功率放大器的硬件实现

摘 要:本文主要对信标部分的功率放大器进行设计,并对设计的样机进行验证,使所设计的功率放大器样机满足发射机系统的要求。

关键词:功率放大器 桥式电路

中图分类号:TN722.75文献标识码:A文章编号:1007-9416(2011)03-0070-02

1、引言

自航深弹在试验过程中,深弹携带信标发射信号,信标部分由信号源、功率放大器以及发射换能器组成,信号源产生所需的信号,功率放大器完成所需功率的放大,发射换能器完成信号的发射,系统结构框图如图1所示。

2、功率放大器设计

选择桥式电路作为功率放大电路,因为桥式电路在相同输入条件下,相比其他电路形式能提供更大的电压,有利于整机功率输出。发射机总体电路框图如图2所示。

功率器件选用了输出电流大且静态电流较小的运放OPA549,同时,选用OPA548做前级放大。此外,OPA548、OPA549有都完整的内部保护电路,不需要外围保护电路,可以使电路形式更简洁。

驱动变压器采用铁氧体磁性材料,变比为1:1,主要是在信号源与发射机之间起隔离作用。同时,为了和信号源相连,要求隔离变压器内阻的尽可能小一些,增强驱动能力。

前级放大电路采用运放OPA548,提高输入信号幅度,为功率器件提供足够的输入电压。由图3可见,由于OPA548本身内部有完整的保护电路,不需外围保护电路,前级放大很简洁。

桥式功放级采用运放OPA549,输入电压采用正、反向输入来为后级电路提供功率。这一正一反可以有效提高功放的输出功率。同时,由于OPA549本身内部有完整的保护电路,无须外加保护电路,所以电路简洁。此外,电路采用反向1:1放大和同向射随,主要是为了增大电流输出的能力,保证整机功率正常输出。

升压变压器直接与后级的调谐电路相连,将功放的输出电压提高到负载所需的电压幅度,直接为负载提供功率。变压器前级提供的电压输出和负载所需的电压幅度决定了变压器的变比。

换能器的调谐选用了并联调谐方式,电路原理如图4所示。

3、设计验证

输出功率连续可调的功率放大器样机如图5所示,输入频率为10K的脉冲信号,幅度为0.5V、1V、1.5V、2V,测得负载上所加功率如表1所示。

由表1可见,整机效率不低于60%,最后测得发射机静态功耗为60mA。

4、结语

功率放大器样机的输出功率是随输入信号幅度变换连续可调的,系统输出大体为线性变化,各项技术指标均能满足实际工程的需求。