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确定 E 类功率放大器的射频扼流圈要求

 

2024-11-20 09:47:26

晨欣小编

1. 电抗与直流电阻的权衡

  • 射频扼流圈理想状态下需要具有无穷大的电抗,以完全阻止交流电流,只允许直流电流通过。

  • 实际中,扼流圈的电抗受限于设计的物理和成本约束:

    • 增加电感值:可以更有效地抑制交流电流。

    • 直流电阻的引入:电感值增大往往伴随更高的直流电阻,导致功率损耗增加。

2. 非零直流电阻的影响

  • 功率损耗计算:公式推导出直流电阻引起的功率损耗P损失=0.2884×RRFCIR2P_{\text{损失}} = 0.2884 \times R_{\text{RFC}} I_R^2P损失=0.2884×RRFCIR2。

  • 效率评估:非零直流电阻对效率的影响公式为:η=11+0.5768×RRFCRL\eta = \frac{1}{1 + 0.5768 \times \frac{R_{\text{RFC}}}{R_L}}η=1+0.5768×RLRRFC1通过代入实际值,示例计算结果表明,即便有直流电阻存在,放大器效率仍可达到较高水平(99.7%)。


3. 所需电感的确定

为了将扼流圈电流的峰峰值纹波限制在直流电流的10%以下,推导出所需电感的计算公式:

L18.66×RLfL_1 \geq 8.66 \times \frac{R_L}{f}L1≥8.66×fRL

  • 应用实例:对于1 MHz、50 Ω负载的E类放大器,计算得所需电感值为L1433μHL_1 \geq 433 \mu HL1≥433μH。


4. LTspice仿真验证

  • 仿真配置:采用理想开关模型进行仿真,观察射频扼流圈的电流波形与设计期望的偏差。

  • 仿真结果:发现仿真中的扼流圈电流波形略与理论假设不同,电流上升的阶段超出开关导通时段。这是由于开关电压在部分时刻低于电源电压VccV_{\text{cc}}Vcc,导致扼流圈电流增加。


5. 设计建议

  • 为确保E类放大器的高效率运行,应综合考虑电感值、电路寄生效应以及直流电阻对整体性能的影响。

  • 仿真分析可以验证理论公式,并帮助调整设计参数以优化性能。


 

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