功率控制电路及其工作原理

2023-06-26 理论教育版权反馈

【摘要】：功率控制电路如图3-20所示。下面分析一下功率控制电路的工作原理。但是，晶体管V1的导通电阻Rce和控制电压Ube的关系并不是线性的，为此在晶体管V1的集电极和发射极之间并联了一个由同型号晶体三极管V2和电阻R5组成的支路。

脉宽调制发射机的输出功率由功放级2个功率放大器模块的射频输出信号经电压合成后获得，对于一定的功放电路，在确定的射频激励信号的作用下，每个功放模块的输出功率取决于其供电电压。虽然主整电源输出的是一个230V的直流电压，送到功放模块的供电电压却不是恒定的，因为主整电源230V的供电并不是直接送到功放模块的，而是要通过调制驱动电路再送到功放模块。送到功放模块的供电电压的大小，不仅取决于主整电源的供电电压，也受脉宽调制器输出的调宽脉冲信号控制，随着调宽脉冲信号的变化而变化。在没有音频信号输入时，即载波状态下调宽脉冲信号的宽度（占空比）由送到调宽脉冲信号形成电路中比较器N8A反相输入端的直流分量电平决定，因而功率放大器的供电电压和脉宽调制发射机的载波输出功率也由送到比较器N8A反相输入端的直流分量电平决定。这个直流分量一路来自（音频+直流）电路N5B的输出，另一路则来自功率控制电路的输出。功率控制电路如图3-20所示。

功率控制电路对发射机载波输出功率的控制，是通过改变送到比较器N8A反相输入端的直流分量电平达到的，在改变送到比较器N8A反相输入端的直流分量电平的同时，也相应改变送到比较器N8A反相输入端的音频信号幅度，以保证已调波信号的调幅度不变。

下面分析一下功率控制电路的工作原理。

为了方便分析，功率控制电路又可以分解为压控模拟电位器、手动和微机功率升降电路、电源功率补偿电路。

1.压控模拟电位器

功率控制电路的核心部分是由运算放大器N1和晶体管V1、V2及周围元件组成的压控模拟电位器，如图3-21所示。

图3-21　压控模拟电位器电路

根据晶体三极管的特性，当加在晶体三极管V1基极和发射极之间的电压Ube变化时，V1的基极电流Ib、集电极电流Ic、集电极和发射极之间的压降Uce、导通电阻Rce都要发生变化。在放大区内，Ube增大时，Ib、Ic增大，而Uce、Rce减小；反之，Ube减小时，Ib、Ic减小，而Uce、Rce增大。这样，晶体管V1集电极和发射极之间的压降Uce、导通电阻Rce都受加在基极和发射极之间的电压Ube的变化控制，晶体管V1的导通电阻Rce在这里相当于一个压控可变电阻。

但是，晶体管V1的导通电阻Rce和控制电压Ube的关系并不是线性的，为此在晶体管V1的集电极和发射极之间并联了一个由同型号晶体三极管V2和电阻R5组成的支路。V2的基极和集电极短接后，晶体三极管V2实际构成一个二极管，利用二极管的非线性特性进行补偿，使得晶体管V2和电阻R5支路与V1的导通电阻Rce并联后的等效可变电阻R′ce随控制电压Ube呈线性变化。也就是说，晶体管V1、V2和电阻R5构成的电路相当于一个电位器，这个电位器的等效电阻R′ce受加在晶体三极管V1基极和发射极之间的电压Ube的控制而呈线性变化，故称为压控模拟电位器。

控制电压Ube是如何形成的呢？由+15V电源和电阻R41～R44、电位器RP10构成一个分压器，经分压后由电位器RP10的抽头提供一个直流电压给N1B的同相输入端N1-5。晶体三极管V2的基极和集电极短接后，构成一个二极管串接在N1B的反馈回路中，由于二极管的正向导通电阻很小，N1B在这里相当于一个电压跟随器，N1B的输出送到晶体管V1的发射极。利用二极管的温度特性，电压跟随器N1B具有自动稳定输出电压的功能。当N1B的输出电压因温度升高而上升时，晶体管V2构成的二极管的正向结电压同时随温度的升高而下降，使得反馈到N1B的反相输入端的电压上升，N1B的输出电压随之下降；当温度下降时，电路的反馈过程则相反，从而稳定N1B的输出电压，为V1的发射极提供一个恒定的电压，分压电路提供的直流电压同时经电阻R4送到电压跟随器N1A的同相输入端N1-3。此外，送到N1A同相输入端N1-3的还有来自手动和微机功率升降电路、电源功率补偿电路的功率控制信号。N1A的输出送到V1的基极，当加到V1的发射极的电压恒定时，控制电压Ube随V1基极电压的变化而变化，即由分压电路提供的直流电压、手动和微机功率升降电路的功率控制信号、电源功率补偿电路的功率控制信号共同形成控制电压Ube。

2.手动和微机功率升降电路

手动和微机功率升降电路如图3-22所示。

图3-22　手动和微机功率升降电路

+15V电源和电阻R1、R2，以及电位器RP1、电容C5构成一个分压电路。RP1是一个外接开关电位器，安装在发射机前门内，通过XS3-1、2、3、4、5端接入脉宽调制器板。继电器K1用于手动和微机功率升降功能的切换，当RP1的开关闭合时，继电器K1线包带电，K1的触点9、13闭合，触点4、8连通，此时发射机的功率升降由微机控制转换为手动控制，+15V电源经电阻R1、R2、电位器RP1分压后，从RP1的抽头端提供一个直流电压送到二极管VD20的负极。当发射机工作在最大功率（设定的额定功率）时，二极管VD20的负极电位高于N1-3处的电位，VD20因反偏而截止；调节电位器RP1，当VD20的负极电位低于N1-3处的电位0.7V以上时，VD20导通，N1-3及N1-1处的电位随之下降。由于V1的发射极的电位恒定，所以控制电压Ube增大，Uce、Rce减小，并且V1的发射极的电平高于N5B输出端的直流电平，这样，经Rce和R38分压后送到比较器N8-5处的直流电平上升，发射机的输出功率降低。同时，对于N5B输出的音频信号来说，V1的发射极可以看成是接地的，N5B输出的音频信号经Rce和R38分压后送到N8-5处的信号幅度也随之减小，这样通过调节电位器RP1，不仅可以使得发射机的输出功率在零到最大功率之间变化，而且在调节过程中保持调幅度不变。

如果断开RP1的开关，则继电器K1释放，K1的触点4、6连通，触点9、13断开，由微机控制电路送来的功率控制信号从XS1-7送到二极管VD20的负极，这时就可以通过面板上的升降功率按键调整发射机的输出功率，而发射机前门内的手动功率调节旋钮不再起作用。继电器K1释放时，由于电磁感应作用，K1线包中的电流还要维持原来的方向一小段时间，此时二极管VD14将为K1线包中的感应电流提供通路。

3.电源功率补偿电路

电源功率补偿电路如图3-23所示。

图3-23　电源功率补偿电路

在不考虑其他因素影响时，当主整电源电压绝对值增大时，功率放大器的输出功率也增大；当主整电源电压绝对值减小时，功率放大器的输出功率也减小。如何在电源电压变化时稳定发射机的输出功率呢？一般采取反馈控制的办法解决这类问题，为此将230V主整电源电压取样后从XS2-9、10端输入，作为主整电源电压变化时的反馈控制信号。

晶体管V5及周围元件构成共基极放大电路，当取样电压绝对值增大时，加在晶体管V5基极和发射极之间的电压增大，基极电流Ib和集电极电流Ic也随之增大，晶体管V5的集电极电阻上的压降同时随Ic增大而增大。由于共基极放大电路的供电电源是+15V稳压电源，供电电压稳定，因而晶体管V5的集电极电位也随之下降。

晶体管V6及周围元件构成射极输出器，当晶体管V5的集电极电位下降时，通过+15V电源与电阻R88、电位器RP12组成的分压电路分压，从电位器RP12抽头送到V6基极的电位随之下降，V6的发射极电流及发射极电位也随之下降。通过电阻R86、R81、R82、R83等组成的相关分压电路的分压作用，V6发射极电位的下降将导致送到N1-3处的电平也随之下降，从而降低发射机的输出功率，反之则通过相反的调节过程使发射机的输出功率升高。这样通过功率补偿电路的反馈机制，就达到了在主整电源电压变化时稳定发射机输出功率的目的。

二极管VD21在电路中起箝位作用，用于防止V6发射极的电位过高时，导致发射机输出功率过大。箝位电平由+15V电源经电阻R84、R85、R88和电位器RP11分压后提供，并可通过调整电位器RP11的抽头位置进行调节。

功率控制电路及其工作原理

相关推荐