Ключевые усилители мощности

Классические линейные усилители мощности класса А, В, АВ не позволяют получить большой КПД, так как постоянный ток через активный элемент (транзистор) протекает значительную часть периода ВЧ сигнала, тем самым создавая рассеяние энергии в транзисторе. Таким образом, для получения максимально возможного КПД в усилителях мощности необходимо добиваться наличия таких форм напряжения и тока на транзисторе, чтобы они друг друга не перекрывали.

Это можно реализовать, если транзистор работает в ключевом режиме. Типичным представителем таких усилителей является усилитель мощности класса Е.

Он состоит из транзистора, работающего как ключ, переключающийся между состояниями «ВКЛ» и «ВЫКЛ», ВЧ дросселя , соединяющего ключ с источником питания, емкости , включающей в себя выходную и паразитные емкости транзистора и емкость монтажа, резонансный контур , реактивность и сопротивление нагрузки .

Ключ переключается периодически с частотой входного сигнала. Контур настроен на частоту сигнала и пропускает к нагрузке только синусоидальный сигнал. Реактивность обеспечивает необходимый фазовый сдвиг между напряжением на ключе и выходным напряжением для получения требуемых форм волн напряжения и тока.

В течение интервала ключ находится в состоянии «ВЫКЛ» и ток через него не идёт, в течение интервала ключ в состоянии «ВКЛ», и падение напряжения на нем равно нулю. Отсюда, так как формы волн напряжения и тока на ключе не перекрываются, соответственно на нем нет рассеяния энергии и максимально достижимый КПД данного УМ стремится к 100%. Чтобы избежать потерь при переключении цепь должна обеспечивать нулевое напряжение на ключе к началу интервала «ВКЛ» с нулевым наклоном производной напряжения на ключе от времени.