Muhandislik texnologiyalari

3.5. Е – klass kuchaytirgich

Е- klass kuchaytirgich gʼoyasi Sokal tomonidan 1975 yilda kiritilgan va shu quvvat kuchaytirgichlari turiga akademik va industrial sohalarda katta axamiyat berilib kelindi. Bu quvvat kuchaytirgich turi kommutatsionli rezonans yuqori chastotali quvvat kuchaytirgichlari oilasiga yumshoq kommutatsiya usuli yubilan kirib keldi va shu bilan kuchaytirgichlarning samaradorligini ancha oshirdi.
Е- klass kuchaytirgichining asosiy sxemasi 2.6-rasmda keltirilgan.

2.6-rasm. Е- klass quvvat kuchaytirgichining sxemasi va ishlashini aks ettiruvchi diagrammalar

Kuchaytirgich sxemasi nisbatan kam komponentlardan tashkil topgan boʼlib, unda kommutatsion rejimda ishlaydigan tranzistor, yuqori chastotali drosselь (RFC – RF choke), tranzistorga parallel ulangan kondensator va, tarkibiga yuklama qoʼshilgan, ketma ket tebranish konturi LCR mavjudligi koʼrsatilgan.

Sxema quyidagicha ishlaydi. Kirishiga berilgan impulьslar bilan tranzistor ochiladi. Impulьslarning qaytarilish chastotasi tebranish konturining rezonans chastotasiga teng boʼladi. boshqaruv impulьslarning duty cycle (impulьs davomiyligining qaytarilish davri davomiyligiga nisbati D=t_p/T 100,%) koʼrsatgichi odatda D = 50% (ammo shart emas). Tranzistorning ochilgan holati ON, yopiq holati OFF bilan belgilangan. Sifat koʼrsatgichi Q-factor juda yuksak boʼlgan ketma ket tebranish konturi LC yuklama zanjiriga faqat rezonans chastotadagi tebranishlarni yuklamaga oʼtkazadi. Аksincha, katta induktivligi tufayli, RFC drosseli kuchlanish manbasidan sxemaga DC oʼzgarmas tokni oʼzinigina oqib kirishiga imkon beradi (sxemadagi yuqori chastotadagi toklar manbaga oqib chiqmaydi). Natijada, tranzistor-kondensator zanjirida yuklamadagi sinusoidal toklar bilan birga manbadan kelgan oʼzgarmas tok oqib oʼtadi. ON holatida, ochiq tranzistor orqali tok bexalaqt oqib oʼtadi. Аgar tranzistor ideal kommutator sifatida ishlasa uning qarshiligi boʼlmaydi va shu ON holatida unda tushgan kuchlanishning qiymati nolga teng boʼladi. Tranzistor yopilganida (OFF holatida) tebranish konturi-yuklama zanjiridagi tok tranzistorni shuntlab turgan (parallel) kondensatorga yoʼnaladi. Shu kondensator zaryadlanib, razryadlanishi natijasida unda va unga parallel boʼlgan tranzistorda kuchlanish shakllanadi. Ye-klass quvvat kuchaytirgichining ishlashidagi asosiy, xal qiluvchi, jarayon tranzistorning yumshoq ochilib yopilishi bilan bogʼliq. Ye-klass kuchaytirgich sxemasida bir vaqtda quyidagi ikkita holat amalda boʼladi:

• 
  tranzistorning ON holatida undagi kuchlanish tushuvi nolga teng
  
• 
  tranzistorning ON holati davomida kuchlanishning oʼzgarish qiyaligi nolga teng
  

Birinchi holat, adabiyotda zero- voltage switching (ZVS)- tranzistorli kalit ulanganishining boshlanish nuqtasida Sr kondensator toʼliq razryadlanib boʼlgan boʼladi, yani ON holatining boshida kondensatordagi kuchlanish tushuvi nolga teng. Demak, kalit ulanganida uning kichik qarshiligi orqali kondensator razryadlanmaydi natijada, energiyani bekorga, D – klass kuchaytirgichlardagidek, sarflamaydi. Ye-klass kuchaytirgichlarda tranzistorga parallel ulangan, uni shuntlovchi kondensatorni ishlatilishi, tranzistorning ichki (yaʼni parazitik) chiqish sigʼimining qiymatini ham shuntlovchi kondensator sigʼimiga qoʼshishga imkon beradi, yaʼni tranzistorning chiqish sigʼimi ham kuchaytirilgan signal shakllanishiga ulush qoʼshadi. Demak, shu bilan tranzistorning chiqish sigʼimi zaryadlanib. Razryadlanishi sababli mavjud boʼlgan energiya yoʼqotishlar boʼlmaydi.
Ikkinchi holat bevosita energiyani tejash bilan bogʼliq emas, ammo Ye-klass kuchaytirgichining ishlashiga kirishdagi qoʼzgʼatuvchi impulьslarning D-faktori qiymati hamda boshqa sxema komponentlarining qiymatlari oʼzgarishlariga sezgirligi kam boʼlgani bilan bogʼliq. Tranzistorning ON holatidagi kuchlanishning oʼzgarish qiyaligi nolga teng boʼlgani shu vaqt davomida tranzistor orqali oqib oʼtgan tok tarkibida katta spayklar (keskin oʼzgarishlar) boʼlmasligini asosan bildiradi. Ideal Ye-klass kuchaytirgichining ishlash jarayonidagi tok va kuchlanishlarning shakllari 3.7-rasmda koʼrsatilgan.
Аvval aytganimizdek, yuklamadagi tokning shakli, Ls – Cs ketma ket rezonans konturining Q-faktori ( sifat koʼrsatgichi) juda katta boʼlgani tufayli, asosan sinusoida shaklida boʼladi. Demak, bu tokni quyidagi formula bilan ifodalashimiz mumkin:
〖 _R sin(θ+φ) (3.3) bunda
ωs – konturning rezonans chastotasi va
θ=ω〗_c t qulaylik uchun ishlatiladigan angular(burchakli) vaqtni koʼrsatadi. Yuklama tokining amplitudasi va boshlangʼich fazasi muvofiq I_R va φ bilan belgilanadi, RF drossel orqali sxemaga oqib kirgan dc (oʼzgarmas tok) boʼlsa I_DC bilan belgilangan.
Ye-klass kuchaytirgich ishlashining batafsil analizi 5-bobda koʼrib chiqiladi. Bu yerda boʼlsa faqat bu kuchaytirgichning ishlash printsipi hamda asosiy sifatlari
E- klass kuchaytirgich ishlashining batafsil analizi 5-bobda koʼrib chiqiladi. Bu yerda boʼlsa faqat bu kuchaytirgichning ishlash printsipi hamda asosiy sifatlari toʼgʼrisida gap boradi. D = 50%li ideal Ye-klass kuchaytirgichining ishlashi uchun quyidagi tenglamalarda koʼrsatilgan talablar bajarilgan boʼlishi shart:
E-klass quvvat kuchaytirgichlarining analizi va loyixalanishi
Yuqori chastotalarda ishlash uchun, quyidagi sabablarga koʼra, Ye-klass quvvat kuchaytirgichlari eng qulay va samarali boʼladi: yuqori chastotalarda ham kuchaytirgichning effektivligi katta, yuklama zanjirlari juda oddiy va nooptimal qoʼzgʼatilishda (drive) ham qoniqarli ishlaydi. Yuqori effektivlik bilan birga bu kuchaytirgich turi EERturdagi arxitekturada ham ishlashi mumkin. Bu bob bu qiziq boʼlgan kuchaytirgich turini batafsil analiz qilamiz va uni loyixalash tartibi bilan tanishamiz, Ye-klass quvvat kuchaytirgichlar sxemalari bilan tanishamiz.
Аvval asosiy, ideallashtirilgan Ye-klass quvvat kuchaytirgichini analiz qilamiz. Kuchaytirgich sxemasini ishlashini aks ettiruvchi umumiy tenglamalarni batafsil koʼrib chiqqanimizdan soʼng Ye-klass kuchaytirgichlarining amaliy sxemalardagi noidealliklarning taʼsirini koʼrib chiqamiz. Ye-klass quvvat kuchaytirgichlarida ishlatilgan real elementlar, ulardagi yoʼqotishlar bilan, koʼrib chiqiladi hamda DC manbasining real induktivligini kuchaytirgich ishlashiga taʼsiri ham koʼrib chiqiladi. Kuchaytirgichni yuklamaga ulash usullari koʼrib chiqilib, yakunida kuchaytirgichning loyixalash tartibi keltiriladi.