Wyniki 1-6 spośród 6 dla zapytania: authorDesc:"Mirosław MIKOŁAJEWSKI"

Wzmacniacz klasy E z regulacją mocy wyjściowej metodą grup impulsów


  Metoda grup impulsów sterowania mocą wyjściową w rezonansowym wzmacniaczu w.cz. klasy E umożliwia regulację mocy w pełnym zakresie, przy zachowaniu wysokiej sprawności energetycznej. W artykule omówiono warunki poprawnej pracy wzmacniacza klasy E w układzie wykorzystującym metodę grup impulsów oraz podano sposób wyznaczenia charakterystyk regulacji napięcia i mocy wyjściowej układu. Otrzymane zależności teoretyczne porównano z rezultatami symulacji wzmacniacza klasy E 150 W/6,78 MHz za pomocą programu LTSpice oraz z wynikami pomiarów układu doświadczalnego. Rezonansowe wzmacniacze i generatory mocy w.cz. znajdują szerokie zastosowanie jako sterowane źródła mocy w.cz. w wielu dziedzinach przemysłu, medycynie oraz radiokomunikacji. Obszar ich zastosowań obejmuje urządzenia przemysłowe do nagrzewania indukcyjnego i dielektrycznego, generatory plazmowe, generatory ultradźwiękowe, urządzenia do diatermii, generatory do elektrochirurgii, nadajniki radiowe, rezonansowe przetwornice napięcia stałego i inne. Jednym z podstawowych zagadnień związanych ze stosowaniem układów mocy w.cz. jest sterowanie mocą wyjściową tak, aby uzyskać pożądaną zależność amplitudy napięcia/prądu lub mocy wyjściowej w funkcji wybranego parametru sygnału sterującego. Ponadto często wymaga się regulacji napięcia lub mocy wyjściowej układu w pełnym zakresie, tzn. od zera do wartości maksymalnej, przy zachowaniu możliwie wysokiej sprawności energetycznej. Wysoka sprawność energetyczna wzmacniacza mocy pozwala bowiem na zredukowanie gabarytów i ciężaru całego urządzenia oraz obniżenie kosztów jego wykonania i eksploatacji. Wśród rezonansowych wzmacniaczy mocy w.cz. kluczowane rezonansowe wzmacniacze mocy klasy DE i klasy E charakteryzują się szczególnie wysoką sprawnością energetyczną, sięgającą nawet 95-98% w praktycznych zastosowaniach [1, 8]. Uzyskanie w tych układach tak wysokiej sprawności energetycznej jest możliwe dzięki rezonansowemu ukształtowaniu p[...]

Analiza transformatorowego wzmacniacza klasy E DOI:10.15199/13.2015.9.2


  Współcześnie, wysokosprawne układy przetwarzające energię znajdują zastosowanie w wielu dziedzinach takich jak systemy zasilania prądem stałym, przemysłowe generatory mocy w.cz., radiokomunikacyjne urządzenia nadawcze, urządzenia zasilające źródła światła i wiele innych. Wśród wielu możliwych rozwiązań układów przetwarzających energię wiele uwagi poświęca się rezonansowym wzmacniaczom (falownikom) klasy E [1-5]. We wzmacniaczach tych dzięki zastosowaniu obwodów rezonansowych kształtujących przebiegi prądów i napięć w kluczach tranzystorowych (kluczowanie ZVS - Zero-Voltage Switching i ZCS - Zero-Current Switching) możliwe jest znaczące ograniczenie strat komutacyjnych i w rezultacie uzyskanie wysokiej sprawności energetycznej oraz dużej częstotliwości pracy układów. Cechy te pozwalają na znaczącą miniaturyzację wzmacniaczy dzięki zredukowaniu gabarytów radiatorów oraz zmniejszeniu wymiarów stosowanych elementów biernych mocy. Ponadto, wysoka sprawność energetyczna wzmacniaczy pozwala na zredukowanie zużycia energii w czasie ich użytkowania, co jest szczególnie istotne w przypadku urządzeń przenośnych z zasilaniem akumulatorowym. Wzmacniacze klasy E są nieustannie doskonalone dzięki czemu poszczególne rozwiązania mogą być lepiej dopasowane do ich zastosowań. Transformatorowy wzmacniacz klasy E jest jednym z możliwych rozwiązań wzmacniacza klasy E przeznaczonym przede wszystkim do urządzeń wymagających izolacji galwanicznej pomiędzy źródłem napięcia zasilającego układ a jego wyjściem. Podstawową zaletą transformatorowego wzmacniacza klasy E jest wyeliminowanie osobnego dławika zasilania i zastąpienie go indukcyjnością uzwojenia pierwotnego transformatora. Ponadto, jak wykazano w [4], zastosowanie we wzmacniaczu transformatora o znaczących indukcyjnościach rozproszenia umożliwia dalsze zredukowanie liczby elementów indukcyjnych w układzie z trzech (dławik zasilania, cewka obwodu rezonansowego, transformator) do jednego [...]

Wzmacniacz klasy E na zakres CB DOI:10.15199/48.2016.09.04

Czytaj za darmo! »

Istotnym problemem utrudniającym zastosowanie wysokosprawnego rezonanasowego wzmacniacza klasy E w technice nadawczej jest konieczność opracowania odpowiednich obwodów wejściowych i wyjściowych wzmacniacza, które zapewnią jego poprawną pracę w dostatecznie szerokim paśmie częstotliwości. W artykule przedstawiono wyniki prac związanych z opracowaniem i budową ekonomicznego doświadczalnego wzmacniacza klasy E o poszerzonym paśmie pracy na zakres częstotliwości CB. Skonstruowany układ osiągał w paśmie 24 - 30 MHZ moc wyjściową 12 W (z nierównomiernością charakterystyki mocy - 0,14 dB  +0,4 dB) dla napięcia zasilania EZ = 12 V =const. uzyskując drenową sprawność energetyczną od 0,83 do 0,95. Przedstawione wyniki badań mogą być użyteczne przy konstruowaniu wzmacniaczy klasy E przeznaczonych do pracy w urządzeniach nadawczych o mocy do kilkudziesięciu watów na zakres częstotliwości pracy do kilkudziesięciu MHz. Abstract. Appliction of high-efficiency resonant Class E amplifiers to radiotransmitters is limited by difficulties in designig input and output wideband matching circuits. The paper presents results obtained for a wideband Class E designed to operate in CB band. The nominal output power of the built amplifier was PO= 12W in 24-30 MHz band with power flatness - 0.14 dB  +0.4 dB for the supply voltage EZ=12V. The measured drain efficiency was in the range from 0.83 to 0.95. The circuit can find applications in practical transmitters operating with the ouput power up to a few tens of watts in the megahertz range. (A Class E amplifier for CB band). Słowa kluczowe: szerokopasmowy wzmacniacz klasy E, technika nadawcza, nadajnik CB. Keywords: broadband Class E amplifier, radio-communications, CB transmitter. Wprowadzenie Kluczowane rezonansowe wzmacniacze (falowniki) klasy E charakteryzują się wysoką sprawnością energetyczną przetwarzania zasilającego napięcia stałego na prąd/napięcie w.cz. dzięki wykorzystaniu obwodów rezonan[...]

Optymalizacja układu sterującego w rezonansowym wzmacniaczu w.cz. klasy E DOI:10.15199/48.2017.08.08

Czytaj za darmo! »

Dążenie do miniaturyzacji urządzeń elektronicznych sprawia, że wiele uwagi poświęca się również doskonaleniu układów przetwarzających energię ze względu na ich szerokie zastosowania obejmujące wiele dziedzin, w tym takie jak przetwornice napięcia stałego, przemysłowe generatory mocy w.cz., układy nadawcze itp. Zwiększenie stopnia miniaturyzacji w układach mocy polega przede wszystkim na podwyższaniu sprawności energetycznej oraz zwiększaniu częstotliwości pracy układów. Pozwala to zredukować gabaryty systemów chłodzenia oraz wymiary stosowanych elementów biernych. Praca układów przetwarzających energię w zakresie coraz wyższych częstotliwości powoduje, że większy wpływ na pracę układu mają również parametry zastosowanych kluczy tranzystorowych, a zwłaszcza ich nieliniowe pojemności międzyelektrodowe. Ograniczenie strat komutacyjnych w kluczu MOSFET wymaga jego szybkiego przełączanie, co wiąże się z szybkim przeładowania jego pojemności wejściowej. Ważne, zatem staje się doskonalenie układów sterujących, które powinny zapewniać odpowiednie przełączanie klucza tranzystorowego przy jednocześnie małych stratach własnych. W zakresie w.cz. moc sterowania obwodem bramkowym jest istotnym czynnikiem w bilansie mocy strat i wpływa na sprawność energetyczną całego układu [1, 2]. Jednym ze sposobów obniżenia mocy sterowania jest stosowanie tranzystorów kluczujących o obniżonym napięciu progowym tzw. logic level MOSFETs oraz możliwie małych pojemnościach wejściowych. Pozwala to obniżyć zarówno energię gromadzoną w pojemnościach wejściowych tranzystorów jak i wymagane wartości szczytowe prądów bramkowych konieczne dla szybkich przełączeń klucza. Wadą tego rozwiązania jest na ogół większa wrażliwość tranzystorów na oscylacje sygnału sterującego spowodowane przez pasożytnicze obwody rezonansowe utworzone przez indukcyjności doprowadzeń i pojemności wejściowe tranzystorów oraz pojemności montażowe. Zaletą stosowania kluczy tranzystorowyc[...]

Rezonansowy wzmacniacz klasy E z tranzystorem GaN - wybrane praktyczne aspekty DOI:10.15199/48.2018.11.19

Czytaj za darmo! »

Rozwój w ostatnich latach technologii tranzystorów mocy w.cz. HEMT wytwarzanych na bazie azotku galu spowodował, że obecnie komercyjnie dostępne tranzystory GaN do zastosowań w przekształtnikach energii charakteryzują się znacząco lepszymi parametrami elektrycznymi w porównaniu do np. tranzystorów HEXFET. W tranzystorach GaN istotnie zredukowano pojemności miedzy-elektrodowe oraz rezystancję w stanie włączenia przy jednocześnie wysokim dopuszczalnym napięciu drenźródło. Tym samym elementy te są predestynowane do zastosowań w wysokoczęstotliwościowych wysokosprawnych układach przetwarzających energię takich jak np. rezonansowy wzmacniacz klasy E lub klasy DE. W pracy przedstawiono procedurę projektowania i wyniki pomiarów dla zbudowanego rezonansowego wzmacniacza klasy E z tranzystorem GaN GS61008P o nominalnej mocy wyjściowej POnom= 100 W, częstotliwości pracy fpnom= 13,56 MHz, napięciu zasilania EZnom= 24 V oraz zmierzonej sprawności drenowej Dnom= 0,93. Opracowano i przebadano złożony z bramek cyfrowych układ sterujący obwodem bramkowym tranzystora. Układ ten potencjalnie może być stosowany we wzmacniaczu z badanym tranzystorem w zakresie częstotliwości do ok. 30-40 MHz. Ponadto, przedstawiono wyniki pomiarów wpływu sposobu sterowania kluczem tranzystorowym na zakres regulacji mocy i sprawność energetyczną wzmacniacza przy częstotliwościowej regulacji mocy wyjściowej w warunkach stałej rezystancji obciążenia. Istotnym zagadnieniem w przypadku tranzystorów GaN jest niewystępowanie zjawiska przebicia lawinowego [1], co sprawia, że przekroczenie maksymalnego dopuszczalnego napięcia dren-źródło prowadzi do uszkodzenie tranzystora. Utrudnia to stosowanie tranzystorów GaN we wzmacniaczach mocy w.cz., z których duża grupa rozwiązań to układy jednotranzystorowe z zasilaniem dławikowym. Zanik sygnału sterującego bramką tranzystora mocy w czasie pracy takiego wzmacniacza prowadzi do rozładowania energii zgromadzonej w d[...]

Wzmacniacz klasy E ze zmienną impedancją obciążenia DOI:10.15199/48.2019.09.28

Czytaj za darmo! »

Rezonansowe wzmacniacze (falowniki) klasy E dzięki wysokiej sprawności przetwarzania energii prądu stałego na prąd/napięcie w.cz. znajdują obecnie szerokie zastosowanie w urządzeniach przemysłowych takich jak nagrzewnice indukcyjne, przetwornice napięcia stałego, radiokomunikacyjne urządzenia nadawcze, a także w urządzeniach powszechnego użytku np. kuchenki indukcyjne, bezprzewodowe ładowarki akumulatorów itp. W dużej części tych zastosowań wzmacniacze klasy E pracują w warunkach zmiennej rezystancji/impedancji obciążenia. Znaczna część publikacji analizujących pracę wzmacniacza klasy E koncentruje się głównie na opisie zjawisk i optymalizacji parametrów układu w warunkach stałej rezystancji/impedancji obciążenia oraz na ogół stałej częstotliwości pracy [1] -[13]. Mniej artykułów [14] - [23] omawia zagadnienia teoretyczne wynikające z praktycznych aplikacji, w których wzmacniacz zaprojektowany dla warunków optymalnych lub suboptymalnych oraz określonej znamionowej mocy wyjściowej (rezystancji obciążenia) pracuje następnie ze zmienną impedancją obciążenia lub/i zmienną częstotliwością pracy. Zmiana impedancji obciążenia i częstotliwości pracy wzmacniacza wpływa na jego moc wyjściową oraz warunki pracy elementu aktywnego (praca ZVS lub NZVS), a tym samym na moc strat w układzie i sprawność energetyczną wzmacniacza. Stąd też ważny jest szczegółowy opis zjawisk zachodzących w układzie w takich warunkach by np. oszacować moc wyjściową przy zmieniającej się impedancji obciążenia lub też zakres częstotliwościowej regulacji mocy wyjściowej zachowującej warunki ZVS pracy elementu aktywnego. Parametry te są kluczowe zarówno na etapie projektowania jak również decydują o walorach użytkowych zbudowanego urządzenia. W artykule przedstawiono wyniki teoretycznej analizy pracy podstawowego rozwiązania wzmacniacza klasy E z szeregowym obwodem rezonansowym zaprojektowanego przy pomocy znanych zależności [1] dla pracy w warunkach optymaln[...]

 Strona 1