• 专利附录
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  • 权利要求
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  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    DieErfindung gehörtzum Bereich der D-Verstärker.Der auf der variablen Frequenz selbstschwingende Verstärker derD-Klasse mit geschlossener Schlinge der Rückkopplung (Prototyp), bestehendaus Verstimmungsverstärker(error amplifier circuit), Null-Detektor (zero crossing detector),Endstufe (output stage), Ausgangsfilter (output filter) und Last(speaker), ist bekannt. Um die notwendige Ausgangsleistung zu erreichen,wird die Endstufe in diesem Verstärker von zwei Mittelspannungsquellengespeist: der positiven VCC und der negativen VEE. In der Regel dient als Spannungsquelleein Schaltnetzteil, von einem Taktsignalgeber gespeist. Solche Verstärker müssen vorKurzschluss am Ausgang und vor Überlastung amEingang (klipping) geschütztwerden. Dies kommt mittels spezieller Schutzschaltungen, die keinebesondere Zulässigkeitbesitzen und dazu ausreichend aufwendig sind, zustande.Zweckder Erfindung ist der Schutz des Verstärkers vor Kurzschluss und vor Überlastungohne Verwendung der üblichenSchutzschaltungen.
    公开号:DE102004025437A1
    申请号:DE200410025437
    申请日:2004-05-24
    公开日:2005-12-29
    发明作者:Ordin Wladimir
    申请人:Ordin Wladimir；
    IPC主号:H03F3-217
    专利说明:
    [0001] Zudiesem Zweck ist Taktsignalgeber gegen eines Frequenzteilers 3 (1)dessen Eingang am Ausgang des Null-Detektors, sein Ausgang am Eingangdes Schaltnetzteiles angeschlossen ist, mit Umrechnungsfaktor 2N ersetzt und in der Rückkopplungskettedes Verstärkersist ein Normalisator des Signals 8, bestehend aus einemDämpfungsglied 8.2,einem Spannungsverschieber 8.1 eingeschaltet, wobei Eingangdes Normalisators am Last und sein Ausgang am zweiten Eingang desVerstimmungsverstärker 1 angeschlossensind. Wie ist bekannt, kommt im Falle der selbstschwingenden Verstärker D – Klassedie invertierte und eine sägezahnförmige PWM – Komponenteenthaltende Kopie des Eingangssignals an den zweiten Eingang desVerstimmungsverstärkersan. Nehmen wir an, dass diese Bedienung erfüllt ist, und betrachten denArbeitsverlauf des ganzen Verstärker.
    [0002] Dievon dem Verstimmungsverstärker 1 selektiertesägenförmige PWM – Komponentemit dem Mittelwert von 0,5 VC 8 wird vomNull – Detektor 2 in dasrechteckige PWM -Signal 9 umgewandelt. Seine Frequenz wirdvom Frequenzteiler 3 mit dem Umrechnungsfaktor 2N geteilt. Dieses Signal wird vom Gegentaktverstärker 4.1 inStrom und Spannung verstärktund vom Spannungswandler 4.2 in die Speisespannungen VCC und VEE umgewandelt.Endstufe 5 verstärktdas rechteckige PWM – Signalvom Ausgang des Null – Detektors 2 biszum VCC und VEE Spannungsniveau.Tiefpassfilter 6 umwandelt das verstärkte PWM – Signal in die verstärkte, invertierte undsägenförmige PWM – Komponenteenthaltende Kopie des Eingangsignals U2.Die verstärkteKopie des Eingangssignals mit dem Null – Mittelwert kommt den Last 7 undNormalisator des Signals 8 an. Dabei schwächt dasDämpfungsglied 8.2 dasSignal mit dem notwendigen Dämpfungsgradm ab und Spannungsverschieber 8.1 macht den Mittelwertdes Normalisators gleich 0.5VC. In diesemFall kann der VerstärkungsfaktorK des ganzen Verstärkernach folgender Formel berechnet werden: K = 1/m·R9/R10
    [0003] Dabeimuss allerdings der von der Gegentaktstufe 5 abgegebeneStrommittelwert JM nach folgender Ungleichungbestimmt werden: JM ≥ ∫U2 2/RL
    [0004] DerDämpfungsgradm des Dämpfungsgliedes 8.2 istnach folgender Formel zu bestimmen: m ≈ R1·R3·R8/R2·R7·R12
    [0005] Indem als Beispiel für100 Watt RMS Ausgangsleistung bei 12 V Spannungswert der SpannungsquelleVC entwickelten und simulierten Verstärker sindfolgende Verhältnissebeachtet: R12 = 15R3, R2 = 20R1, R8 = 10R7 undR9 = R10.
    [0006] Dementsprechendist der Verstärkungsfaktor Kdes ganzen Verstärkergleich ca. 30. Der Spannungsverschieber 8.1 ist aufgrundeines Differenzverstärkersauf der von der Stromquelle J0 gespeisten TransistorenVT1, VT2 und Operationsverstärker OA1aufgebaut. Potentiometer R5 dient zur Nulleinstellung am Ausgangdes ganzen Verstärkers.Der Summator 1.1 ist aus Widerstände R9 und R10 ausgebildetund der Verstimmungsverstärker 1.2 istaufgrund des OperationsverstärkersOA2 aufgebaut. Der Verstärkungsfaktordes Verstimmungsverstärker bestimmtdie Amplitude der PWM – Komponenteim Ausgangssignal und, beschränkt,die Eigenfrequenz des ganzen Verstärker. Im Beispiel – Verstärker ist derVerstärkungsfaktordes Verstimmungsverstärkersgleich 10, die Amplitude der PWM – Komponente und die Eigenfrequenzdes ganzen Verstärkerlassen sich ca. von 200 bis 300 mV, b. z. w. ca. von 1.5 bis 1.6MHz ändern.Die so hohe Frequenz ermöglichteinen guten THD – Faktor:weniger, als 5 × 10–2 %auf der Signalfrequenz von 20 kHz und Vollausgangsleistung. AlsNull – Detektor 2 istein Komparator K verwendet. Der Komparator K hat Bezugspegel von0,5 VC und ist mit positiver Rückkopplungdurch Widerstand R14 gekoppelt. Der Frequenzteiler 3 ist aufgrunddes Binärzählers PCmit Umrechnungsfaktor 2N aufgebaut.Beim Umrechnungsfaktor gleich 64 ist die Frequenz am Ausgang desBinärzählers ca. 23kHz.Der Gegentaktverstärker 4.1 istaufgrund zwei Leistungstransistoren VT3 und VT4 und Spannungswandler 4.2 aufgrunddes Impulstransformatoren T mit Übertragungsfaktorn = 4 und StromrichtungsbrückeU aufgebaut. Gegentaktendstufe 5 ist von Transistoren verschiedenerLeitfähigkeitausgebildet. Als Tiefpassfilter 6 dient LC – Filterzweiter Ordnung, dessen Eigenzeitkonstante neben dem Rückkopplungsgraddes Komparators 2 eigene Frequenz des ganzen Verstärker bestimmt.
    [0007] Betrachtenwir näheden Arbeitsverlauf des Verstärkersim Kurzschlussfall am Ausgang (2). Der Kurzschlussdes Lastwiderstandes auf die Erdleitung zum Zeitpunkt t1 macht Änderungender Ausgangsspannung U2 unmöglich. Dabeifängt derVerstimmungsverstärker 1.2 an,das Eingangssignal zu verstärken.Wenn ein Audiosignal als Eingangssignal verwendet wird, übersteigtdie Signalfrequenz am seinen Ausgang den Wert von 0,1 der oberenSpektrumgrenze des Signals nicht. In diesem Fall wird die Ausgangsfrequenzdes Frequenzteilers 3 gleich ca. 30 Hz. Dabei werden exponentielleImpulse, die durch RC – GliederR15C1 und R16C2 durchkommen und über dasImpuls – PauseVerhältnisvon 3×102 bis 103 besitzen,vom Verstärker 4.1 verstärkt. Dies führt zurSenkung der Spannungswerten VCC und VEE und des Laststromes J2 praktischbis zum Nullwert. Nach dem Absetzen des Kurzschlusses zum Zeitpunktt2 startet der ordnungsmäßige Arbeitsverlauf des Verstärkers automatischneu.
    [0008] Betrachtenwir auch den Betrieb des Verstärkersim Überlastungsfallam Eingang (klipping) (3). Beim Übersteigung zum Zeitpunkt t1 mit Eingangssignal der maximalen NiveaugrenzeU1m U1m =VCC/Kkann die auf den zweiten Eingangdes Summators 1.1 aufgetretene Spannung das Eingangssignalsniveaunicht erreichen. Als Folge wird die Erzeugung des Verstimmungssignalsam Ausgang des Summators aufgehört.Ebengleich, wie im Falle des Kurzschlusses, sinken die SpannungswerteVCC und VEE undLaststromwert J2 praktisch bis zum Nullwert. Aberzum Unterschied wird sich in diesem Fall Schaltnetzteil 4 inder Zeitspanne von t2 bis t3,wann das Eingangssignals unter dem Wert U1m sinkt,periodisch einschalten.
    [0009] Prototyp:US Patent H03F 3/217: self – oscillatingvariable frequency closed loop class D amplifier; Pub. No.: US 2002/0033734A1;Pub. Date: Mar.21, 2002
    [0010] 1:Block – Schemades Verstärkers, 2:Fall des Kurzschluss, 3: Fall der Überlastung, 4:Funktionsschema des Verstärkers.
    1 Verstimmungsverstärker 2 Null – Detektor 3 Frequenzteiler 4 Schaltnetzteil 5 Endstufe 6 Filter 7 Last 8 Normalisatordes Signals
    权利要求:
    Claims (3)
    [1] Der auf der variablen Frequenz selbstschwingendeVerstärkerD – Klassemit geschlossener Schlinge der Rückkopplung,bestehend aus Verstimmungsverstärker 1,Null – Detektor 2,Frequenzteiler 3, Schaltnetzteil 4, Endstufe 5,Ausgangsfilter 6 Last 7 und Normalisator des Signals 8 gekennzeichnetdadurch, dass zu dem Zweck des Schutzes des Verstärkers vomKurzschluss am Ausgang und vor Überlastungam Eingang ist Taktsignalgeber des Schaltnetzteiles gegen einesFrequenzteilers 3, dessen Eingang mit Ausgang des Null – Detektors 2 unddessen Ausgang mit Eingang des Schaltnetzteiles verbunden sind,mit dem Überrechnungsfaktor 2N ersetzt und in der Rückkopplungskettedes Verstärkers istein Normalisator des Signals 8, bestehend aus Dämpfungsglied 8.2 undSpannungsverschieber 8.1 eingeschaltet, wobei Eingang desNormalisators am Last und Ausgang am zweiten Eingang des Verstimmungsverstärkers angeschlossensind.
    [2] Anwendung des Verstärkers D – Klasse nach Anspruch 1 alsAutoverstärker,indem ein Audiosignal als Eingangssignal des Verstärkers, einAutoakku als Spannungsquelle VC und einAutolautsprecher als Last dienen.
    [3] Anwendung des Verstärkers D – Klasse nach Anspruch 1 alsDC – DCb. z. w. DC – ACWandler, indem ein DC oder AC Signal als Eingangssignal des Verstärkers dient.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004025437B4|2007-04-05|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-12-29| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2007-09-27| 8364| No opposition during term of opposition|
    2011-03-24| 8339| Ceased/non-payment of the annual fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE200410025437|DE102004025437B4|2004-05-24|2004-05-24|Selbstschwingender Verstärker D-Klasse mit Frequenzteiler|DE200410025437| DE102004025437B4|2004-05-24|2004-05-24|Selbstschwingender Verstärker D-Klasse mit Frequenzteiler|
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