E類功率放大器設(shè)計說明

1、.E 類功率放大器設(shè)計艾倫苦 G3NYK，邁克普羅伯特 GW4HXO 和 Finbar 奧康納 EI0CF已經(jīng)有許多試圖擠進了一個最佳的效率射頻功率放大器進行不同的配置。E 類是 ' 開關(guān) '放大器的形式 ， patened 由 Nathan 索卡爾WA1HQC 周圍一千九百七十六英寸我第一次看到它在設(shè)計電子所述于1977 年 。 作為一個業(yè)余愛好者 ， NAT 是一個非常實際的人的文章介紹了測試電路 ，可以很容易地從實驗室組裝部件，然后測量雖然成分改變 。 我當(dāng)時的興趣不大 ，但被束之高閣的文章 ，直到我曾試圖修改一個非常小的成功為73kHz 音頻放大器 。 我挖了舊的文章

2、，讀了好幾遍 。 它沒有提供任何有關(guān)從哪里開始從一個新的設(shè)計，雖然它給了關(guān)鍵元器件的計算值的優(yōu)化方程的數(shù)目指導(dǎo)。 我開始通過把電子表格的公式，并試圖用一些數(shù)字來看看有什么改變了電源 ，供電電壓和負(fù)載 。 因此我認(rèn)為我獲得了該電路的感覺，制定了通過訴訟程序設(shè)計一個'配方 '下面的說明是一個試點工作的結(jié)果，絕不添加到已獲得足夠的NAT 和弗雷德拉布多篇論文涵蓋理論。我的目的是試圖制定一個簡單的路由到中等功率136kHz 功率放大器 ，這將是相對溫和 。 我指的是由良性電路 ，沒有一個場效應(yīng)管貪得無厭的胃口 。 低頻反射的 RSGB已進行的故事不時爆炸場效應(yīng)管的時間和復(fù)雜的保護電路來

3、繞過這個問題。 我天真的想法是 ，這.專業(yè)資料 .是一個開關(guān)打開或關(guān)閉應(yīng)成為電路的基礎(chǔ)上，采用單端設(shè)計 ，以避免 “交叉耦合振蕩器效應(yīng) ”。這似乎有些 LFers 已經(jīng)對 E 類邊緣打 ，但沒有與電路資料 ，而且似乎他們真的不知道它是如何工作和如何設(shè)置它。 不像我們所熟悉的許多功率放大器，你不能只是增加或減少其上的負(fù)荷變化從一個E 類功率放大器的力量 。 首先重要的是要明白的是，一個 E 類功率放大器是為特定的輸出功率設(shè)計的，它只會在這個 '設(shè)計 '功率效率 。點擊這里下載 Excel 工作表.專業(yè)資料 .設(shè)計過程1。 選擇一個電源電壓 （Vdd ）。2。 這就決定的 VDD（

4、最大值）的約 3.5 倍，在 Vdd 的場效應(yīng)管.專業(yè)資料 .3。 選擇目標(biāo)功率水平-這就決定了 C1 的最佳值 ，最佳負(fù)載阻抗4。 確定從 Excel 工作表中的 C2 和 L2 的價值Nat 的原始文件沒有給予指導(dǎo)，但他后來 QEX 文件建議 ，該扼流圈 L1 的并不重要 ，但它應(yīng)該有一個電抗至少30 倍的最佳負(fù)載阻抗電感 。 這意味著在 136kHz 左右的 500uH 最低 。 我一直在使用的 5mH 嗆，因為我想在 73kHz 運作良好 。 此外，我懷疑大嗆會給一個 '軟 '鍵控上升時間 ?，F(xiàn)在對一些具體細節(jié) 。 在 E 類的一點是 ，有浪費比其他的 RDS 的 ID

5、SS *（上）沒有權(quán)力 。 這是實現(xiàn)由串聯(lián)電路C2L2。 由于 C2 的將須從高壓脈沖電容器額定標(biāo)準(zhǔn)值的注冊必須有一些初始設(shè)置二級調(diào)整。 你會看到一列在工作表中，計算了 L2C2 諧振頻率 ，并可能有點驚訝地看到 ，它從驅(qū)動頻率不同 。 這是因為這個電路是不是一個調(diào)諧電路在136kHz 提取的權(quán)力 。 這是一個 '飛輪的電路 ，以確保正確的電壓波形產(chǎn)生于在場效應(yīng)管FET的漏極 '關(guān)閉 '期間的一部分 。 為最大效率驅(qū)動波形應(yīng)該是一個幅度約10volts 50:50 方波（見戴夫 G3YXM 的 PA 和戴夫 G0MRFs 設(shè)計的驅(qū)動電路 ）。 刪除接近地面上的關(guān)閉時間。

6、 該電路匹配 50 歐姆的鐵氧體變壓器 。 的原則進行的鐵氧體變壓器拇指是使繞組的至少三次的阻抗這是美聯(lián)儲從（空載），電抗 。 因此，如果最佳負(fù)載阻抗 'R'是由為 10 歐姆表.專業(yè)資料 .給出了初級電感應(yīng)該是10 * 3 / 2 *圓周率 *樓 因為我們只是在一個狹窄的頻率范圍有興趣，我已經(jīng)使用 5 次而不是 3 倍。 這使得第二水龍頭有點細 ，并使其更容易找到的最大功率的立場。該設(shè)置程序的重要組成部分，是監(jiān)察流失在示波器上的波形。 由于 FET 開關(guān)關(guān)閉電流 maintaned 的嗆，并開始流入電容C1。 由于電容 C1 開始收費 ，以電流流過負(fù)載通過串聯(lián)電路C2L2。

7、之后，在 C1 上的電壓達到約3 倍的電源電壓 ，負(fù)載消耗柯倫從C1 的電壓開始下降 。 為了達到最高效率應(yīng)該在C1 上的電壓下降到零的場效應(yīng)管再次開啟的時間。 這確保了場效應(yīng)管沒有在這個周期點浪費放電 C1.Any 由場效應(yīng)管放電不會產(chǎn)生任何負(fù)載的RF 功率 。 它更比電壓的波形斜率 ，復(fù)雜的也應(yīng)扁平化 ，達到了一種 '軟著陸 ' 零伏 。這樣的條件下 ，將產(chǎn)生最高的效率 。 這個波形 ，以及它如何在 C1 和 C2 和 L2 中描述取決于 QEX 文章 Jan.Feb 2001 頁 9?！癊類射頻功率放大器 ”由 Nathan 索卡爾 。俺都已經(jīng)達到了190 瓦直流輸入使用

8、一個單一的IRF640 這是一種廉價的 TO220 封裝器件 （38 個 5 安培伏特 ）175 瓦 。 驅(qū)動器尚未鍵長，但似乎沒有場效應(yīng)管遇險任何跡象表明，盡管一個非常小的散熱片。 該 IRF640 是 200volt 設(shè)備供應(yīng)的限制 ，因此絕對是關(guān)于55volts 。 邁克 GW4HXO 也達到類似的水平 ，是構(gòu)建雙 （平行）場效應(yīng)管 300 一個相當(dāng)大的散熱片瓦版本。Finbar EI0CF 公司采用了不同的配置 ，但已取得的效率 ，我們認(rèn)為在約 530 瓦，權(quán)力，允許射頻電表 inacuracies 必須超過 90。Finbar 使用兩個 500volt.專業(yè)資料 .IRFP設(shè)備（更好

9、的散熱 .更貴）和高達 90 伏的電源電壓 。 他還使用范圍的痕跡FET 漏極波形優(yōu)化設(shè)置 ，盡管一個完全不同的反應(yīng)網(wǎng)絡(luò) 。 邁克和我的實驗已經(jīng)進行，但 Finbar 已成為唯一的空中發(fā)射了500 瓦的假負(fù)載了 ? （我不認(rèn)為他有一個假負(fù)載，大 .這個問題。）一個可喜的事情是 ，我們都已經(jīng)失去了在這些實驗中單FET。 最糟糕的情況可能是負(fù)載短路，任何其他條件似乎可以降低由場效應(yīng)管得出的權(quán)力 。 即使是非常低負(fù)載阻抗電路似乎有些潮濕。 它似乎令人生畏有附加到TX 的所有時間范圍 。 這實在是只需要在成立的初期階段 。 一旦電路設(shè)置正確的元件值。 巴勒斯坦權(quán)力機構(gòu)可以直接接通和鍵控。 如果有必要來

10、調(diào)整天線 。 電源電壓可以降低 ，這確實讓分 ，但并提供最佳效率 ，以及降低功耗 。 該 PA 元件 C1 的 C2 和 L2 和變壓器抽頭不應(yīng)改變 ，但目前的裝載線圈應(yīng)調(diào)整最大天線 。* * 此外 7/2/02 約翰 SM6LKM 建議，這是不太正確的調(diào)整最大的一類- E 的階段，最大輸出功率不配合的最大電流效率狀態(tài)。另一種方法是使用一橋如由吉姆在低頻實驗者手冊M0BMU 所述調(diào)整天線到真正的電阻匹配。 另一個 aternative 是使用簡單的變壓器的橋梁，調(diào)整天線調(diào)諧第一眼看到我的測量天線頁*.專業(yè)資料 .如果采用這種天線匹配應(yīng)調(diào)整目前的變壓器50 歐姆次要的 。 隨后的供應(yīng)可能被切換到

11、全電壓和巴勒斯坦權(quán)力機構(gòu)鍵入。 如果 Q 約10 人的 '飛輪的電路中使用的值 （見工作表 ）巴勒斯坦權(quán)力機構(gòu)將不再需要橫跨整個adustment 136khz樂隊。 它可能會轉(zhuǎn) C1 和 C2和使用相同的線圈L2（目前存在的自來水 ）使用 73 千赫以及巴勒斯坦權(quán)力機構(gòu)（至少這就是我希望 ）有一則關(guān)于 E 類及其變種書面很多 。 這是正確的使用成調(diào)頻和數(shù)字微波頻段發(fā)送階段。 我剛才 6 篇論文，它們是在數(shù)學(xué) '花體 '覆蓋 。幸運的是我們并不需要能夠理解使用數(shù)學(xué)概念！我最近還采用了所謂的SIMetrix 仿真程序 （從 NewberryTech免費下載 ）來繪制不同的

12、電路值波形，并發(fā)現(xiàn)了這個非常有啟發(fā)性。附屬物人們會想到一個方波驅(qū)動器與功率放大器是可怕的諧波臟，E 類階段則不是 。 如果我們用一個設(shè)計Q 的 8 至 10 輸出波形只有約1的諧波失真 ，當(dāng)設(shè)置正確 。 我認(rèn)為這是由于飛輪的優(yōu)化調(diào)整電路。 我和一個高 Q 低頻天線相信 ，這幾乎使進一步過濾不必要的。我需要做的分析之前 ，我會站在這一斷言更多的工作，雖然。.專業(yè)資料 .下面的圖表是產(chǎn)生于模擬器的SIMetrix 。 第一個顯示的漏電壓和漏太少的L2 電感電流 。 注意：當(dāng)前大穗的場效應(yīng)管discarges C 處尚未達到零伏 ，場效應(yīng)管接通.專業(yè)資料 .第二個圖形顯示在L2 電感太少的結(jié)果 。 負(fù)載電流較高 ，但存在著在一個寬高的場效應(yīng)管的電流尖峰浪費在接通。 這僅僅是加熱電流尖峰的場效應(yīng)管 。 還要注意電壓波形沒有達到零增長，是由當(dāng)時的 FET開關(guān)再次打開 。 目前在 C1 的約 80 伏特的 FET的排放。.專業(yè)資料 .最后的圖表顯示 ，在接近最優(yōu)的情況 。 還有一個小尖峰在動開關(guān)上，但電壓波形下降到零 ，幾乎夷為平地了 。 雖然 NAT 監(jiān)