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Amplificador clase E

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Transcript of Amplificador clase E

AMPLIFICADOR CLASE E AMPLIFICADORES Reseña del amplificador clase E Características generales Características generales Amplificador clase E conmutado a voltaje cero (ACECVC) El amplificador clase E (ACE) fue investigado por Gerald Ewing en 1964, y desarrollado y patentado por Nathan y Alan Sokal en 1975. El amplificador clase E representa una atractiva solución para el diseño de amplificadores a potencias medias con altas eficiencias de conversión de potencia
A frecuencias bajas el amplificador clase E proporciona altas eficiencias con una mejor linealidad que los amplificadores clase A, clase B, clase C y clase F.
Su alta eficiencia es mantenida en un gran rango de potencias de salida. Inicialmente la aplicación del amplificador clase E fue limitada a la banda VHF.
Recientemente el rango de funcionamiento del amplificador clase E abarca desde las altas frecuencias (HF) hasta las microondas. El circuito básico del ACECVC, Consta de un dispositivo semiconductor de potencia funcionando como interruptor, un circuito L0-C0-R resonante serie, un capacitor Cs y un inductor fuente de corriente Lc. Ha tenido gran aceptación debido a su simplicidad y alta eficiencia
Pertenece al grupo de convertidores resonantes ya que cuenta con un circuito resonante serie dentro de su estructura Amplificador Clase E Un amplificador clase E utiliza un solo transistor energizado para operar como un conmutador, conectado a una red de carga pasiva. La red de carga menos complicada consiste en un circuito sintonizado en serie (Lo-Co) que conecta el colector a la carga y una capacitancia C que desvía a tierra al colector. La capacitancia C de derivación está conformada por la capacitancia C1 inherente al transistor y la C2, que se agrega para hacer que el amplificador opere en la forma deseada. Como el amplificador clase E puede utilizar la capacitancia en derivación con el conmutador, las pérdidas de potencia que ocurrirían en la operación clase C, a causa de esa capacitancia, pueden eliminarse, mejorando así la eficiencia global del amplificador. El interruptor se enciende y se apaga a la frecuencia de funcionamiento f=/(2*π) determinado por el circuito de control de compuerta. La capacitancia de salida del transistor, y la capacitancia parásita del inductor Lc son incluidas en el capacitor paralelo. A altas frecuencias de funcionamiento, toda la capacitancia Cs puede ser sustituida por la capacitancia parásita del dispositivo. La resistencia R representa la resistencia de carga del circuito. La inductancia Lc se considera infinita con la finalidad de que el rizo de la corriente de la fuente pueda ser despreciado. Operación y análisis. La operación de un amplificador clase E puede analizarse mediante cuatro supuestos respecto al circuito:
1. La bobina RFC tiene una reactancia lo suficientemente grande para que la corriente Idc que circule por ella sea constante.
2. El Q del circuito de salida serie sintonizado (Lo-Co) es lo suficientemente grande como para que la corriente de salida.
3. El transistor Q1 se energiza para operar como un conmutador S que se encuentra encendido (lo atraviesa un voltaje cero) o apagado (atravesado por corriente cero), salvo lapsos muy breves durante las transiciones entre los dos estados.
4. La capacitancia C es independiente del voltaje (es decir, no hay efectos de varactor). Cuando el conmutador S esta encendido, el voltaje de colector Vc()=0, la corriente ic() en C es por lo tanto nula y la del colector is() es la diferencia Idc-io(). Cuando s está apagado, la corriente del colector is() =0 y la del capacitor es por consiguiente la diferencia Idc-io() y la forma de onda de voltaje de colector se produce entonces por el cargado del capacitor C de derivación. Cuando el conmutador S cambia de apagado a encendido, cualquier carga en C desaparece en forma instantánea. Las formas de descarga carecen de importancia, pues la potencia total involucrada depende solo de la capacitancia y del voltaje en ella precisamente antes de la descarga. Antecedentes La conmutación dura en un dispositivo de potencia se define cuando se presenta al mismo tiempo un traslape de corriente y voltaje durante los transitorios de encendido y apagado. Por lo tanto, la conmutación dura de un dispositivo semiconductor de potencia se puede presentar tanto en la fase de encendido, (permanece el voltaje de bloqueo, mientras el dispositivo está ya conduciendo corriente), (Figura 2.1a) como en la fase de apagado (permanece la corriente de conducción, mientras el dispositivo está ya bloqueando voltaje), (Figura 2.1b). Con las condiciones anteriores se genera una buena cantidad de pérdidas, mientras que con las técnicas de conmutación suave se reducen significativamente. La introducción de los conceptos de resonancia y cuasiresonancia en la conversión de la energía, contribuyó en gran medida a la realización de convertidores con altas eficiencias de funcionamiento. La utilización de un circuito resonante, formado por un inductor y un capacitor, genera formas de onda sinusoidales de corriente y voltaje en los dispositivos semiconductores de conmutación, dando lugar a condiciones de conmutación suave en los mismos Hernández Galicia Ivonne
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