出端并双电感中第一电感L1，第二电感L2的电感值相同。方案二，一种双降压式全桥开关功率放大器所述开关功率放大器包括由功率开关管和二极管组成的双桥式主电路，用于放大输入信号的功率；输出检测运算电路，用于把需要的输出信号检测出来，并输入单周控制器；单周控制器，用于将控制信号转换为脉宽调制信号。驱动电路，用于将脉宽调制信号驱动双桥式主电路开关管。所述开关功率放大器主电路输出端外接负载，输出检测运算电路输入端与主电路输出端连接，单周控制器输入端与输出检测运算电路输出端连接，驱动电路输入端与单周控制器输出端连接，驱动电路输出端与主电路开关管连接。所述开关功率放大器双桥式主电路包括第一桥式电路、第二桥式电路和输出端并联电感电路；其中，第一桥式电路包括第一桥臂单元和第二桥臂单元；其中第一桥臂单元包括第一 MOSFET管S1，第一二极管D1 ;所述第二桥臂单元包括第一 MOSFET管S2,第二二极管D2 ;其中第一 MOSFET管S1源极与第一二极管D1阴极相连，第二 MOSFET管S2漏极与第二二极管D2阳极相连；第一 MOSFET管S1漏极、第二二极管D2阴极分别与直流电源正极相连，第二 MOSFET管S2源极、第一二极管D1阳极分别与直流电源负极相连；所述第二桥式电路包括第三桥臂单元和第四桥臂单元；其中第三桥臂单元包括第三MOSFET管S3,第三二极管D3 ;所述第四桥臂单元包括第四MOSFET管S4，第四二极管D4 ;其中第三MOSFET管S3源极与第三二极管D3阴极相连，第四MOSFET管S4漏极与第四二极管D4阳极相连；第三MOSFET管S3漏极、第四二极管D4阴极分别与直流电源正极相连，第四MOSFET管S4源极、第三二极管D3阳极分别与直流电源负极相连。所述输出端并联电感电路包括第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第四电感L4 ；其中，第一电感L1的一端、第二电感L2的一端相连作为开关功率放大器主电路的正输出端，与负载正输入端相连；第一电感1^的另一端与第一桥臂单元的中点相连，第二电感L2的另一端与第二桥臂单元的中点相连；第三电感L3的一端、第四电感L4的一端相连作为开关功率放大器主电路的负输出端，与负载负输入端相连；第三电感1^3的另一端与第三桥臂单兀的中点相连，第四电感L4的另一端与第四桥臂单元的中点相连。进一步的，上述半桥开关功率放大器的主电路输出端电感电路中第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3和第四电感L4的电感值相同；第一桥式电路、第二桥式电路和输出端并联电感电路的连接方式可以互换。本技术结构简单，使用方便，与现有技术相比具有以下优点(I)相对于传统的开关功率放大器，无桥臂直通的危险，可靠性高。(2)在开关的转换期间无须设置延迟时间，输出信号保真度高。(3)与传统的滞环控制比较，单周控制频率固定，在工程设计上便于输出滤波器设计。(4)使用电流传感器减少，会降低成本，易于小型化。附图说明以下结合附图和实施例对本技术进一步说明。图1是本技术的双降压式半桥开关功率放大器结构原理图。图2是本技术的双降压式全桥开关功率放大器结构原理图。图3是本技术的双降压式全桥开关功率放大器工作模态图。图4是本技术的双降压式半桥开关功率放大器工作模态图。图5是本技术仿真输出波形(应用于控制信号为sin (1000 Jit)，放大器的增益为10)。图6是本技术仿真输出波形谐波含量分析(应用于控制信号为sin(1000 Jit)，放大器的增益为10)。具体实施方式以下结合附图对本技术作进一步的描述。实施例1附图1是本技术的双降压式半桥开关功率放大器结构原理图。由功率开关管和二极管组成的桥式主电路，用于放大输入信号的功率；输出检测运算电路把需要的输出信号检测出来，输入单周控制器；单周控制器将控制信号转换为脉宽调制信号。驱动电路将脉宽调制信号放大并通过逻辑运算驱动主电路开关管。如图1所示，开关功率放大器主电路包括第一桥臂单元、第二桥臂单元和输出端并联双电感三部分；并联双电感一端与负载相连，另一端分别与第一桥臂单元、第二桥臂单元中点相连。如图3所示，开关功率放大器的半周期工作状态可分为4个模态工作模态1:此时S1开通，S2, D1, D2关断。L2上的电流L = 0，此时L1上的电流iL1线性增大；工作模态I1:此时S1, S2, D2关断由于电感电流iu>0，D1将导通续流，电感L1上的电流iL1线性减小;工作模态II1:开关管本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双降压式半桥开关功率放大器，所述开关功率放大器包括:由功率开关管和二极管组成的桥式主电路，用于放大输入信号的功率；输出检测运算电路，用于把需要的输出信号检测出来，并输入单周控制器；单周控制器，用于将控制信号转换为脉宽调制信号；驱动电路，用于将脉宽调制信号驱动主电路开关管；其特征在于：所述开关功率放大器主电路输出端外接负载，输出检测运算电路输入端与主电路输出端连接，单周控制器输入端与输出检测运算电路输出端连接，驱动电路输入端与单周控制器输出端连接，驱动电路输出端与主电路开关管连接。

【技术特征摘要】
1.一种双降压式半桥开关功率放大器，所述开关功率放大器包括由功率开关管和二极管组成的桥式主电路，用于放大输入信号的功率；输出检测运算电路，用于把需要的输出信号检测出来，并输入单周控制器；单周控制器，用于将控制信号转换为脉宽调制信号；驱动电路，用于将脉宽调制信号驱动主电路开关管；其特征在于所述开关功率放大器主电路输出端外接负载，输出检测运算电路输入端与主电路输出端连接，单周控制器输入端与输出检测运算电路输出端连接，驱动电路输入端与单周控制器输出端连接，驱动电路输出端与主电路开关管连接。2.根据权利要求1所述的双降压式半桥开关功率放大器，其特征在于所述开关功率放大器主电路包括第一桥臂单元、第二桥臂单元和输出端并联双电感；其中，第一桥臂单元包括第一 MOSFET管S1，第一二极管D1 ;所述第二桥臂单元包括第一 MOSFET管S2,第二二极管D2 ;其中第一 MOSFET管S1源极与第一二极管D1阴极相连，第二 MOSFET管S2漏极与第二二极管D2阳极相连；第一 MOSFET管S1漏极、第二二极管D2阴极分别与直流电源正极相连，第二 MOSFET管S2源极、第一二极管D1阳极分别与直流电源负极相连； 所述输出端并联双电感包括第一电感L1、第二电感L2 ;其中第一电感L1的一端、第二电感L2的一端相连作为开关功率放大器主电路的正输出端,与负载相连；第一电感1^的另一端与第一桥臂单元的中点相连，第二电感L2的另一端与第二桥臂单元的中点相连。3.一种双降压式全桥开关功率放大器，所述开关功率放大器包括由功率开关管和二极管组成的双桥式主电路，用于放大输入信号的功率；输出检测运算电路，用于把需要的输出信号检测出来，并输入单周控制器；单周控制器，用于将控制信号转换为脉宽调制信号，驱动电路，用于将脉宽调制信号驱动双桥式主电路开关管；其特征在于所述开关功率放大器主电路输出端外接负载，输出检测运算电路输入端...

【专利技术属性】
技术研发人员：庹元科，
申请(专利权)人：庹元科，
类型：实用新型
国别省市：