5低频功率放大器

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,.1 概述,5 低频功率放大器,.3 功率放大器的保护电路,.4 其他形式的功放电路介绍,.2互补推挽功率放大器,. 功放实际线路举例,一、对功率放大电路的要求,1、输出功率P,o,尽可能大，输出电阻尽可能小；,4、电路参数不能超过功率管的极限值,CM,、,CEM,、P,CM,；,3、失真要小；,2、效率要高；,.1 功率放大电路的一般问题,（可采用共集电极放大电路）,（电源提供的能量应尽可能多地转换给负载，尽量减少晶体管及线路上的损失）。,5、功率器件的散热性要好。,二、静态工作点Q对效率,的影响,i,C,u,CE,Q,1,U,CE,I,C,U,CC,甲类功率放大器,i,C,u,CE,Q,3,I,C,U,CC,u,CE,i,C,Q,2,I,C,U,CC,优点:,波形不失真；,Q,1,在负载线的中点时,乙类功率放大器,甲乙类功率放大器,称为,甲类功率放大器,缺点:,波形失真；,Q,2,在负载线的最低点时,优点:,u,i,=,0,时,u,o,=,0,P,O,=0,I,C,=,o,P,u,=U,CC,I,C,=0,故效率很高(最大为78.5%)。,称为,乙类功率放大器,Q,3,接近负载线的最低点时,特点:,效率介于甲类和乙类之间.,称为,甲乙类功率放大器,缺点:,u,i,=,0,u,o,=,0,P,O,=0,但,I,C,0,故电源输入功率P,u,=U,CC,I,C,故效率很低(最大为50%)。,.2互补推挽功率放大器,思考1：,射极输出器的效率如何？如果效率低，如何解决效率低的问题？,R,b,u,o,+U,CC,u,i,R,E,R,L,C,2,C,1,i,C,u,CE,Q,1,U,CE,I,C,U,CC,i,B,Q,i,b,=I,BQ,=0,u,o,+U,CC,u,i,R,L,乙类放大器,射极输出器,由于,射极输出器中有R,b,它就会向三极管提供基极偏置电流,I,B,从而造成较高的静态工作点Q,1,故效率较低。,解决方法：,1、去掉R,b,，使,I,B,=0，静态工作点就会降至最低点Q，效率得到提高，放大器由甲类变成乙类。,2、为了提高通频带，不使用电容；为了消除R,E,的分流作用，去掉R,E,，负载R,L,可获得最大的输出电流。,思考2：,乙类放大器能够不失真地放大输入信号吗?,如果不能，如何解决？,u,CE1,i,C,Q,U,CC,v,i,t,u,o,-U,CC,u,i,R,L,T,2,u,o,+U,CC,u,i,R,L,T,1,u,CE2,i,C,-U,CC,Q,u,O,t,u,O,t,T,1,：NPN型,T2：PNP型,u,i,克服死区而形成的交越失真,u,i,克服死区而形成的交越失真,u,i,-U,CC,T,2,+U,CC,u,o,R,L,T,1,v,o,t,u,i,克服死区而形成的交越失真,（一）、结构特点：,1. 由NPN型、PNP型三极管构成两个对称的射极输出器并联而成。,2. 双电源供电。,3. 输入输出端不加隔直电容，,称为,OCL,电路。,u,i,-E,C,T,2,+E,C,u,o,R,L,T,1,i,L,（二）、工作原理,T,1,截止，,T,2,导通，,T,1,导通，,T,2,截止，,当,u,i,为正半周时，,在R,L,上输出,u,i,正半周；,当,u,i,为负半周时，,在R,L,上输出,u,i,负半周。,一、,乙类,（双电源）,推挽功率放大器,（乙类）,（三）、电气特点：,u,i,-E,C,T,2,+E,C,u,o,R,L,T,1,i,o,u,CE1,i,C,Q,U,CC,u,o,t,当,时,并满足:,当,u,i,足够大时,2、T,1,、,T,2,各轮流导通180；,。,3、,乙类功率会出现交越失真。,(最大幅值),(最大幅值),假设,u,i,为正弦波且幅度足够大，,T,1,、,T,2,导通时均能饱和，此时输出最大幅值的电压、电流，分别为：,最大输出功率为：,、输出功率P,O,及最大输出功率P,Om,的计算,(四）、分析计算,（1）、输出功率P,O,（2）、最大输出功率P,Om,u,i,-E,C,T,2,+E,C,u,o,R,L,T,1,i,o,u,i,-E,C,T,2,+E,C,u,o,R,L,T,1,2、管耗,P,及管耗,P,Cm,(1)、,管耗,P,：,由于T,1,、T,2,的管耗,P,T1,、P,T2,相同，,故管耗,P,C,=2P,C1,i,o,u,CE,1,(2)、最大管耗,P,Cm,：,令,d,P,C1,/,d,U,om,=0,当,时,管子,T,1,达到最大管耗,3、,直流电源提供的功率P,E,及最大功率P,E,m,：,(1)、直流电源提供的功率P,E,(2)、直流电源提供的最大功率P,E,m,当,U,om,=E,C,时，,4、效率,及最大功率,m,：,(1)、,效率,()、最大效率,m,当,U,om,=E,C,时，,(五)、功率BJT的选择,1、BJT的 最大允许管耗P,CM,必须大于,om,；,2、BJT的 最大反向击穿电压U,(BR)CEO,必须大于2E,C,；,3、BJT的 最大允许集电极电流I,CM,必须大于E,C,/R,L。,u,i,-E,C,T,2,+E,C,u,o,R,L,T,1,由于BJT的发射结存在正向导通死区电压U,th,（约为0.5-0.7V)，当,u,i,i,B,，,则：,U,b12,u,i,R,3,R,4,R,1,R,2,U,BE3,i,1,i,2,i,b,+,E,C,-,E,C,u,O,i,O,R,L,T,1,T,2,B,1,B,2,T,4,3、甲乙类双电源互补对称功率放大电路,（甲乙类,OCL,电路）,的分析计算,甲乙类双电源互补对称功率放大电路（甲乙类,OCL,电路）的分析计算与乙类双电源互补对称功率放大电路（乙类,OCL,电路）的分析计算完全相同。,.,功率放大器的保护,1、改善功率管的散热条件,2、过流保护电路,+,E,C,-,E,C,u,O,i,O,R,L,T,1,T,2,u,i,D,1,D,2,R,1,R,2,D,3,D,4,R,e,1,R,e,2,+,E,C,-,E,C,u,O,i,O,R,L,T,2,u,i,D,1,D,2,R,1,R,2,R,e,1,R,e,2,T,1,T,3,T,4,由二极管组成的过流保护电路,由三极管组成的过流保护电路,.4,其它形式的功放电路简介,-,E,C,+,E,C,u,O,i,O,R,L,T,1,T,2,u,i,D,1,D,2,R,1,R,2,1、工作原理：,当输入信号,u,i,=0时，由于电路对称，,i,e1,=i,e2,i,o,=0,u,o,=0,从而使K点的电位,U,K,=E,C,/2；,电容被充电，使电容两端电压,u,C,=U,K,=E,C,/2。,若输出电容C足够大，,u,C,、U,K,基本保持在,E,C,/2。,K,U,K,1,2,E,C,u,C,C,-,+,U,K,=0,u,O,i,O,R,L,T,1,T,2,u,i,D,1,D,2,R,1,R,2,K,C,1,2,E,C,+,1,2,E,C,-,单电源电路可等效为双电源电路,一、甲乙类单电源互补对称功率放大器,（甲乙类OTL）,2、甲乙类单电源互补对称功率放大电路（甲乙类,OTL,电路）的分析计算,由于,电源电压为,E,C,的甲乙类,单电源,互补对称功率放大电路可等效为,电源电压为,E,C,/2,甲乙类,双电源,互补对称功率放大电路。,具体计算方法为：,将乙类双电源互补对称功率放大电路（乙类OCL电路）的输出功率、管耗、输入功率、效率计算公式中的,E,C,用,E,C,/2取代,，可计算,甲乙类单电源互补对称功率放大电路（甲乙类,OTL,电路）的,输出功率、管耗、输入功率、效率。,3、OTL电路的缺点：,由于使用了电容，故低频效果变差。,1、,T,1,：,前置驱动级,2、,T,2,、,R,1,、,R,2,：,U,BE,倍增电路,3、,T,3,与,T,4,、,T,5,与,T,6,：,构成复合形式的输出功率管（,复合管或达林顿管,）,+,E,C,-,E,C,R,1,R,2,R,L,u,i,T,1,T,2,T,3,T,4,T,5,T,6,二、准互补,推挽,功率放大电路,作用：,对,u,i,进行前置电压放大及为T,3,、T,5,提供较大的基极电流。,作用：,扩大输出电流，提高输出功率。,R,3,复合管的构成方式：,方式一：,c,b,e,T,1,T,2,i,b,i,c,b,e,c,i,b,i,c,T,c,b,e,T,1,T,2,i,b,i,c,b,e,c,i,b,i,c,T,方式二：,同类型BJT复合,不同类型BJT复合,复合管可等效为一个BJT，其类型由复合管中的第一支管子决定；其,1,2,复合管构成方式很多，不论哪种方式：,i,c1,i,c2,二、桥式平衡功率放大器,（,BTL,电路）,以乙类功率放大器为例,U,K1,E,C,/2,U,K2,E,C,/2,T,4,+E,C,T,3,T,2,T,1,R,L,u,o,u,i,工作原理,1.当,u,i,=0时,U,K1,=,U,K,2,=,E,C,/2,u,0,=0,2.当,u,i,0时,且,u,i,为正半周时,T,1,、T,4,导通,，,u,0,输出正半周且最大值U,OM,E,C,；,3.当,u,i,0时,且,u,i,为负半周时,T,2,、T,3,导通,，,u,0,输出负半周且最大值U,OM,E,C,；,BTL,电路具有,OCL,和,OTL,的优点。,作业：,1、P137 5-9,2、补充作业,双电源互补对称电路如下图，(未画出T2的偏置电路)，设输入电压为正弦波，Ucc=24V，R,L,=16。由T,3,管组成的放大器的增益u,C3,/u,B3,=-16，射极输出器的电压增益为1。当输入电压有效值为U,i,=1V时，求电路的输出功率Po、电源的功率P,E,、两管的管耗P,C,及效率。,