Как можно увеличить энергетическую эффективность оконечных каскадов? Способы повышения эффективности.

Оконечные каскады усиления мощности в режи­мах А и В (АВ) имеют максимальный КПД 50 и 78,54%. Но у реальных усиливаемых колебаний амплитуда редко бывает равна максимальной. Например, радиовещательный звуко­вой сигнал можно считать квазигармоническим, средняя ампли­туда которого около 30% максимальной. В этом случае и КПД усилителя даже в режиме В составляет лишь 24%. Обычно усилитель используется не на полную мощность. Так, регулятор громкости усилителей звуковой частоты (самый массовый тип усилителей) чаще всего устанавливают на малый уровень. При этом КПД пропорционально снижается. Низок КПД мощных уси­лителей постоянного тока, применяемых, например, в устройствах автоматики и различных регуляторах. Повышение КПД усилителей обеспечивает экономию энергии источника питания и уменьшает мощность потерь в транзисторах. Оба эти преимущества взаимно обусловливают друг друга, но ценным является каждое из них. Отсюда, в частности, вытекает повышение надежности, уменьшение общих размеров и материалоемкости усилителя и источника питания. Для всего усилителя КПД в основном определяется его око­нечным каскадом как главным потребителем энергии питания. Основными принципами построения оконечных каскадов с повы­шенным КПД в настоящее время являются применение ключево­го и аналого-дискретного режимов работы транзисторов. В ключевых усилителях транзисторы работают в режиме D, т. е. в качестве ключей. Режим D или ключевой режим работы транзистора, состоит в том, что на его вход подаются прямоугольные импульсы боль­шой амплитуды, полностью отпирающие и запирающие транзис­тор. Последний используется в качестве выключателя или ключа. Он всегда находится в одном из двух крайних состояний: «полно­стью открытом» или «полностью закрытом». В первом из них падение напряжения между выходными электродами транзистора близко к нулю, а во втором - его ток близок к нулю. Поэтому по­тери энергии в транзисторе всегда ничтожно малы. Переброс из одного состояния в другое осуществляется мгновенно. Режим D позволяет получать в усилителях очень высокий КПД. Он ис­пользуется также в каскадах цифровых устройств.

Перейти на усилитель класса D/