مدل سازی و تحلیل غیرخطی با بهبود عملکرد تقویت کننده توان کلاس- ‏e

همواره در تقویت کننده توان کلاس-‏e‏ با توپولوژی خازن موازی، اثرات خازن های خطی و غیر خطی ذاتی عنصر ‏سویچینگ به منظور مدلسازی مدار در شرایط سویچنگ ولتاژ- صفر‎(zvs)‎‏ و تغییرات سویچنگ ولتاژ- صفر‎(zvds)‎‏ مورد توجه ‏قرار می گیرد. در این شرایط، دوره کاری ترانزیستور نه تنها به عنوان یک متغیر طراحی بلکه به عنوان یک پارامتر قابل تغییر به ‏منظور دستیابی به شرایط مشخص و خاصی از عملکرد مدار مورد توجه قرار گرفته است. همواره بهبود کارآیی توان در ولتاژ تغذیه ‏پایین تر، با استفاده از کاهش حداکثر ولتاژ سویچینگ به دست می آید. این روند با استفاده از دوره کاری ترانزیستور به عنوان ‏متغیر طراحی و انتخاب مناسب ولتاژ تغذیه حاصل می گردد. همچنین حداکثر فرکانس کاری، کارآیی تبدیل توان خروجی و مقادیر ‏عناصر مدار به عنوان یک تابعی از دوره کاری ترانزیستور به دست آمده است. نتایج حاصل از تحلیل نشان می دهد که مقادیر ‏عناصر مدار یک رابطه مستقیمی با دوره کاری ترانزیستور داشته و همواره انتخاب مناسب دوره کاری ترانزیستور به منظور حداقل ‏نمودن تلفات توان در عناصر و دستیابی به حداکثر کارآیی توان به عنوان یک نتیجه مهم در روند طراحی ارایه شده، محسوب می ‏گردد.‏ در این رساله خازن خطی خارجی، موازی با عنصر سویچینگ، به منظور احتساب توان خروجی به عنوان یک متغیر طراحی ‏مورد استفاده قرار گرفته است. در این توپولوژی از تقویت کننده توان کلاس-‏e، مشخصات مدار به عنوان یک تابعی از نسبت ‏خازن اتصال ترانزیستور در ولتاژ سویچینگ صفر به مجموع خازن های خطی خارجی و خطی ذاتی ترانزیستور به دست آمده است. ‏روند طراحی با احتساب بار خروجی یا توان خروجی به عنوان پارامتر طراحی تشریح شده است. اگرچه، در حالتی که ورودی مدار ‏سیگنال مربعی بوده، اثر خازن خطی ذاتی ترانزیستور و خازن خطی خارجی یکسان است، اما در حالتی که ورودی مدار یک ‏سیگنال سینوسی بوده، اختلاف واضح و قابل توجه بین تاثیرات آنها، همواره لازم است مورد توجه روند طراحی قرار گیرد. همچنین ‏عبارات تحلیلی قابلیت توان خروجی و کارآیی توان نیر به صورت قابل ملاحظه ای تحت تاثیر این دو عامل مهم قرار می گیرند.‏ معادلات طراحی و شکل موج های مدار، در تقویت کننده توان کلاس-‏e‏ با توپولوژی خازن غیر خطی ذاتی موازی و تنها ‏شرط سویچنگ ولتاژ- صفر‎(zvs)‎، با استفاده از عبارات تحلیلی به عنوان تابعی از ضریب ‏grading‏ خازن غیر خطی به دست ‏آمده است. در این شرایط تنها خازن غیر خطی ذاتی موازی با ترانزیستور وجود داشته، که درجه غیر خطی بودن آن با استفاده از ‏این ضریب ارزیابی می گردد. ضریب ‏grading‏ به عنوان یک پارامتر تنظیم کننده در دستیابی همزمان به توان خروجی داده شده ‏و حداکثر ولتاژ سویچینگ مجاز مورد استفاده قرار می گیرد. در تمامی مراحل این رساله به منظور ارزیابی و صحت نتایج حاصل از ‏مدل ارایه شده در هر یک مدارهای مورد مطالعه، شبیه سازی با استفاده از شبیه ساز مدار، ساخت مدار طراحی شده و مقایسه بین ‏نتایج حاصل از اندازه گیری و نتایج به دست آمده از شبیه سازی و روش تحلیلی ارایه شده است. ‏