Аналіз впливу індуктивності навантаження на спричинені «мертвим часом» нелінійні спотворення підсилювача класу D

Автор(и)

  • S. A. Naida Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна, Ukraine https://orcid.org/0000-0002-5060-2929
  • Y. O. Onykienko Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна, Ukraine http://orcid.org/0000-0001-7508-8391
  • O. I. Drozdenko Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна, Ukraine https://orcid.org/0000-0001-6647-1428
  • O. I. Smolenska Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна, Ukraine http://orcid.org/0000-0003-0512-7978
  • V. S. Baran Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна, Ukraine http://orcid.org/0000-0002-4476-5350
  • N. O. Iakunina Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна, Ukraine http://orcid.org/0000-0001-9867-2363

DOI:

https://doi.org/10.20998/2074-272X.2021.3.05

Ключові слова:

GaN транзистори, підсилювачі класу D, нелінійні спотворення, «мертвий час», коефіцієнт гармонічних спотворень

Анотація

В роботі досліджено вплив індуктивності навантаження підсилювача класу D на значення коефіцієнту гармонічних спотворень (КГС) на виході для різних значень тривалості «мертвого часу» або вимкненого стану вихідних транзисторів. Оцінена адекватність існуючих математичних моделей для розрахунку КГС на виході підсилювача в залежності від тривалості «мертвого часу». Наведено результати комп’ютерного моделювання підсилювача класу D та досліджено значення КГС на виході в залежності від різних номіналів індуктивності вихідного дроселя. Виконано порівняння теоретично обчислених значень з результатами комп’ютерного моделювання. В результаті дослідження встановлено, що КГС, спричинений наявністю «мертвого часу» залежить від індуктивності навантаження. Отриманий у результаті моделювання КГС співпадає з розрахованим за формулою тільки для певних значень індуктивності навантаження. В моделі використано GaN транзистори, що дозволило дослідити роботу підсилювача у широкому діапазоні частот перемикання.

Біографії авторів

S. A. Naida, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна

Д.т.н., професор

Y. O. Onykienko, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна

К.т.н., доцент

O. I. Drozdenko, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна

К.т.н., доцент

O. I. Smolenska, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна

Аспірант

V. S. Baran, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна

Аспірант

N. O. Iakunina, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна

К.ф.-м.н., доцент

Посилання

Koeslag F., du T. Mouton H., Beukes H. J., Midya P. A detailed analysis of the effect of dead time on harmonic distortion in a class D audio amplifier. AFRICON 2007, 2007, pp. 1-7. doi: https://doi.org/10.1109/afrcon.2007.4401640.

Wu C. M., Lau Wing-Hong, Shu-Hung Chung H. Analytical technique for calculating the output harmonics of an H-bridge inverter with dead time. IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Fundamental Theory and Applications, 1999, vol. 46, no. 5, pp. 617-627. doi: https://doi.org/10.1109/81.762927.

Li C., Gu Y., Li W., He X., Dong Z., Chen G., Ma C., Zhang L. Analysis and compensation of dead-time effect considering parasitic capacitance and ripple current. 2015 IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC), 2015, pp. 1501-1506. doi: https://doi.org/10.1109/apec.2015.7104546.

Mauerer M., Tüysüz A., Kolar J. W. Distortion analysis of low-THD/high-bandwidth GaN/SiC class-D amplifier power stages. 2015 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE), 2015, pp. 2563-2571. doi: https://doi.org/10.1109/ecce.2015.7310020.

Mauerer M., Kolar J. W. Distortion minimization for ultra-low THD class-D power amplifiers. CPSS Transactions on Power Electronics and Applications, 2018, vol. 3, no. 4, pp. 324-338. doi: https://doi.org/10.24295/cpsstpea.2018.00032.

Chierchie F., Paolini E. E. Analytical and numerical analysis of dead-time distortion in power inverters. 2010 Argentine School of Micro-Nanoelectronics, Technology and Applications (EAMTA), 2010, pp. 6-11. Available at: https://ieeexplore.ieee.org/document/5606373 (accessed 22 June 2020).

Chierchie F., Paolini E. E. Quasi-analytical spectrum of PWM signals with dead-time for multiple sinusoidal input. 2011 IEEE International Symposium of Circuits and Systems (ISCAS), 2011, pp. 1033-1036. doi: https://doi.org/10.1109/iscas.2011.5937745.

Chierchie F., Stefanazzi L., Paolini E. E., Oliva A. R. Frequency analysis of PWM inverters with dead-time for arbitrary modulating signals. IEEE Transactions on Power Electronics, 2014, vol. 29, no. 6, pp. 2850-2860. doi: https://doi.org/10.1109/tpel.2013.2276098.

Onikienko Y.O., Pilinsky V.V., Popovych P.V., Lazebnyi V.S., Smolenska O.I., Baran V.S. Modelling of operation modes and electromagnetic interferences of GaN-transistor converters. Electrical Engineering & Electromechanics, 2020, no. 3, pp. 37-42. doi: https://doi.org/10.20998/2074-272X.2020.3.06.

Gedz O., Lazebnyi V., Onikienko Y., Vlasjuk A. EMI simulation of GaN power stage for audio class D amplifiers. 2018 14th International Conference on Advanced Trends in Radioelecrtronics, Telecommunications and Computer Engineering (TCSET), 2018, pp. 204-207. doi: https://doi.org/10.1109/tcset.2018.8336187.

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-06-23

Як цитувати

Naida, S. A., Onykienko, Y. O., Drozdenko, O. I., Smolenska, O. I., Baran, V. S., & Iakunina, N. O. (2021). Аналіз впливу індуктивності навантаження на спричинені «мертвим часом» нелінійні спотворення підсилювача класу D. Електротехніка і Електромеханіка, (3), 32–37. https://doi.org/10.20998/2074-272X.2021.3.05

Номер

Розділ

Силова електроніка

Статті цього автора (авторів), які найбільше читають