электрические приборы и машины
 
 
   
 
   
 
 
     
 

Схема усилителя мощности низкой частоты

Наиболее распространенной схемой усилителя мощности низкой частоты является схема с трансформаторным выходом (рис.  146, а), которая обеспечивает наиболее выгодный режим работы оконечного каскада при любом сопротивлении нагрузки.

Рис. 146. Схемы усилителя мощности низкой частоты на триоде: а — основная; б — эквивалентная.

Воспользовавшись упрощенной эквивалентной схемой усилителя мощности, приведенной на рис. 146, б, определим мощность, выделяемую в активном сопротивлении нагрузки Ra:

где Ima = μUmc/Ri + Ra — амплитуда первой гармоники анодного тока.

Тогда

Обозначив отношение Ra/Ri через α, получим

                                   (249)

Коэффициент α определяет соотношение между внутренним сопротивлением лампы и сопротивлением нагрузки. Чтобы определить значение α, при котором величина Р будет наибольшей, возьмем производную дроби α/(1+α)2 и приравняем ее нулю:

Дробь равна нулю, когда числитель дроби равен нулю. Отсюда

(1 +α)2 —2(1 +α)α = 0;
(1+α)2 = 2α(1+α);
(1+α) = 2α; α=1.

Следовательно, лампа отдает нагрузке максимальную мощность при равенстве сопротивления нагрузки и внутреннего сопротивления лампы. Подставив оптимальное значение α = 1 в формулу (249), получим

                                       (250)

Если сопротивление нагрузки значительно отличается от внутреннего сопротивления лампы, то включать нагрузку непосредственно в анодную цепь усилителя мощности нецелесообразно, так как в нагрузке выдел малая мощность.

Для согласования сопротивления нагрузки с внутренним сопротивлением лампы служит выходной трансформатор.

Мощность, выделяемая лампой, расходуется на активном сопротивлении анодной нагрузки Ra, которое является суммой активного сопротивления нагрузки, пересчитанного в первичную цепь трансформатора, и активных сопротивлений обмоток трансформатора r1 и r'2 (r'2 — сопротивление вторичной обмотки, пересчитанное в первичную цепь):

где n = N2/N1 — коэффициент трансформации трансформатора.

Сопротивление R'н обычно имеет величину не менее нескольких килоом, а сопротивления r1 и r2 — всего лишь несколько десятков ом, и поэтому они не оказывают существенного влияния на величину Ra. Следовательно, можно считать, что r1 = r'2. Поэтому нх сумму заменим величиной 2r1.

Полезная мощность, которая выделяется в сопротивлении нагрузки, будет равна

Коэффициент  полезного действия трансформатора можно определить как отношение

                                              (251)

Так как Ra>> 2r1, то к. п. д. трансформатора велик: у маломощных трансформаторов он составляет 0,75—0,8, а у трансформаторов большой мощности достигает 0,95 и более.

Если уравнение (251) решить относительно r1 то, подставив полученное значение r1 в уравнение Ra = R'н + 2r1, можно получить формулу дли коэффициента трансформации трансформатора:

                                   (252)

Из этой формулы следует, что если Rн < Ra, то трансформатор следует выбирать понижающим (n < 1).

Так как к. п. д. трансформатора близок к 100%, то, написав приближенно равенство I1U1≈ I2U2 и решив его, получим I2 = I1/n, т. е. I2 > I1 (так как n < 1). Значит, в понижающем трансформаторе вторичная обмотка должна быть намотана более толстым проводом, чем первичная.

Если Rн = Ri, то следует применять трансформатор с коэффициентом трансформации n = 1. Применение трансформатора в этом случае имеет целью избежать прохождения постоянной составляющей анодного тока по сопротивлению нагрузки.

Повышающий трансформатор следует применять тогда, когда сопротивление нагрузки больше сопротивления, которое должно быть включено в анодную цепь лампы.

 
 
     
 
Copyright © 2012 Электродвигатели и трансформаторы
электрические приборы и машины
Rambler's Top100
Создание сайта Вебцентр