PDA

Просмотр полной версии : Мостовые усилители мощности



UN7RX
12.12.2007, 18:25
Еще раз хочу обратиться к людям, которые меня обвиняют (кто в арифметике, кто в плагиате, кто – просто так – от скуки): нельзя сравнивать выходную мощность и КПД из datasheet на транзистор с выходной мощностью и КПД двухтактного транзисторного каскада. Как говорят в Одессе : это две большие разницы. Допустим максимальная амплитуда сигнала на нагрузке (однотактный каскад), равна U1. Теперь, допустим, что этот же транзистор обеспечит на нагрузке ту же самую амплитуду, но только в одном полупериоде. А второй транзистор (каскад же - ДВУХТАКТНЫЙ) обеспечит такое же значение напряжения, но в другом полупериоде. В итоге – амплитудное значение напряжения на нагрузке увеличится вдвое – и будет 2U1, а мощность – вчетверо.

Я не зря привел это высказывание RU3BT, которое он сделал в своей статье об усилителе мощностью 600 Вт.
http://www.cqham.ru/pa71_38.htm

Применив два транзистора с паспортной мощностью 250Вт каждый и получив удвоенную мощность (что вполне нормально для ДВУХТАКТНОЙ схемы) он по-своему трактовал откуда и как эта мощность исходит. Заявляя что в двухтактном усилителе амплитуда на нагрузке увеличивается вдвое и оттого мощность растет вчетверо, он вызвал бурную дискуссию порой выходящую далеко за рамки этики. Что, подозреваю и стало причиной удаления этих комментариев.
Самое интересное, что он был прав и не прав одновременно.

Что такое двухтактный усилитель мощности? По сути, это обычная противофазная схема сложения мощности. Но увы, здесь, мы не имеем противофазного удвоения амплитуды сигнала.
Давайте взглянем на график напряжения на нагрузке типового двухтактного усилителя:
http://i040.radikal.ru/0712/51/ce5dcafae792t.jpg (http://radikal.ru/F/i040.radikal.ru/0712/51/ce5dcafae792.gif.htm l)

Мы видим удвоенную амплитуду напряжения на нагрузке, но вот беда - эти противофазные размахи напряжения не совпадают по времени. Два транзистора, входящие в состав усилителя, по очереди усиливают полупериоды сигнала, каждый - свой полупериод. Не будем забывать - транзистор открывается напряжением одной полярности. Поэтому, мы и имеем всего лишь удвоение (простое сложение) мощности.

Но откуда то Сергей (RU3BT) взял это учетверение? :)

Те, кто занимался (или занимается) усилителями мощности звуковой частоты, наверняка знает, что в звукотехнике еще с 70-х, особенно в зарубежных конструкциях широко использовались усилители мощности
собранные по мостовой схеме.
http://i010.radikal.ru/0712/12/54374f1d1606t.jpg (http://radikal.ru/F/i010.radikal.ru/0712/12/54374f1d1606.gif.htm l)
Вот они то, действительно позволяют получить УЧЕТВЕРЕННУЮ мощность сигнала, за счет УДВОЕННОЙ амплитуды, поскольку каждый полупериод усиливается ОДНОВРЕМЕННО в каждом из усилителей в противофазе и подается в нагрузку в ОДИН момент времени:
http://i004.radikal.ru/0712/0f/fd50fda0784bt.jpg (http://radikal.ru/F/i004.radikal.ru/0712/0f/fd50fda0784b.gif.htm l)

Лично мне встречалась всего одна схема такой полностью законченной радиолюбительской разработки, это УМ на 200Вт, на КТ930, Н.Журавлева (UA3ICV) опубликованная в журнале "Радиолюбитель". И хотя автор снимает с нее 200 Вт, заменив транзисторы на КТ931(для возможностей по току) эта схема спокойно отдаст 400 Вт.

Собственно вопрос - у кого есть подобные РАБОЧИЕ наработки?

KOLHOZNIK
12.12.2007, 19:47
В двухтактном трансформаторном усилителе напряжение на первичной обмотке в два раза больше, но допустимый максимальный ток через транзистор остаётся тем же и выходной трансформатор приходиться выполнять так, чтобы приведённое к колекторам сопротивление нагрузки было в два раза больше, в итоге на выходе получаем в два раза большую мощность.
Если покласть на предельные параметры и надёжность, то можно пытаться получить хоть удесятерённую мощность.

Vadim
12.12.2007, 22:33
Уважаемый Роберт!

Вы напрасно пытаетесь анализировать однотактные, двухтактные и мостовые схемы усилителей. (низкочастотные или высокочастотные - не суть важно!).
Это уже сделали до Вас! :-) Все описано в учебниках по радиопередающим устройствам.
Суть заключается в том, что выходная мощность и КПД (а также рассеиваемая мощность на транзисторе) зависят от УГЛА ОТСЕЧКИ (формы импульса на коллекторе).
Крайними случаями является режим "А" - при котором транзистор все время находится в активном режиме (на нем рассеивается часть мощности), при этом КПД < 50% и импульсный режим, при котором транзистор переходит из открытого в закрытое состояние, если считать, что это происходит мгновенно, то КПД стремится к 100%!
Между этими двумя режимами находятся все остальные режимы "АВ", "В", "С", "D" и т.д. В РПУ принято говорить об угле отсечки, например режим В - это 90 градусов.
В свое время академик Берг расчитал коэффициенты (названные его именем), которые описывают долю постоянного тока, 1 гармоники, 2-ой и т.д. По этим коэффициентам и расчитывается КПД, выходная мощность и т.д.
Что отсюда следует? Что КПД может быть равным от нуля до 100%! Реально до 95-98%! То есть транзистор, рассеивающий 10вт может "выдать" до 200вт выходной мощности! :-) И такие схемы есть... Конечно, при этом серьезно усложняется фильтрующая система, но например для передатчика, работающего на одной частоте - это не плохой вариант!
А двухтактная схема или мостовая говорит лишь о том, что суммарная мощность равна СУММЕ двух, четырех транзисторов, количество которых может быть любым! Например 6, 8 и даже 3 или 5! :-). Кстати, режим "В", например, может быть реализован и в однотактной схеме, так же как в двухтактной может быть ЛЮБОЙ режим А,В и т.д.
Ну и в заключение: КПД, выходная мощность - являются "дополнительными" справочными данными для транзистора, в то время, как допустимая рассеиваемая мощность является ОСНОВНЫМ параметром. Так вот КПД и выходная мощность подразумевают КОНКРЕТНУЮ схему измерения этих параметров (частота, схема, режим и т.д), поэтому, например, один и тот же транзистор на более высокой частоте имеет более низкий КПД и мощность, чем на более низкой!
Еще раз рекомендую внимательно заглянуть в учебник по передатчикам для ВУЗов - там все это более подробно, но "к сожалению" с "кучей формул" :crazy:

UN7RX
12.12.2007, 23:04
Вы напрасно пытаетесь анализировать однотактные, двухтактные и мостовые схемы усилителей. (низкочастотные или высокочастотные - не суть важно!).
Напрасно даже мухи не летают. :wink: Где я утверждал, что КПД каскада не влияет на его энергетические показатели, в каком месте?
Или о режимах?

Речь о том, что получается в равных условиях в простом двухтактном каскаде и при мостовой схеме - с точки зрения получения заданной мощности мощности.

Вы хотите сказать, что двухтактный усилитель состоящий из 4-х транзисторов (по 2 в плече) и мостовой усилитель, при одинаковых токах и напряжении питания активных элементов, дают на выходе одинаковую мощность?

При мостовой схеме не получается снижения требований к используемым транзисторам?

Тогда, исходя их этого, Сергея должно было получиться не 500 Вт (как видно из снимка), а полный киловатт... :roll:

Vadim
12.12.2007, 23:21
Уважаемый Роберт!

Все что Вы имеете в виду про выигрыш мостовой схемы по сравнению с двухтактной имеет место только для УНЧ, нагруженной НЕПОСРЕДСТВЕННО на динамики! :-), если же говорить о ТРАНСФОРМАТОРНОЙ схеме с ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ питанием (при этом на КАЖДЫЙ транзистор подается питание полностью, а не половина...), то мостовая схема и двухтактная с точки зрения мощности равноценны!!!

На ВЧ усилители строятся в большинстве случаев с трансформаторной связью (П-контур тоже является трансформатором), поэтому для ВЧ мостовая схема вряд ли имеет в этом смысле преимущества...

ex RL7/ A-Ata
27.01.2008, 00:53
Интересная тема.Прошу знатоков о продолжении.

AlexanderT
27.01.2008, 01:26
А при крайне низком напряжении питания и безтрансформаторной нагрузке,мостовая схема отдаёт меньшую мощность по сравнению с обычной-двухтактной!
Из за двойного падения напряжения на переходах транзисторов (полевые упускаем).

ex RL7/ A-Ata
27.01.2008, 01:39
А при крайне низком напряжении питания и безтрансформаторной нагрузкеНепонятно , "безтрансформаторная нагр."имеется в виду в УНЧ?

AlexanderT
28.01.2008, 00:43
Не обязательно УНЧ хоть УПТ,а на полевых транзисторах уже намного лучше!

ex RL7/ A-Ata
28.01.2008, 11:51
Посмотреть бы практические схемы,можно из учебников.

ex RL7/ A-Ata
29.01.2008, 15:01
Мостовые ус.В транзисторном трансы Тр и Тр1 это одно целое,обмотки разнесены для удобства начертания .У кого какие ещё варианты? В схеме на лампах при высоком анодном нап.есть риск пробоя между катодом и накалом.

Джек
05.02.2008, 20:05
Мостовые ус.В транзисторном трансы Тр и Тр1 это одно целое,обмотки разнесены для удобства начертания .У кого какие ещё варианты? В схеме на лампах при высоком анодном нап.есть риск пробоя между катодом и накалом.

Существуют схемы, где питание на усилительные приборы подаётся полностью, а мостовая схема работает только для усиливаемого сигнала. Немного поработав мозгами можно использовать для КВ. Хотя количество радиоэлементов будет тем же, что и в уже обкатанных схемах сложения мощности нескольких модулей.

R0SBD
02.10.2013, 04:53
Решил напомнить об этой схеме уважаемого Журавлева. http://ra3ggi.qrz.ru/TR/960732.htm Попробовал я собрать этот усилитель. Чтобы не быть голословным привожу фото усилителя. правда без выходной части, она у меня собиралась на отдельной платке, тоже мог бы сфотать, но к настоящему времени я ее уже разобрал. На ней все трансы делались из ферритовых трубок от мониторных шнуров компов. Итак я запитывал от импульсника 27,2 вольта. На 1,9 мгц я получил размах от пик до пик 200 вольт. Ток потребления был да 13 ампер где-то всего усилителя. Но это получается 100 ватт, никак не обещанных 200 ватт. Далее при перестройке по частоте от гсс выше, что-то вошло в самовозбуд, и у меня вылетели 2 транзистора. Именно те , как оказалось, у которых h12 был выше при предварительном отборе тразисторов. Затем я поставил еще одну 4-ку транзисторов, опять вылетела пара, на этот раз те транзисторы, у которых была утечка при прозвонке в обратной проводимости по переходам (в мощных тарзисторах таких попадается даже более 50% из коробки), т.е. идеальных без утечек мощных транзюков совсем мало в партии, даже не паянных... Далее я опыты с этим усилком прекратил. Списывался с автором, он мне даже фото выслал своего варианта усилителя. Токи покоя, кстати, у кт930б ,по схеме, 100 ма на пару. Думаю надо было ставить все 500 ма на пару, может тогда бы смог получить большую мощность на выходе. Почему написал об отрицательном опыте? Ну во первых жалко 4-х спаленных транзисторов, во вторых отриц. опыт, тоже как известно опыт. Что интересно, у спаленнх транзисторов вылетали переходы база-эмиттер, думаю это из-за того что не совсем удачна схема выходного каскада. Надо бы здесь применить резисторы с базы на корпус - эмиттер, тогда думаю эти переходы бы у транзюков не вылетали бы.. Здесь появляется на форуме сам автор иногда, может он что добавит в тему. Ну и интересно послушать мнения о схемотехнике этого усилителя, плюсах и минусах, от опытных товарищей типа ur5frr, rk4ci, ra3wdk .. Кстати, потом вычитал на форумах, что кт930б желательно пользовать при напряжении не превышающем 20 вольт, но это я увидел опосля своих опытов. У меня блок питания с защитой по току , а вот alc или что-то подобное усилку не делал, тк.к проверял при нагрузке 50 ом. Мое мнение о кт930б, этот транзистор только на укв можно использовать, и то тоже видимо весьма осторожно...

Игорь 1967
02.10.2013, 07:55
Мое мнение о кт930б, этот транзистор только на укв можно использовать, и то тоже видимо весьма осторожно...
Не от хорошей жизни на тот момент пытались делать на этих транзисторах линейные КВ усилители. UT2FW в своё время сделал правильные выводы, и доступно это всё описал. А Вы снова на эти грабли наступаете....

UR5ZQV
02.10.2013, 09:05
андрей1958,
Решил напомнить об этой схеме уважаемого Журавлева. http://ra3ggi.qrz.ru/TR/960732.htm (http://ra3ggi.qrz.ru/TR/960732.htm)
Так это классическая схема сложения мощностей с развязкой и балластными резисторами R24, R29. А вот базовый переход горел правильно, заброс напряжения на базу через емкость коллектор- база. Лечиться действительно резистором база-эммитер. Расчет по справочнику Бунина или т.п.

RK4CI
02.10.2013, 09:12
Итак я запитывал от импульсника 27,2 вольта. На 1,9 мгц я получил размах от пик до пик 200 вольт. Ток потребления был да 13 ампер где-то всего усилителя. Но это получается 100 ватт, никак не обещанных 200 ватт.
Сама схема выглядит достаточно стандартной. Те 100 ватт, что вы с неё получили, это и есть её максимум, конечно, при данном способе снятия нагрузки. Правда, эта мощность должна отдаваться при общем токе не более 7 А. Неудачу, конечно относительную, можно списать именно на запутанность, в плане исполнения трансформаторов, а затем их включения в схему. И то, если бы вы не пытались выдавить с них обещанные 200 ватт, вполне возможно все заработало бы вполне надёжно. Возможно, автор имел ввиду 200 ватт пиковых...

R0SBD
02.10.2013, 10:12
И эта схемотехника, когда не ставят резистор с базы на эмитер встречается довольно часто. Делал усилок на кт920б от дружбы, в соответствующей теме здесь можете глянуть, по этой же причине спалил два кт920б, а именно опять у них пробился переход база-эммитер. А поставил бы резисторы, все было бы цело, этих бы горе конструкторов за одно место... Вот что Тарасов пишет про эти резисторы, это R15, R18 в его статье в ж. Радиохобби, №4 1999 год, стр.27.

Добавлено через 43 минут(ы):

Да у Тарасова перепечатка с Бунина. У меня есть справочник под ред. Горюнова "полупроводниковые приборы: транзисторы, справочник" 1982 год . там на стр. 734, где указаны данные на кт930 , написано, что эти транзисторы можно "использовать в режимах А, АВ, В при условии, что рабочая точка находится в области максимальных режимов" (цитата). Короче я понимаю так, что токи покоя им надо было ставить по 0,5-1 амперу на транзистор , а никак не 0,050 ампера, как у Журавлева. И второе, обезопасить от пробоя переход база-эммитер, устанавливать резисторы, щас по формуле из книги Бунина поссчитал, у меня получилось, для кт930б резистор должен быть 10 ом, с базы на эммитер. Тогда бы я получил от усилка поболее 100 ватт думаю, и транзисторы не попалил, почем зря. Ну как говориться сильны задним умом, как всегда. Щас уже повторять ничего не буду, транзисторов мало осталось таких, да и все , у которых были близкие h12 (коэфф-т усиления по току базы) попалил, остались с большим разбросом h12 транзюки... Жаль конечно, если бы все это знать заранее, была бы другая песня...

RK4CI
02.10.2013, 10:37
Тогда бы я получил от усилка поболее 100 ватт думаю, и транзисторы не попалил, почем зря.
Поболее 100 ват вы вряд ли бы получили. Просто не способен данный УМ обеспечить на нагрузке более 100 вольт пикового напряжения. А насчёт резисторов вы правы. Если на ВЧ диапазонах хоть какую то защиту от обратного напряжения могут обеспечить собственные внутренние емкостя транзистора, то на НЧ диапазонах без резисторов база/эмиттер не обойтись. И те кто достаточно долго занимается транзисторными УМ добавили бы их в схему просто "на автомате". Ну есть опечатки в схеме, да и ошибки при рисовании вполне возможны...

Так это классическая схема сложения мощностей с развязкой и балластными резисторами R24, R29.

Ну да, только здесь трансформаторы по входу и выходу выполнены на общих трансформаторах. Ещё бы и симметрирующие в цепях коллекторов объединить, и будет просто параллельное включение. По ВЧ конечно. А здесь, конечно, честнее было бы применить раздельные трансформаторы по входу и выходу... Но это были бы уже два отдельных двухтактных каскада, со сложением мощностей. А здесь мостовой... Хотя, называть можно как хочешь.

UV5EVY
02.10.2013, 10:39
Ну как говориться сильны задним умом, как всегда. Щас уже повторять ничего не буду, транзисторов мало осталось таких, да и все , у которых были близкие h12 (коэфф-т усиления по току базы) попалил, остались с большим разбросом h12 транзюки... Жаль конечно, если бы все это знать заранее, была бы другая песня...
Андрей,-Вы ведь грамотный человек ,проявляйте всегда свое видение схемотехники,не нужно почти никогда копировать 1 к 1 му чужую схемотехнику. Тем более устаревшую. Ее авторы тоже учились и наверняка набивали лбы... По теме ,-я лично в это место кроме резисторов Б-Э ставлю параллельно им диоды КД510 по парочке в параллель ,катодами к базе анодами к эммитерам.(в обратном смещении). Вообще экспериментируя в свое время с КТ930 ми на КВ ,потом выкинул их и поставив на это место КТ957 ,...-эти показались мне "просто волшебными" по сравнению с 930, 960 ...итд. -ну не для линейных усилителей они.