[發(fā)明專利]一種DE類功率放大器及其設(shè)計(jì)方法

有效

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• 申請日: 2013-05-21
• 公開（公告）號(hào): CN103312279A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 花再軍;陳釗;李建霓;黃鳳辰
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號(hào): H03F3/20
• 分類號(hào): H03F3/20
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種DE類功率放大器及其設(shè)計(jì)方法，具體屬于功率放大器及其設(shè)計(jì)方法技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

功率放大器作為音響系統(tǒng)、無線通信中的重要器件，其主要作用是放大信號(hào)，使得輸出信號(hào)達(dá)到足夠的功率，以滿足揚(yáng)聲器和天線的要求，研究和開發(fā)高效低損耗的功率放大器一直是人們追求的目標(biāo)。相對于傳統(tǒng)的線性功率放大器，D類、E類、DE類等開關(guān)型功率放大器具有更高的效率。開關(guān)型功率放大器克服了傳統(tǒng)線性功率放大器的缺點(diǎn)，使得功率晶體管工作在開關(guān)狀態(tài)，在任意時(shí)刻功率晶體管的電壓與電流的乘積很小，甚至為零，以此原理來降低功率晶體管的損耗，提高功率放大器的效率。

《微計(jì)算機(jī)信息》（嵌入式與SOC）2009年第25卷第5-2期，文章編號(hào)：1008-0570（2009）05-2-0291-03公布了一種DE類高頻調(diào)諧功率放大器，其中開關(guān)器件為兩個(gè)功率場效應(yīng)管S1、S2、Cs1、Cs2為開關(guān)器件兩端的外接電容，包括了開關(guān)的輸出電容和分布電容之和，L、Lf、Cf、R組成負(fù)載串聯(lián)回路，其中R是電路的等效負(fù)載電阻，L為電路中剩余電感Lf、Cf理想串聯(lián)諧振回路，諧振于信號(hào)的基波頻率，其中將功率管器件S1、S2等效為理想開關(guān)，即飽和導(dǎo)通時(shí)，S1、S2電阻為零，截止時(shí)，S1、S2電阻為無窮大，綜合了D類和E類功率放大器的優(yōu)點(diǎn)。然而，隨著供電電壓的降低，該種DE類功率放大器要求輸出較大的功率時(shí)所需要的負(fù)載電阻值很小，射頻電路中的輸出阻抗通常為50歐姆，這就需要一個(gè)大阻抗變換比的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)將50歐姆匹配到功率放大器的負(fù)載電阻，而實(shí)際中的大阻抗變換比的匹配網(wǎng)絡(luò)會(huì)消耗較多的功率，最終造成功率放大器效率的降低。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種高效率的DE類功率放大器及其設(shè)計(jì)方法。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：包括第一MOS場效應(yīng)管S1、第二MOS場效應(yīng)管S2、第一電感L₁、第二電感L₂、隔直電容C_DC、補(bǔ)償電容C、調(diào)諧電路和負(fù)載電路R_L；

所述隔直電容C_DC一端分別接第一電感L₁的一端、第二電感L₂的一端，隔直電容C_DC的另一端分別接調(diào)諧電路的一端、補(bǔ)償電容C的一端和負(fù)載電路R_L的一端；

所述第一MOS場效應(yīng)管S1源極接地，柵極接第一驅(qū)動(dòng)電壓V_Dr1，漏極接第一電感L₁的另一端；

所述第二MOS場效應(yīng)管S2源極接電源V_dd，柵極接第二驅(qū)動(dòng)電壓V_Dr2，漏極接第二電感L₂另一端；

所述調(diào)諧電路包括調(diào)諧電容Cp和調(diào)諧電感Lp，其中調(diào)諧電容Cp兩端連接調(diào)諧電感Lp的兩端，諧振于工作頻率。

一種DE類功率放大器的設(shè)計(jì)方法，包括如下步驟，

步驟1：確定DE類功率放大器的設(shè)計(jì)參數(shù)，包括電源電壓V_dd，設(shè)計(jì)輸出功率P_o，負(fù)載品質(zhì)因數(shù)Q和工作頻率f；

步驟2：在驅(qū)動(dòng)信號(hào)占空比為25%時(shí)，運(yùn)用零電流轉(zhuǎn)換和零電流導(dǎo)數(shù)轉(zhuǎn)換條件，得到下述公式分別計(jì)算DE類功率放大器的負(fù)載電阻R_L、第一電感L₁、第二電感L₂、補(bǔ)償電容C、調(diào)諧電容Cp和調(diào)諧電感Lp；

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