Amplificadores de potencia

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Amplificadores de Potencia, Conceptos básicos
J. I. Huircan
Abstract–Los amplificadores de potencia son convertidores que transforman la energía de la fuente en señal de potencia de salida. Estos pueden ser tipo clase A, AB, B y C. Los cuales tienen distintos parámetros de eficiencia y uso. Index Terms–Power Amplifier.

alimentación en una señal de potencia en la carga, la eficiencia de esteproceso está dada por η= PL(AC) PCC (1)

I. Introduction Un amplificador de potencia convierte la potencia de una fuente de corriente continua (Polarización VCC de un circuito con transitores), usando el control de una señal de entrada, a potencia de salida en forma de señal. Si sobre la carga se desarrolla una gran cantidad de potencia, el dispositivo deberá manejar una gran excursión en voltajey corriente. Los puntos de operación deben estar en un área permitida de voltaje y corriente que asegure la máxima disipación, (SOA, Safe Operating Area). Se deben considerar los voltajes de ruptura y efectos térmicos permitidos en los dispositivos de estado sólido, considerar las característica no lineales en el funcionamiento y usar los parámetros para gran señal del dispositivo. La curvamuestra las caracteristicas de emisor y colector de un transistor, II. Clasificación de los amplificadores de potencia Existen cuatro clasificaciones básicas de amplificadores de potencia: A, AB, B y C. En clase A, el amplificador está polarizado de tal forma que la corriente por el colector fluye durante el ciclo completo de la señal de entrada. Para clase AB, la polarización del amplificador es de talforma que la corriente de colector solamente fluye para un lapso menor a los 360o y mayor a los 180o de la onda correspondiente. Para el funcionamiento en clase B, la corriente IC fluirá solo durante 180o de la onda de entrada. Finalmente, para funcionamiento en clase C, el dispositivo conducirá durante un periodo inferior a los 180o correspondiente a la onda de entrada. La Fig. , muestra elcomportamiento de los distintas clases. Los amplificadores tipo AB y B usan configuraciones transistorizadas llamadas push-pull. Cada uno de estos amplificadores posee características de eficiencia y distorsión distintos, por lo cual, sus aplicación será a distintas áreas. III. Relaciones básicas en los amplificadores de potencia Para analizar los amplificadores de potencia se requiere de ciertas cantidades yrelaciones. Como el amplificador de pontencia convierte la potencia de cc de la fuente de
Documento preprarado en el DIE, Universidad de la Frontera 2004.

Donde η es la eficiencia , PL(AC) , es la potencia media de señal en la carga y PCC , la potencia media de salida en la fuente de alimentación. El peak instantáneo y la potencia media disipada en el dispositivo de amplificación, considerando untrasistor bipolar como dispositivo de potencia, se tiene PCE = PCC − PL (2)

Donde PCE es la disipación media de colector, PL es la potencia total, es decir, potencia cc más potencia ca en la carga. Para la evaluación de las distintas cantidades de potencia, se usa la relación básica dada por (3), donde p es la potencia instantánea, v e i son el voltaje y la corriente instantáneos. p = vi (3)Si se considera que v e i son formas de onda periodica, con componente media (cc), la cual puede ser cero y una componente de ca, no necesariamente sinusoidal, así se tendrá

v = Vdc + vac i = Idc + Iac

(4) (5)

Tomando el periodo completo de la onda, se tiene que 1 2π Z
2π 0

P =

Z 2π 1 vac iac dωt = Vdc Idc + 2π 0 Pdc Pac

p · dωt

(6)

Donde, Pdc es la contribución de lacomponente continua y Pac es la contribución de la componente alterna a la potencia media. Si las componentes de ca son tipo sinusoidal, se tiene

vac = Vm cos ωt iac = Im cos ωt Reemplazando en la ecuación (6), se tiene

(7) (8)

2

P = Vdc Idc + = Vdc Idc +

1 2π

Vm Im 2π £ 2 ¤ cos ωt dωt 2π 0 Vm Im Vm Im = Vdc Idc + π = Vdc Idc + 2π 2 √ √ Como 2 = 2 2, entonces Vm Im P = Vdc Idc + √...