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E类功率放大器设计

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E 类功率放大器设计艾伦苦 G3NYK,迈克普罗伯特 GW4HXO和 Finbar 奥康纳 EI0CF已经有许多试图挤进了一个最佳的效率射频功率放大器进行不同的配置 E 类是 ' 开关 ' 放大器的形式, patened 由 Nathan 索卡尔WA1HQC周围一千九百七十六英寸 我第一次看到它在设计电子所述于 1977 年 作为一个业余爱好者, NAT是一个非常实际的人的文章介绍了测试电路,可以很容易地从实验室组装部件,然后测量虽然成分改变 我当时的兴趣不大,但被束之高阁的文章,直到我曾试图修改一个非常小的成功为 73kHz 音频放大器 我挖了旧的文章,读了好几遍 它没有提供任何有关从哪里开始从一个新的设计,虽然它给了关键元器件的计算值的优化方程的数目指导 我开始通过把电子表格的公式, 并试图用一些数字来看看有什么改变了电源,供电电压和负载 因此我认为我获得了该电路的感觉,制定了通过诉讼程序设计一个 ' 配方 '下面的说明是一个试点工作的结果,绝不添加到已获得足够的 NAT和弗雷德拉布多篇论文涵盖理论我的目的是试图制定一个简单的路由到中等功率 136kHz 功率放大器,这将是相对温和。

我指的是由良性电路,没有一个场效应管贪得无厌的胃口 低频反射的 RSGB已进行的故事不时爆炸场效应管的时间和复杂的保护电路来绕过这个问题 我天真的想法是,这是一个开关打开或关闭应成为电路的基础上,采用单端设计,以避免“交叉耦合振荡器效应” 这似乎有些 LFers 已经对 E 类边缘打,但没有与电路资料,而且似乎他们真的不知道它是如何工作和如何设置它 不像我们所熟悉的许多功率放大器,你不能只是增加或减少其上的负荷变化从一个 E 类功率放大器的力量 首先重要的是要明白的是,一个 E 类功率放大器是为特定的输出功率设计的,它只会在这个 ' 设计 ' 功率效率点击这里下载 Excel 工作表 http://www.alan.melia.btinternet.co.uk/download/classe.zip;..设计过程1 选择一个电源电压( Vdd) 这就决定的 VDD(最大值)的约 3.5 倍,在 Vdd的场效应管3 选择目标功率水平;..-------- 这就决定了 C1 的最佳值,最佳负载阻抗4 确定从 Excel 工作表中的 C2 和 L2 的价值Nat 的原始文件没有给予指导,但他后来 QEX文件建议,该扼流圈 L1 的并不重要,但它应该有一个电抗至少 30 倍的最佳负载阻抗电感。

这意味着在 136kHz 左右的 500uH最低 我一直在使用的 5mH呛,因为我想在 73kHz 运作良好 此外,我怀疑大呛会给一个 ' 软 ' 键控上升时间现在对一些具体细节 在 E 类的一点是,有浪费比其他的 RDS的 IDSS * (上)没有权力 这是实现由串联电路 C2L2 由于 C2 的将须从高压脉冲电容器额定标准值的注册必须有一些初始设置二级调整你会看到一列在工作表中,计算了L2C2谐振频率,并可能有点惊讶地看到,它从驱动频率不同这是因为这个电路是不是一个调谐电路在136kHz 提取的权力这是一个 ' 飞轮的电路,以确保正确的电压波形产生于在场效应管FET的漏极 ' 关闭 ' 期间的一部分 为最大效率驱动波形应该是一个幅度约10volts 50:50 方波(见戴夫 G3YXM的 PA和戴夫 G0MRFs设计的驱动电路) 删除接近地面上的关闭时间该电路匹配 50 欧姆的铁氧体变压器的原则进行的铁氧体变压器拇指是使绕组的至少三次的阻抗这是美联储从(空载),电抗因此,如果最佳负载阻抗 'R' 是由为 10欧姆表给出了初级电感应该是 10 * 3 / 2 *圆周率 * 楼 因为我们只是在一个狭窄的频率范围有兴趣,我已经使用5 次而不是 3 倍。

这使得第二水龙头有点细,并使其更容易找到的最大功率的立场该设置程序的重要组成部分,是监察流失在示波器上的波形由于 FET开关关闭电流 maintaned 的呛,并开始流入电容C1 由于电容 C1 开始收费,以电流流过负载通过串联电路C2L2 之后,在 C1上的电压达到约3 倍的电源电压,负载消耗柯伦从C1 的电压开始下降 为了达到最高效率应该在C1上的电压下降到零的场效应管再次开启的时间这确保了场效应管没有在这个周期点浪费放电C1.Any 由场效应管放电不会产生任何负载的 RF功率 它更比电压的波形斜率,复杂的也应扁平化,达到了一种' 软着陆' 零伏 这样的条件下,将产生最高的效率这个波形,以及它如何在C1 和 C2和 L2 中描述取决于 QEX文章 Jan.Feb 2001页 9E类射频功率放大器”由 Nathan 索卡尔俺都已经达到了 190 瓦直流输入使用一个单一的IRF640 这是一种廉价的 TO220封装器件( 38 个 5 安培伏特) 175 瓦 驱动器尚未键长,但似乎没有场效应管遇险任何迹象表明,尽管一个非常小的散热片该 IRF640 是 200volt 设备供应的限制,因此绝对是关于55volts 。

迈克 GW4HXO也达到类似的水平,是构建双(平行)场效应管300 一个相当大的散热片瓦版本Finbar EI0CF公司采用了不同的配置, 但已取得的效率, 我们认为在约530 瓦,权力,允许射频电表 inacuracies 必须超过 90% Finbar 使用两个 500volt;..IRFP 设备(更好的散热 ... 更贵)和高达90 伏的电源电压 他还使用范围的痕迹 FET漏极波形优化设置,尽管一个完全不同的反应网络 迈克和我的实验已经进行,但 Finbar 已成为唯一的空中发射了 500 瓦的假负载了 ? (我不认为他有一个假负载,大 .....这个问题一个可喜的事情是,我们都已经失去了在这些实验中单FET 最糟糕的情况可能是负载短路,任何其他条件似乎可以降低由场效应管得出的权力 即使是非常低负载阻抗电路似乎有些潮湿它似乎令人生畏有附加到TX 的所有时间范围 这实在是只需要在成立的初期阶段 一旦电路设置正确的元件值巴勒斯坦权力机构可以直接接通和键控如果有必要来调整天线 电源电压可以降低,这确实让分,但并提供最佳效率,以及降低功耗该 PA元件 C1的 C2和 L2 和变压器抽头不应改变,但目前的装载线圈应调整最大天线 。

** 此外 7/2/02 约翰 SM6LKM建议,这是不太正确的调整最大的一类 - E的阶段,最大输出功率不配合的最大电流效率状态另一种方法是使用一桥如由吉姆在低频实验者手册M0BMU所述调整天线到真正的电阻匹配另一个 aternative 是使用简单的变压器的桥梁,调整天线调谐第一眼看到 我的测量天线页 **如果采用这种天线匹配应调整目前的变压器50 欧姆次要的 随后的供应可能被切换到全电压和巴勒斯坦权力机构键入如果 Q约10 人的 ' 飞轮的电路中使用的值(见工作表)巴勒斯坦权力机构将不再需要横跨整个adustment 136khz 乐队 它可能会转 C1和 C2和使用相同的线圈 L2(目前存在的自来水)使用73 千赫以及巴勒斯坦权力机构(至少这就是我希望)有一则关于 E 类及其变种书面很多 这是正确的使用成调频和数字微波频段发送阶段我刚才 6 篇论文,它们是在数学 ' 花体 ' 覆盖幸运的是我们并不需要能够理解使用数学概念!我最近还采用了所谓的 SIMetrix 仿真程序(从 NewberryTech 免费下载)来绘制不同的电路值波形,并发现了这个非常有启发性。

附属物人们会想到一个方波驱动器与功率放大器是可怕的谐波脏, E 类阶段则不是 如果我们用一个设计 Q的 8 至 10 输出波形只有约 1%的谐波失真,当设置正确 我认为这是由于飞轮的优化调整电路 我和一个高 Q低频天线相信,这几乎使进一步过滤不必要的 我需要做的分析之前,我会站在这一断言更多的工作,虽然下面的图表是产生于模拟器的 SIMetrix 第一个显示的漏电压和漏太少的 L2 电感电流 注意:当前大穗的场效应管 discarges C 处 尚未达到零伏,场效应管接通;..第二个图形显示在 L2 电感太少的结果 负载电流较高,但存在着在一个宽高的场效应管的电流尖峰浪费在接通 这仅仅是加热电流尖峰的场效应管 还要注意电压波形没有达到零增长,是由当时的 FET开关再次打开 目前在 C1的约 80 伏特的 FET的排放最后的图表显示,在接近最优的情况 还有一个小尖峰在动开关上,但电压波形下降到零,几乎夷为平地了 虽然 NAT监测表明在他 1977 年第场效应管的电流,它似乎是只需要监测的漏极电压 调整是相当关键的,但是你知道什么时候是正确的该地块下面是一个在漏极(绿色),显示配置文件是平坦的,但梯度(斜率)波形的波形放大版本不为零时, FET开关上。

这是为小电流瞬时 * 蓝色的原因)和一些损失 此图制作晚于上述,不得为完全相同的元件值,因此不同的电流和电压表。

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