Amplificador de potencia clase e

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Resumen

En este trabajo se hablara sobre el amplificador de potencia clase E, sobre sus aplicaciones en el campo de la electrónica, sus características y su uso en el comercio gracias a su alta eficiencia y sencillez.

1. Introducción

El amplificador en clase E es un amplificador de pulsos (cuyo rendimiento puede ser muy elevado) cuya salida se encuentra sintonizada a una determinadafrecuencia. Suele ser empleado en aplicaciones de radio cuando se trabaja a una única frecuencia o bien en un margen muy estrecho de frecuencias. No es de aplicación en audio.

2. Marco teórico

AMPLIFICADOR CLASE E

La clase E fue desarrollada y patentada por N.O. Sokal y A.D. Sokal en 1975 y se caracteriza por una estructura simple que utiliza un único dispositivo activo. La redresonante de salida incluía, como principal innovación, una capacidad en Paralelo con el dispositivo. Esta capacidad será aportada de manera externa, o bien estará constituida, en parte o completamente por la capacidad parásita de salida del dispositivo. En los amplificadores de clase E la eficiencia teórica alcanzable es del 100%.

Sus ventajas principales son, además de su mayor eficiencia, lamayor fiabilidad, la reducción del tamaño y del peso de los equipos y sobre todo, su diseño predictible y consistente gracias a la existencia de procesos de diseño claros y definidos.

Todas estas ventajas convierten a la configuración clase E en idónea para un gran número de aplicaciones de radio, cada vez a frecuencias mayores.

APLICACIONES RECIENTES DEL CLASE E

En los últimos años hahabido una gran utilización del amplificador clase E en frecuencias superiores a los 10 MHz, llegando hasta la decena de GHz para aplicaciones de comunicaciones. El avance en frecuencias en la utilización del clase E se ha debido a la publicación en 1995 de la tesis de Thomas B. Mader y de los estudios de este último en colaboración con Zoya Popovic en los que se explicitan los criterios de diseño dela etapa en clase E utilizando líneas de transmisión. El aumento en frecuencia de las aplicaciones se debe también a:

• El uso de una señal sinusoidal como driver de entrada.

• Las técnicas de linealización que han permitido la aplicación de esta clase de amplificación a señales digitales con modulaciones avanzadas en amplitud, fase y frecuencia.

• La inclusión en el proceso de diseñode la no linealidad de la capacidad parásita de salida. [1]

CARACTERÍSTICAS

Los amplificadores de potencia clase E, han ganado gran aceptación desde su introducción debido a su simplicidad, alta eficiencia y excelente diseño.

La configuración más común del amplificador clase E utiliza un transistor con un condensador en paralelo y un filtro resonante en serie de salida. La figura 1.muestra esta configuración:

Fig. 1 Amplificador clase E configuración básica

El transistor actúa como un interruptor, más que como un amplificador. Cuando el interruptor (transistor) está cerrado, la tensión ideal de colector es cero y la corriente del colector se vuelve idealmente infinita. Cuando el interruptor está abierto, no fluye corriente pero la tensión del colector se torna grande. Porlo tanto la tensión y corriente diferente de de cero es anulada, eliminando las pérdidas de energía del transistor en los estados completamente-abierto y completamente-cerrado.

El capacitor C1 mantiene el voltaje del colector (Vc) a cero voltios mientras que el interruptor pasa de un estado a otro (de encendido a apagado) para evitar las pérdidas de conmutación. El Cf, Lf, jX y R de la redestán diseñados de tal manera que el voltaje del colector caiga de nuevo a cero mientras el interruptor cambia de apagado a encendido, una vez más para evitar las pérdidas de conmutación [2] . El voltaje del colector y las formas de ondas de corriente del amplificador clase E, se muestran en la figura 2:

Fig. 2 Formas de onda de tensión y corriente del colector

Las hipótesis hechas en el...
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