بهبود عملكرد تقويت كننده توان كلاس E/F5 با استفاده از خازن موازي براي كاربردهاي فركانس متوسط

Performance Improvement of class E/F5 amplifier with using load capacitor for medium frequency applications

در اين مقاله يك تقويت كننده توان كلاس E/F5 با فركانس كاري 1MHz طراحي و آناليز شده است. در ساختار تقويت كننده از يك خازن موازي با بار در خروجي تقويت كننده استفاده شده كه اين تكنيك كمك فراواني به بهبود عملكرد تقويت كننده كرده است. از جمله مي توان به افزايش ولتاژ خروجي، فركانس كاري بالاتر و كاهش ولتاژ سوييچ اشاره كرد. در اين تقويت كننده از ترانزيستور IRF510 به عنوان سوئيچ ، و از مدل داخلي نرم افزار Pspice براي شبيه سازي استفاده شده است. مدار طراحي شده به صورت تئوري آناليز شده است كه نتايج شبيه سازي حاصله، تحليل رياضي را تاييد مي كند. در تقويت كننده پيشنهادي شرايط ZVS (ولتاژ صفر در لحظه ي سوئيچ زني) و ZDS (مشتق ولتاژ صفر در لحظه ي سوئيچ زني) كاملا رعايت شده است. نتايج نشان مي‌دهند كه مقدار پارامترهاي توان خروجي 30 W و راندمان مدار 92.8% براي تقويت كننده پيشنهادي بدست آمده و نسبت ولتاژ سوييچ به ولتاژ DC مقدار 2.8 بهبود يافته است. مدار طراحي شده با توجه به راندمان و مشخصات بهينه مي تواند در معكوس كننده هاي منابع ولتاژ در خودروهاي نظامي به كار گرفته شود.

Abstract: In this paper, a class E/F5 amplifier is designed and analyzed at 1 MHz frequency. A new technique is presented in the proposed circuit, in which a load capacitor is placed in the output circuit of the amplifier. The proposed technique has improved the performances of the proposed circuit, such as higher maximum frequency and lower switch voltage. In the designed circuit, the IRF510 transistor is used as the switch and the circuit is simulated using PSpice software. The proposed circuit is analyzed considering ZVS (zero voltage switching) and ZDS (zero derivative switching) conditions, which the simulations result has confirmed the analyzed results. The results show efficiency of 92.8%, output power of 30W, and normalized voltage of 2.8 which shows good improvement, compared to the other amplifiers. The proposed amplifier with such superior results can be considered as a good candidate for the inverter applications in the military vehicles.