电子电路功率放大电路课件

,*,第,8,章 功率电路,8.1,功率放大电路,8.2,线性直流稳压电路,8.3,开关型直流稳压电路,(,参考资料）,第8章 功率电路8.1 功率放大电路,8.1,功率放大电路,8.1 功率放大电路,一、,放大电路的功率和效率,输出功率,输出电压（有效值）,效率,直流电源输出功率,一、放大电路的功率和效率输出功率输出电压（有效值）效率直流,+,V,CC,R,B,R,L,C,1,+,u,i,+,1,、,射极输出器,i,C,u,CE,0,V,CC,V,CC,/R,L,Q,I,CQ,U,CEQ,+VCCRBRLC1+ui+1、射极输出器iCuCE0VC,i,C,u,CE,0,V,CC,V,CC,/R,L,Q,I,CQ,U,CEQ,直流电源输出功率充分激励下,(,输入,),电路输出不失真最大功率时,Q,点的位置,iCuCE0VCCVCC/RLQICQUCEQ直流电源输出功,1,）在电源电压一定的情况下，最大不失真输出电压最大，即输出功率尽可能大,双电源供电时,U,om,的峰值接近电源电压。单电源供电,U,om,的峰值接近二分之一电源电压。,2,、对功率放大电路的要求,2,）效率尽可能高，因而电路损耗的直流功率尽可能小，静态时功放管的集电极电流近似为,0,。,1）在电源电压一定的情况下，最大不失真输出电压最大，即输出功,3,、晶体管的三种工作状态,甲类：,管子一个周期内都导通,甲乙类：,有半个周期以上导通,乙类：,只有半个周期导通,3、晶体管的三种工作状态甲类：,1,）甲类方式：晶体管在信号的整个周期内均处于导通状态,2,）乙类方式：晶体管仅在信号的半个周期处于导通状态,3,）甲乙类方式：晶体管在信号的多半个周期处于导通状态,失真小，静态电流大，管耗大，效率低。,失真大，静态电流为零，管耗小，效率高。,消除交越失真。,1）甲类方式：晶体管在信号的整个周期内均处于导通状态失真小,4,、功率放大电路研究的问题,1,）性能指标：输出功率和效率。,2,）晶体管的选用：根据极限参数选择晶体管。,功率管的选择,3,）失真和散热,极限状态,图解法,4、功率放大电路研究的问题 1）性能指标：输出功率和效率。2,R,L,T,1,T,2,+V,CC,+,u,i,+,u,o,V,CC,二、乙类互补对称功率放大器,OCL,互补对称,B,E,RLT1T2+VCC+VCC二、乙类互补对称功率放大器O,R,L,T,1,T,2,+V,CC,+,u,i,+,u,o,V,CC,动态分析：,B,E,u,o,=u,i,u,o,=u,i,两只管子交替工作，两路电源交替供电，双向跟随。,u,i,0,时，,T,1,导通,T,2,截止,u,i,0,时，,T,2,导通,T,1,截止,RLT1T2+VCC+VCC动态分析：BEuo=ui,电子电路功率放大电路课件,R,L,T,1,T,2,+V,CC,+,u,i,+,u,o,V,CC,B,E,RLT1T2+VCC+VCCBE,R,L,T,1,T,2,+V,CC,+,u,i,+,u,o,V,CC,B,E,RLT1T2+VCC+VCCBE,R,L,T,1,T,2,+V,CC,+,u,i,+,u,o,V,CC,B,E,输出功率最大时，因管压降最小，故管子损耗不大；输出功率最小时，因集电极电流最小，故管子损耗也不大。,RLT1T2+VCC+VCCBE输出功率最大时，因管压降,R,L,T,1,T,2,+,V,CC,C,+,-,+,u,O,+,u,I,三、单电源互补对称功率放大电路,(,OTL),单电源系统,负载串接大容量电容,C(,几百,几千微法的电解电容器）,RLT1T2+VCCC+-+三、单电源互补对称功率放大电路,R,L,T,1,T,2,+,V,CC,C,+,-,+,u,O,+,u,I,E,u,C,u,I,t,保证输出端能够得到最大输出功率,C,隔直走流,RLT1T2+VCCC+-+EuCuIt保证输出端能够得到,R,L,T,1,T,2,+,V,CC,C,+,-,+,u,O,+,u,I,C,隔直走流,充当,VCC/2,电源,单电源供电电路等效为,V,CC,/2,和,V,CC,/2,的双电源供电电路,应用,OCL,电路有关公式时，要用,VCC/2,取代,VCC,RLT1T2+VCCC+-+C隔直走流,充当 VCC/,u,i,u,o,t,t,交越失真,信号在零附近两只管子均截止,死区电压,消除失真的方法：设置合适的静态工作点。,Q,Q,四、甲乙类互补对称功率放大器,uiuott交越失真信号在零附近两只管子均截止死区电压消除失,R,L,R,1,D,1,D,2,T,1,T,2,+V,CC,u,i,+,V,CC,u,O,R,2,二极管微通,甲乙类,E,要保证,E,点静态电位仍然为零,过电流保护,功率和效率计算公式仍然用,乙类,RLR1D1D2T1T2+VCCui+VCCuOR2二极管,R,1,R,2,T,1,T,2,T,3,I,2,I,B,R1R2T1T2T3I2IB,调整,R1,，,R2,，保证,E,点静态电压,Vcc/2,电压并联交直流负反馈,稳定静态工作点，,调整R1，R2，保证E点静态电压Vcc/2电压并联交直流负反,自举,自举,五、,甲乙类准互补输出级,OCL,复合管,大功率,PNP,与,NPN,管的配对困难，用复合管代替输出级的同型管，做成准推挽电路,穿透电流泄放电阻,五、甲乙类准互补输出级OCL复合管大功率PNP与NPN管的,不同类型的管子复合后，其类型决定于第一级,管,不同类型的管子复合后，其类型决定于第一级管,判断下列各图是否能组成复合管？,组成原则：在合适的外加电压下，每只管子的电流都有合适的通路，才能组成复合管。,复合管一般用途：增大,，减小前级驱动电流，改变管子的类型。,判断下列各图是否能组成复合管？组成原则：在合适的外加电压下，,六、集成功率放大电路,LM386,电压串联负反馈,六、集成功率放大电路LM386电压串联负反馈,OTL,交流反馈,OTL交流反馈,8.2,线性直流稳压电路,8.2 线性直流稳压电路,滤波,整流,稳压,变压,交,流,电,源,负,载,O,t,u,O,t,u,O,t,u,O,t,u,O,t,u,220 V,单向,脉动电压,降压,减小脉动,稳 压,一、直流电源的组成及各部分的作用,1),负载变化输出电压基本不变；,2),电网电压变化输出电压基本不变。,滤波整流稳压变压交负OtuOtuOtuOtuOtu220 V,二、整流电路,1,、对整流电路要研究清楚以下问题：,1,）电路的工作原理：二极管工作状态、波形分析,2,）输出电压和输出电流的平均值：输出为脉动的直流电压,3,）整流二极管的选择：二极管承受的最大整流平均电流和最高反向工作电压,二、整流电路1、对整流电路要研究清楚以下问题：,2,、,单相桥式整流电路,1,）工作原理,u,2,的正半周,:,AD,1,R,L,D,3,B,，,u,O,=,u,2,u,2,的负半周,:,BD,2,R,L,D,4,A,，,u,O,=-,u,2,2、单相桥式整流电路1）工作原理u2的正半周:AD1R,2),U,O,（,AV,）,和,I,L,（,AV,）,的估算,已知变压器副边电压有效值为,U,2,2)UO（AV）和 IL（AV）的估算已知变压器副边电压有,3),二极管的选择,额定电压：最大峰值电压,额定电流：最大平均电流,3)二极管的选择额定电压：最大峰值电压额定电流：最大平均电流,整流桥,集成的桥式整流电路称为整流堆。,整流桥集成的桥式整流电路称为整流堆。,+,u,o,i,o,R,L,D,1,D,4,D,3,D,2,+,u,C,三、滤波电路,1,、电容滤波电路,1),工作原理,+ioRLD1D4D3D2+C三、滤波电路1、电容,充电,按指数规律下降,C,越大，,R,L,越大,放电,将越大，曲线越平滑，脉动越小。,R,L,=,充电按指数规律下降C 越大，RL越大,放电将越大，曲线越平,2),二极管的,导通角,导通角,小到一定程度，难于选择二极管！,2)二极管的导通角导通角小到一定程度，难于选择二极管！,简单易行，,U,O,（,AV,）,高，,C,足够大时,交流分量较小；不适于大电流负载。,3,）电容的选择及,U,O,（,AV,）,的估算,4,）优缺点,简单易行，UO（AV）高，C 足够大时交流分量较小；不适于大,2,、,电感滤波电路,当回路电流减小时，感生电动势的方向阻止电流的减小，从而增大二极管的导通角。,对谐波分量,:,f,越高，,X,L,越大,电压大部分降在电感上。,因此，,在输出端得到比较平滑的直流电压。,对直流分量,:,X,L,=0,相当于短路,电压大部分降在,R,L,上,适于大电流负载！,2、电感滤波电路当回路电流减小时，感生电动势的方向阻止电流的,3,、,复式滤波电路,电感应与负载串联，电容应与负载并联。,3、复式滤波电路电感应与负载串联，电容应与负载并联。,例,单相桥式电容滤波整流，交流电源频率,f,=50 Hz,，,负载电阻,R,L,=40,，要求直流输出电压,U,O,=20 V,，选择,整流二极管,及,滤波电容。,解,1.,选二极管,电流平均值：,承受最高反压,：,例 单相桥式电容滤波整流，交流电源频率f=50 H,选二极管应满足：,I,F,(2,3),I,D,可选：,2CZ55C,(,I,F,=1 A,，,U,RM,=100 V,),或,1 A,、,100 V,整流桥,2.,选滤波电容,可选,：,1 000 F,，耐压,50 V,的电解电容。,选二极管应满足：IF (2 3)ID可选：2CZ,四、稳压电路,在分析电源电路时要特别考虑的两个问题：允许电网电压波动,10,，且负载有一定的变化范围。,电源保证：,1),负载变化输出电压基本不变；,2),电网电压变化输出电压基本不变。,四、稳压电路在分析电源电路时要特别考虑的两个问题：允许电网电,1,、稳压电路的性能指标,1,）输出电压,2,）输出电流,3,）稳压系数,4,）输出电阻,5,）纹波电压,1、稳压电路的性能指标1）输出电压,2,、稳压管稳压电路,简单易行，稳压性能好。适用于输出电压固定、输出电流变化范围较小的场合。,2、稳压管稳压电路简单易行，稳压性能好。适用于输出电压固定、,1,）限流电阻的计算,电网电压最低且负载电流最大时，稳压管的电流最小。,电网电压最高且负载电流最小时，稳压管的电流最大。,1）限流电阻的计算电网电压最低且负载电流最大时，稳压管的电流,2,）,稳压管稳压电路的设计,已知输出电压为,6V,，负载电流为,0,30mA,。,试,求,图示电路的参数。,（,1,）稳压管的选择,（,2,）,U,I,的选择,2）稳压管稳压电路的设计已知输出电压为6V，负载电流为03,稳压系数,:,输出电阻,:,为减小,S,r,取值矛盾,!,稳压系数:输出电阻:为减小Sr,取值矛盾!,3,、串联型稳压电路,1,）原理,如何提高输出电流,加晶体管放大,3、串联型稳压电路1）原理如何提高输出电流加晶体管放大,U,O,变化，都将通过,U,CE,的调节使,U,O,稳定，故称晶体管为调整管。,稳压原理：电路引入,电压负反馈,，稳定输出电压。,UO变化，都将通过UCE的调节使UO稳定，故称晶体管为调整管,2,）串联型稳压电路,同相比例,运算电路,输出电压的调节范围,:,2）串联型稳压电路同相比例输出电压的调节范围:,调整管,基准电压,采样电路,比较放大,3,）串联型稳压电路组成,调整管基准电压采样电路比较放大3）串联型稳压电路组成,4,）调整管的选择,根据极限参数,I,CM,、,U,(BR)CEO,、,P,CM,选择调整管！,I,Emax,I,R,1,I,Lmax,I,Lmax,I,CM,U,CEmax,U,Imax,U,Omin,U,(BR)CEO,P,Tmax,I,Emax,U,CEmax,U,提高输出电压电路,W78132 Ci C2+R1R2,W78,C,1,C,2,+,U,R,1,R,2,R,3,R,4,8,(,虚短,),输出电压可调稳压电路,W78 C1 C2 +R1R2R3R48(,恒流源电路,1,2,+,U,I,=10V,W78,05,3,+,U,O,R,R,L,I,Q,I,O,0.1,F,0.33,F,10,恒流源电路12+W78053+RRLIQIO0.1 F0.,线性稳压电路的缺点：,调整管管耗大,电源效率低,(,40%,60%,),改进思路：,使调整管,截止,(,电流小,),饱和,(,管压降小,),线性稳压电路的缺点：调整管管耗大改进思路：使调整管截止(电流,开关稳压电路的优点：,效率高,(,80%,90%,),体积小、重量轻,稳压范围宽,开关稳压电路的缺点：,电路复杂,对电网要求不高,对电子设备干扰较大,输出电压含较大纹波,开关稳压电路的优点：效率高(80%90%)体积小、重量,谢谢观看！,2020,谢谢观看！,