Jump to content

    
Sign in to follow this  
Hale

Усилитель мощности D класса на сигнал до единиц МГц

Recommended Posts

неплохо. а схема не секрет? я их пока в руках не держал, читал по большей части и только в А-класе.

Обычная схема двухтактного усилителя с трансформаторами на входе и выходе.(выложить не смогу, нет в электронном виде)

Режим задаётся любой. Смещением на затворе.

У меня работал в режиме А-В (нужна была хорошая линейность)

Чем хороши GaN - плохо горят и не склонны к возбуждению(при правильной разводке).

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

arhiv6 Именно так, вторая схема. Огромное спасибо! уже перевариваю. Вот с контроллером пока идей нет. попробую просимулировать обратную связь UcD... если нет, так не хочется второй DDS с пилой запускать, слишком усложнится плата.

 

Всем огромное спасибо! пошел думать дальше.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Всем огромное спасибо! пошел думать дальше.

На самом деле есть еще одно решение этой проблемы.

Когда-то я делал такой блок питания...

Есть частотный диапазон. И на этом диапазоне надо построить график мощности. И если на низких-средних частотах будет основная мощность, а на ВЧ гораздо меньшая, то можно сделать двухканальный усилитель.

Аналоговый ВЧ канал гонит на нагрузку напряжение, а импульсный НЧ канал сводит ток ВЧ канала к нулю. Т.е. оба канала включены на нагрузку параллельно, но НЧ имеет на выходе дроссель...

Причем НЧ можно сделать в 6-12 фаз, а это значит, что и эквивалентная частота квантования будет в 6-12 раз выше...

А большое число фаз в Вашем случае не принципиально... И у Линеара подобные микросхемы есть.

Аналоговый линейный каскад тоже вполне реализуем...

 

И еще. Если двухканальная схема для Вас сложно, то можно сделать все чисто аналоговым. Например сделать 4-8 источников питания и от них сделать выходы аналоговых стабилизаторов. Если выходы стабилизаторов сделать по коллектору, то их все можно включить в параллель. А схема управления должна выбирать тот канал, где разница между нагрузкой и питанием минимальна. Таким образом, если разбить зону мощностей между нагрузкой и входом разделить на нужное число интервалов, то КПД всего станет вполне приемлемым. Это называется "дискретно-непрерывный"...

 

 

Вот как-то так...

Share this post


Link to post
Share on other sites
Используйте GaN транзисторы. Неплохие транзисторы делают EPC.
Я их имел в виду под "экзотикой", кстати. Действительно, быстрые и сравнительно выносливые.

 

 

такого уровня опыта у меня нет. чтобы на россыпи сделать быстрее чем интегральное исполнение. было бы здорово получить схемы, инструкции.
Это только на крайний случай, если действительно класс D придётся ваять...

 

 

ну давайте, с расстановкой.

..............

Главный источник питания пока не определен, но скорее всего импульсный, однополярный, не больше 100В. На данный момент заготовлен 24В 150Вт. До 10 мкГн его хватит, для сотен мкГн напряжение придется поднимать.

Мой Вам совет - отложите пока что класс D, и сделайте линейный усилитель.

Это само по себе не такая уж тривиальная задача, т.к. придётся решать вопросы устойчивости регулирования по току, и частота довольно высока.

Для увеличения КПД (уменьшения нагрева силовых транзисторов), регулируйте напряжение питания, можно ступенчато, а лучше пропорционально.

Получится - будете двигаться дальше.

Если желание к тому времени ещё останется. :)

 

Со схемой интересно. Не знал что можно раскачать затвор GaN цифровым вентилем на такой частоте.
Нужно брать с буферным выходом, и параллелить всё же, с резисторами на выходе каждого вентиля.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Даже если рассматривать схему UcD приведенную выше, элементарно не могу найти подходящего верхнего, или полумостового драйвера.

 

У Microsemi есть готовые модули из МОСФЕТов с драйверами. Разной конфигурации (single ended, push-pull, half-bridge). Например DRF1200. И к ним вся документация, вплоть до SPICE- моделей. Ваши потребности полностью перекрываются с запасом.

Дороговато ($148 на digikey), зато может сэкономить кучу времени.

 

Да, ещё. Чтобы не мучиться со строительством ШИМ-контроллера на россыпи, можно же регулировать выходное напряжение\ток по питанию. Тогда вам понадобится только обычный понижащий buck-преобразователь и ГУН для перестройки частоты.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Yuri7751, да. цены розничные пугают. DRF1200 это вроде одноканальный модуль. и судя по схеме - нижний канал, у нас по $170. Т.е. все равно потребуется отвязка по питания и бутстрап. грустно. С другой стороны, ISO721 с вентилем, ~$7. Транзисторы с номиналами впритык на 100-150В с зарядом затвора до 15нК, баксов до $20 будут, и до 10МГц раскачаются, думаю.

 

iosifk, интересно. я так понимаю, это хорошо работает при широкополосном потребелении, где импульсник перекрывает DC и низкий диапазон, а линейный - верхние частоты, т.е. выравнивает просадки в б-п? надо подумать как токи пойдут в мостовой схеме. Я не уверен, будет ли толк от импульсного: ведь хотя перестройка и в широком диапазоне, сигнал по сути узкополосный - монохроматический синус. Т.о. основная нагрузка пойдет на ВЧ линейный усилитель. И не пойдут ли обратные токи в низкочастотный источник, вышедший из нормаьного режима.

Share this post


Link to post
Share on other sites
У Microsemi есть готовые модули из МОСФЕТов с драйверами. Например DRF1200.

...

Дороговато ($148 на digikey), зато может сэкономить кучу времени.

На GaN тоже есть такие модули у TI. LMG5200 частоты пониже, до 10МГц, но зато дешевле в 10 раз.

Share this post


Link to post
Share on other sites
На GaN тоже есть такие модули у TI. LMG5200 частоты пониже, до 10МГц, но зато дешевле в 10 раз.

 

Да много у кого есть, если поискать. Тот же IXYS (IXRF630 например, пошустрей). Это просто к тому, что дескать драйверов нет.

Share this post


Link to post
Share on other sites

А, ну я так написал, потому что смотрел конкретно драйверы, конкретно под Si-MOS. Имел ложное представление, что все модули - сверхмощные сборки на единицы герц нижнего положения.

 

Вот тут мысль проскочила, использовать многотактный усилитель. А это вообще было бы здорово. Только каким должен быть 4-канальный контроллер с 2.5 МГц на канал, скажем, даже представить не могу, тем более сделать на дискрете. Но зато вспомнил, что такие компании как Intersil делают 4-6 канальные контроллеры под процессоры Intel, 2MHz на канал. Есть только ряд загвоздок. Чипсет со штатными драйверами под полный мост не рассчитан, работают как однополярные ключи. Референс в них - вроде-бы внутренний стабилизатор. Все сенсорные цепи рассчитаны на напряжения порядка полутора вольт, а напряжение задается параллельным VID-кодом. Их вообще возможно использовать для многофазных усилителей, или гиблое дело?

Share this post


Link to post
Share on other sites

 

На данный момент нашел PWM контроллеры под тактовую частоту 2.5 Мгц максимум, и MOSFET драйверы под 2МГц (есть Ti на 5МГц,

 

Позвольте вклиниться. Меня тоже интересует PWM modulator от 1.5МГц, но функционально еще и драйвер силовых MOSFET, по прекрасно организованной схеме IRS2092S. Жаль, но он тянет не более 800кГц, а нужно "оцифровать" 130кГц. IRS2092S решает еще и многие проблемы силового управления. Вот может встречали типа полный аналог по функциональности и еще и этак 1.5МГц и более тактовая PWM?

 

Есть чудо-топология под названием UcD.

Действительно интересное чудо и будет супер чудом если такую петлю можно реализовать с силовой раскачкой от 4кВт. Это действительно такая потребность и может обсудим варианты схемы?

Share this post


Link to post
Share on other sites
iosifk, интересно. я так понимаю, это хорошо работает при широкополосном потребелении, где импульсник перекрывает DC и низкий диапазон, а линейный - верхние частоты, т.е. выравнивает просадки в б-п? надо подумать как токи пойдут в мостовой схеме. Я не уверен, будет ли толк от импульсного: ведь хотя перестройка и в широком диапазоне, сигнал по сути узкополосный - монохроматический синус. Т.о. основная нагрузка пойдет на ВЧ линейный усилитель. И не пойдут ли обратные токи в низкочастотный источник, вышедший из нормаьного режима.

А Вы представьте, что на частоте "синуса" НЧ канал успевает сделать только "треугольник"...Потом еще считайте число фаз для НЧ. Получите частоту работы ШИМ. Да хоть 24 фазы, лишь бы из готового контроллера. Или 48 из двух, включенных последовательно.

А добавку до "синуса" делает ВЧ канал. А потом посчитайте, сколько можете отдать потерь на ВЧ канал... Да и сам ВЧ канал тоже можно разделить на части, если трудно найти мощные и быстродействующие транзисторы...

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
Вот может встречали типа полный аналог по функциональности и еще и этак 1.5МГц и более тактовая PWM?

С аналоговыми входами до 2.5 МГц видел штук 6, не меньше.

Причем около 1 МГц есть полные мосты прямо с МОСФЕТами в корпусе - вообще ничего делать не надо, только запаять и навесить фильтры. Копейки.

К сожалению, я их не записывал, т.к. никакого интереса они для меня не представляли.

После 2.5 МГц есть ШИМ модуляторы с цифровым параллельным входом с осциллятором где-то до 5 МГц... правда я не вдавался, это частота формирования фронта(разрещение), или частота переключения импульсов... мне просто надо частоту выше. если прикинуть, если внутри не компаратор с пилой, то сигнальник в таком ШИМ-е должен работать от 100МГц чтобы регулировать длительность 10МГ импульсов.. чтобы усиливать сигнал максимум на 1 МГц.

 

Кстати, на частотах около 10 МГц в симуляторе техника синхронной вольт-добавки на основе Нитрид-галиевого хемфета работает. Но при одном условии, если он хорошо демпфирован по истоку и затвору ферритовой бусиной. В отличие от самих ключей, там этот трюк должен работать (судя по симуляциям). Кремниевый диод просто сложнее демпфировать без падения напряжения и очень медленный на восстановление. поэтому на 10 МГц начинает плясать исток верхнего ключа и ничего не выходит даже на нитрид-галлиевых хемфетах (если нет возможности их паять вплотную и разводить плату в 3 слоя минимум. Причем в симуляции с учетом проводки меня получилось только с 30МГцовой ZVS LC цепочкой на землю, иначе один из полумостов все равно плохо открывается. А в идеале конечно не хочется утяжелять нагрузку лишними катушками.

Но мост настроить адски сложно из-за отсутствия внятных моделей на логические вентили, на которых проще всего сделать защитный интервал ("мертвое время").

 

Схема UcD у меня вообще не заработала :-( фильтр виноват, или что. на выходе, не знаю. Возможно четыре вентиля коррекции импульса на каждый транзистор вносят такую задержку, что там не 180гр, а всего 90 за уши хватает, и частота лочится на фазовую яму на переломе НЧ фильтра. К тому же еще не разобрался с ОС, как лучше ограничить ее мощность, чтоб не спалить компаратор.

 

Видимо придется изучать работу с СВЧ операционниками, как на них сделать 10 МГц пилу с размахом хотя-бы 3.6В. если такие операционники есть. по номенклатуре у TI по моему на 2-3 ГГц какие-то чипы, но как они работают, хз.

Вот, а как делать многофазные усилители я не представляю, пока не нашел по ним понятного быстрочтива. Все-таки цветная тактовая диаграмма и реальная схема - не однои то же.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Схема UcD у меня вообще не заработала :-( фильтр виноват, или что. на выходе, не знаю. Возможно четыре вентиля коррекции импульса на каждый транзистор вносят такую задержку, что там не 180гр, а всего 90 за уши хватает, и частота лочится на фазовую яму на переломе НЧ фильтра.

Шаманьте форсирующую цепочку в обратной связи, она должна вас вытащить из ямы.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this