МОДЕЛИРОВАНИЕ МНОГОКАНАЛЬНОГО КЛЮЧЕВОГО УСИЛИТЕЛЯ КЛАССА D ДЛЯ СИСТЕМЫ ШИРОКОПОЛОСНОЙ ГИДРОАКУСТИЧЕСКОЙ СВЯЗИ

Казаков Евгений Александрович; Остапенков Павел Сергеевич; Щукин Александр Викторович; Филатов Виктор Александрович; Гусев Александр Юрьевич

doi:10.5281/zenodo.19201755

Авторы

Казаков Евгений Александрович ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский университет "Московский Энергетический Институт"» Автор https://orcid.org/0009-0000-8840-5384
Остапенков Павел Сергеевич ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский университет "Московский Энергетический Институт"» Автор
Щукин Александр Викторович ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский университет "Московский Энергетический Институт"» Автор
Филатов Виктор Александрович ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский университет "Московский Энергетический Институт"» Автор
Гусев Александр Юрьевич ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский университет "Московский Энергетический Институт"» Автор

DOI:

https://doi.org/10.5281/zenodo.19201755

Ключевые слова:

ключевые усилители мощности, усилители класса D, широтно-импульсная модуляция, SPICE-модели, широкополосные сигналы

Лицензия

Метаданные этой статьи распространяются под лицензией CC BY 4.0

Аннотация

В статье рассматривается компьютерная модель многоканального ключевого усилителя класса D. В качестве входного сигнала усилителя используется сигнал с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Описываются и обосновываются требования к ШИМ-сигналу и быстродействию элементов усилителя. Особое внимание уделяется расчету и моделированию нелинейных режимов выходного трансформатора многоканального усилителя. Показано, что добавление второго канала усиления позволяет снизить амплитуду спектральных составляющих на частоте ШИМ. Полученные результаты могут быть использованы для разработки передатчиков в системах гидроакустической связи.

Скачивания

Данные по скачиваниям пока не доступны.

Библиографические ссылки

1. Динамические потери энергии в ключевых усилителях мощности в составе гидроакустического передающего тракта / В. А. Александров, О. В. Воробьев, Ю. В. Казаков, Л. В. Маркова // Труды учебных заведений связи. – 2022. – Т. 8, № 3. – С. 14-26. – DOI 10.31854/1813-324X-2022-8-3-14-26.

2. Grebennikov, A. Switchmode RF and microwave power amplifiers / A. Grebennikov, M. J. Franco // Academic Press, 2021. – 650 p. – ISBN 978-0-12-821769-8.

3. The class D audio power amplifier: A review / S. Mei [et al.] // Electronics. – 2022. – Vol. 11, no. 19. – P. 3244. – DOI: 10.3390/electronics11193244.

4. Comparison of GaN, SiC, Si technology for high frequency and high efficiency inverters / S. K. Pullabhatla [et al.] // E3S Web of Conferences. – 2020. – Vol. 184. – P. 01012. – DOI 10.1051/e3sconf/202018401012.

5. Оценка моделей полевых транзисторов для широкополосных усилителей класса D / Е. А. Казаков, П. С. Остапенков, Е. Д. Соловьев, А. В. Щукин // Вестник Донецкого национального университета. Серия Г: Технические науки. – 2024. – № 4. – С. 35-46. – DOI 10.5281/zenodo.14514520. – EDN QTUBTR.

6. Исследование цифровых методов генерации сигналов гидроакустических фазированных антенных решеток / В. А. Александров, А. П. Буянов, Л. В. Маркова, М. А. Сиверс // Труды учебных заведений связи. – 2021. – Т. 7, № 1. – С. 42-53. – DOI 10.31854/1813-324X-2021-7-1-42-53.

7. Section 4 – Power Transformer Design // Texas Instruments: – Seminar on Power Supply Design; SLUP126 [Электронный ресурс]. – URL: https://www.ti.com/lit/ml/slup126/slup126.pdf (дата обращения 05.12.2025).

8. Mohan, N. Power electronics, a first course: simulations and laboratory implementations / N. Mohan, S. Raju // John Wiley & Sons, 2022. – 432 p. – ISBN 978-1-119-89845-2.

9. LTspice XVII [Электронный ресурс]. – URL: https://agnd.net/valpo/341/LTspiceHelpXVII.pdf (дата обращения 05.12.2025).

10. Nonlinear transformer model for circuit simulation / J. H. Chan [et al.] // IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems. – 1991. – Vol. 10, no. 4. – P. 476–482. – DOI: 10.1109/43.75689.

11. Jiles, D. C. Theory of ferromagnetic hysteresis / D. C. Jiles, D. L. Atherton // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. – 1986. – Vol. 61, no. 1–2. – P. 48–60. – DOI 10.1016/0304-8853(86)90066-1.

12. For LTspice users: libraries of models, examples, etc [Электронный ресурс]. – URL: http://bordodynov.ltwiki.org/ (дата обращения 05.12.2025).

13. TDK. Ferrites and accessories: EQ 25/5.6/18 with I 25/2.3/18 Cores [Электронный ресурс]. – URL: https://www.tdk-electronics.tdk.com/inf/80/db/fer/eq_25_5_6_18.pdf (дата обращения 05.12.2025).

14. TDK. Ferrites and accessories: SIFERRIT material N49 [Электронный ресурс]. – URL: https://www.tdk-electronics.tdk.com/download/187212/c44cc4ec800e9f6f22a8068409c85b4f/pdf-n49.pdf (дата обращения 05.12.2025).

REFERENCES LIST

1. Dinamicheskie poteri energii v kliuchevykh usiliteliakh moshchnosti v sostave gidroakusticheskogo peredaiushchego trakta / V. A. Aleksandrov, O. V. Vorobev, Iu. V. Kazakov, L. V. Markova // Trudy uchebnykh zavedenii sviazi. – 2022. – T. 8, № 3. – S. 14-26. – DOI 10.31854/1813-324X-2022-8-3-14-26.

2. Grebennikov, A. Switchmode RF and microwave power amplifiers / A. Grebennikov, M. J. Franco // Academic Press, 2021. – 650 p. – ISBN 978-0-12-821769-8.

3. The class D audio power amplifier: A review / S. Mei [et al.] // Electronics. – 2022. – Vol. 11, no. 19. – P. 3244. – DOI: 10.3390/electronics11193244.

4. Comparison of GaN, SiC, Si technology for high frequency and high efficiency inverters / S. K. Pullabhatla [et al.] // E3S Web of Conferences. – 2020. – Vol. 184. – P. 01012. – DOI 10.1051/e3sconf/202018401012.

5. Otsenka modelei polevykh tranzistorov dlia shirokopolosnykh usilitelei klassa D / E. A. Kazakov, P. S. Ostapenkov, E. D. Solovev, A. V. Shchukin // Vestnik Donetskogo natsionalnogo universiteta. Seriia G: Tekhnicheskie nauki. – 2024. – № 4. – S. 35-46. – DOI 10.5281/zenodo.14514520. – EDN QTUBTR.

6. Issledovanie tsifrovykh metodov generatsii signalov gidroakusticheskikh fazirovannykh antennykh reshetok / V. A. Aleksandrov, A. P. Buianov, L. V. Markova, M. A. Sivers // Trudy uchebnykh zavedenii sviazi. – 2021. – T. 7, № 1. – S. 42-53. – DOI 10.31854/1813-324X-2021-7-1-42-53.

7. Section 4 – Power Transformer Design // Texas Instruments: – Seminar on Power Supply Design; SLUP126 [Elektronnyi resurs]. – URL: https://www.ti.com/lit/ml/slup126/slup126.pdf (data obrashcheniia 05.12.2025).

8. Mohan, N. Power electronics, a first course: simulations and laboratory implementations / N. Mohan, S. Raju // John Wiley & Sons, 2022. – 432 p. – ISBN 978-1-119-89845-2.

9. LTspice XVII [Elektronnyi resurs]. – URL: https://agnd.net/valpo/341/LTspiceHelpXVII.pdf (data obrashcheniia 05.12.2025).

10. Nonlinear transformer model for circuit simulation / J. H. Chan [et al.] // IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems. – 1991. – Vol. 10, no. 4. – P. 476–482. – DOI: 10.1109/43.75689.

11. Jiles, D. C. Theory of ferromagnetic hysteresis / D. C. Jiles, D. L. Atherton // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. – 1986. – Vol. 61, no. 1–2. – P. 48–60. – DOI 10.1016/0304-8853(86)90066-1.

12. For LTspice users: libraries of models, examples, etc [Elektronnyi resurs]. – URL: http://bordodynov.ltwiki.org/ (data obrashcheniia 05.12.2025).

13. TDK. Ferrites and accessories: EQ 25/5.6/18 with I 25/2.3/18 Cores [Elektronnyi resurs]. – URL: https://www.tdk-electronics.tdk.com/inf/80/db/fer/eq_25_5_6_18.pdf (data obrashcheniia 05.12.2025).

14. TDK. Ferrites and accessories: SIFERRIT material N49 [Elektronnyi resurs]. – URL: https://www.tdk-electronics.tdk.com/download/187212/c44cc4ec800e9f6f22a8068409c85b4f/pdf-n49.pdf (data obrashcheniia 05.12.2025).