丁类D类功率放大器

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,*,封面,6.6 丁类（D类）功率放大器,泰国,苏梅岛,阿公石景区,返回,引言,本页完,引言,高频功率放大器的主要问题是如何尽可能地提高它的输出功率与效率。只要将效率稍许提高一点，就能在同样的器件耗散功率的条件下，大大提高输出功率，甲、乙、丙类放大器就是沿着不断减小电流通角,c,的途径，来不断提高放大器的效率。,返回,但是，,c,减小是有一定限度的。因为,c,太小，效率虽然很高，但因,I,cm1,下降太多，输出功率反而下降。要想维持,I,cm1,不变，就必须加大激励电压（即输入电压），这又可能因激励电压过大而引起管子的击穿。,引言,本页完,引言,返回,丁类、戊类等放大器就是采用固定,c,为,90,，但尽量降低管子的耗散功率的办法，来提高功率放大器的效率。具体说，丁类放大器的晶体管工作于开关状态：导通时，管子进入饱和区，器件内阻接近于零；截止时，电流为零，器件内阻接近于无穷大。这样集电极功耗大为减小，效率大大提高。理想情况下，丁类放大器的效率可达,100%,。,学习要点,本 节 学 习 要 点 和 要 求,丁类（D类）功率放大器,掌握丁类电压开关型功率放大器的工作原理,学会计算丁类功率放大器有关参数,返回,主页,丁类（,D,类）功率放大器主页,使用说明：要学习哪部分内容，只需把鼠标移到相应的目录上单击鼠标左键即可，按空格键或鼠标左键进入下一页。,结束,电压开关型丁类功率放大器工作原理,返回,泰国,佛寺,电压开关型丁类功率放大器的计算,一、电压,开关型丁类功率放大器原理,两管轮流饱和导通和截止分析,一、电压,开关型丁类功率放大器工作过程,丁类（,D,类）功率放大器,继续,本页完,两管与电源电压,V,CC,是串联的。激励源输入的是矩形波激励电压，通过变压器耦合令两只管轮流,饱和,导通和,截止,。两只晶体管相当于两只开关。,i,1,C,L,R,b,R,b,A,V,CC,i,2,i,R,L,激励源,+,-,+,-,+,-,A,点电压为,V,CC,。,饱和，相当于开关接通。,截止，相当于开关断开。,一、电压,开关型丁类功率放大器工作过程,V,A,的波形分析,丁类（,D,类）功率放大器,A,点电压为,0,。,继续,本页完,两管与电源电压,V,CC,是串联的。激励源输入的是矩形波激励电压，通过变压器耦合令两只管轮流,饱和,导通和,截止,。两只晶体管相当于两只开关。,i,1,C,L,R,b,R,b,A,V,CC,i,2,i,R,L,激励源,-,+,-,+,-,+,因此，,A,点电压为矩形波,。,因为丁类功率放大器的通角,c,=90,，,2,c,=180,。,即刚好半个周期，所以,V,A,的波形如右图所示。,晶体管耗散功率为,P,c,=,i,C,v,C,，,本电路的晶体管导通时,v,C,0,，,截止时,i,C,0,，,所以理想情况下晶体管不损耗功率。,O,t,V,A,/2,3/2,-,3/2,-,/2,V,CC,一、电压,开关型丁类功率放大器工作过程,等效电路分析,丁类（,D,类）功率放大器,继续,本页完,为便于分析电路，把原电路化简为等效电路。,O,t,V,A,/2,3/2,-,3/2,-,/2,V,CC,C,L,R,s,R,s,V,CC,v,o,-,+,-,+,R,L,R,电压开关型电路的输出等效电路,R,是,L,的电阻，为方便分析，把,R,并入,R,L,中。,两个晶体管用两个开关替代。,R,s,是两个晶体管导通时的等效电阻。,一、电压,开关型丁类功率放大器工作过程,对,V,A,进行傅立叶分析,丁类（,D,类）功率放大器,继续,本页完,O,t,V,A,/2,3/2,-,3/2,-,/2,V,CC,电压开关型电路的输出等效电路,因为晶体管每次导通只有一个,R,s,接入,电路，所以把,R,s,绘,在这支路中。,C,L,R,s,V,CC,v,o,-,+,-,+,R,L,R,R,L,设,LC,串联谐振回路对开关频率谐振。,利用傅立叶分析可得,V,A,电压的基波分量的振幅,V,om1,为,V,om1,=,V,CC,2,LC,串联谐振时，只对基波电压,V,om1,呈,很小阻抗，对谐波分量呈很大阻抗，所以电路中只有基波电压,V,om1,才,产生基波电流,I,om,。,I,om,V,om1,一、电压,开关型丁类功率放大器工作过程,求,V,A,产生的基波电流,丁类（,D,类）功率放大器,继续,本页完,O,t,V,A,/2,3/2,-,3/2,-,/2,V,CC,电压开关型电路的输出等效电路,C,L,R,s,V,CC,v,o,-,+,-,+,R,L,R,R,L,设,LC,串联谐振回路对开关频率谐振。,利用傅立叶分析可得,V,A,电压的基波分量的振幅,V,om1,为,I,om,在,R,L,上产生输出电压,v,o,的振幅为,V,om,。,I,om,V,om1,=,V,CC,2,I,om,=,=,V,CC,2,V,om1,R,s,+,R,L,R,s,+,R,L,谐振时，回路中产生的基波电流振幅,I,om,为,V,om1,一、电压,开关型丁类功率放大器工作过程,推出输出功率,v,o,的振幅和表达式,丁类（,D,类）功率放大器,继续,本页完,O,t,V,A,/2,3/2,-,3/2,-,/2,V,CC,电压开关型电路的输出等效电路,C,L,R,s,V,CC,v,o,-,+,-,+,R,L,R,R,L,设,LC,串联谐振回路对开关频率谐振。,利用傅立叶分析可得,V,A,电压的基波分量的振幅,V,om1,为,I,om,V,om1,=,V,CC,2,v,o,的振幅,V,om,为,V,om,=,I,om,R,L,=,R,L,2,V,CC,(,R,s,+,R,L,),v,o,=,R,L,cos,t,2,V,CC,(,R,s,+,R,L,),所以,I,om,=,=,V,CC,2,V,om1,R,s,+,R,L,R,s,+,R,L,这是输出电压交流表达式,。,谐振时，回路中产生的基波电流振幅,I,om,为,V,om1,一、电压,开关型丁类功率放大器工作过程,继续,O,t,V,A,/2,3/2,-,3/2,-,/2,V,CC,电压开关型电路的输出等效电路,C,L,R,s,V,CC,v,o,-,+,-,+,R,L,R,R,L,设,LC,串联谐振回路对开关频率谐振。,I,om,V,om,=,I,om,R,L,=,R,L,2,V,CC,(,R,s,+,R,L,),I,om,=,=,V,CC,2,V,om1,R,s,+,R,L,R,s,+,R,L,谐振时，回路中产生的基波电流振幅,I,om,为,V,om1,丁类（,D,类）功率放大器,一、电压,开关型丁类功率放大器工作过程,分析半波正弦电流的成因,丁类（,D,类）功率放大器,继续,本页完,I,om,=,=,V,CC,2,V,om1,R,s,+,R,L,R,s,+,R,L,谐振时回路中产生的基波电流振幅,I,om,为,V,om,=,I,om,R,L,=,R,L,2,V,CC,(,R,s,+,R,L,),O,t,i,CC,/2,3/2,-,3/2,-,/2,I,om,I,CC,由图可知，只有,T,1,导通时，,V,CC,才提供电流。,T,1,截止时，,V,CC,是不提供电流的。所以,V,CC,输出的电流只有半个正弦波。,i,CC,C,L,R,b,R,b,A,V,CC,i,2,i,R,L,激励源,T,1,T,2,算出半波电流的平均值,I,CC,可计算,V,CC,提供的功率,P,=,。,i,CC,C,L,R,b,R,b,A,V,CC,i,2,i,R,L,激励源,T,1,T,2,一、电压,开关型丁类功率放大器工作过程,推出输出功率,v,o,的振幅和表达式,丁类（,D,类）功率放大器,继续,本页完,I,om,=,=,V,CC,2,V,om1,R,s,+,R,L,R,s,+,R,L,V,om,=,I,om,R,L,=,R,L,2,V,CC,(,R,s,+,R,L,),O,t,i,CC,/2,3/2,-,3/2,-,/2,I,om,电源提供的平均电流,I,CC,为,谐振时回路中产生的基波电流振幅,I,om,为,I,CC,一、电压,开关型丁类功率放大器工作过程,推出输出功率,v,o,的振幅和表达式,丁类（,D,类）功率放大器,继续,I,om,=,=,V,CC,2,V,om1,R,s,+,R,L,R,s,+,R,L,V,om,=,I,om,R,L,=,R,L,2,V,CC,(,R,s,+,R,L,),O,t,i,CC,/2,3/2,-,3/2,-,/2,I,om,电源提供的平均电流,I,CC,为,谐振时回路中产生的基波电流振幅,I,om,为,I,CC,i,CC,C,L,R,b,R,b,A,V,CC,i,2,i,R,L,激励源,T,1,T,2,一、电压,开关型丁类功率放大器工作过程,电源提供的平均电流,I,CC,表达式,继续,本页完,I,om,=,=,V,CC,2,V,om1,R,s,+,R,L,R,s,+,R,L,V,om,=,I,om,R,L,=,R,L,2,V,CC,(,R,s,+,R,L,),O,t,i,CC,/2,3/2,-,3/2,-,/2,I,om,电源提供的平均电流,I,CC,为,I,CC,=,2,(,R,s,+,R,L,),2,V,CC,谐振时回路中产生的基波电流振幅,I,om,为,丁类（,D,类）功率放大器,I,CC,i,CC,C,L,R,b,R,b,A,V,CC,i,2,i,R,L,激励源,T,1,T,2,一、电压,开关型丁类功率放大器工作过程,继续,I,om,=,=,V,CC,2,V,om1,R,s,+,R,L,R,s,+,R,L,V,om,=,I,om,R,L,=,R,L,2,V,CC,(,R,s,+,R,L,),O,t,i,CC,/2,3/2,-,3/2,-,/2,I,om,I,CC,=,2,(,R,s,+,R,L,),2,V,CC,丁类（,D,类）功率放大器,I,CC,i,CC,C,L,R,b,R,b,A,V,CC,i,2,i,R,L,激励源,T,1,T,2,一、电压,开关型丁类功率放大器工作过程,电源提供功率,p,=,表达式,丁类（,D,类）功率放大器,继续,本页完,I,om,=,=,V,CC,2,V,om1,R,s,+,R,L,R,s,+,R,L,V,om,=,I,om,R,L,=,R,L,2,V,CC,(,R,s,+,R,L,),O,t,i,CC,/2,3/2,-,3/2,-,/2,I,om,I,CC,=,2,(,R,s,+,R,L,),2,V,CC,电源提供的功率,P,=,为,P,=,=,V,CC,I,CC,=,2,(,R,s,+,R,L,),2,V,2,CC,I,CC,i,CC,C,L,R,b,R,b,A,V,CC,i,2,i,R,L,激励源,T,1,T,2,一、电压,开关型丁类功率放大器工作过程,丁类（,D,类）功率放大器,继续,I,om,=,=,V,CC,2,V,om1,R,s,+,R,L,R,s,+,R,L,V,om,=,I,om,R,L,=,R,L,2,V,CC,(,R,s,+,R,L,),O,t,i,CC,/2,3/2,-,3/2,-,/2,I,om,P,=,=,V,CC,I,CC,=,2,(,R,s,+,R,L,),2,V,2,CC,I,CC,i,CC,C,L,R,b,R,b,A,V,CC,i,2,i,R,L,激励源,T,1,T,2,一、电压,开关型丁类功率放大器工作过程,输出功率,p,o,的表达式,丁类（,D,类）功率放大器,继续,本页完,I,om,=,=,V,CC,2,V,om1,R,s,+,R,L,R,s,+,R,L,V,om,=,I,om,R,L,=,R,L,2,V,CC,(,R,s,+,R,L,),O,t,i,CC,/2,3/2,-,3/2,-,/2,I,om,P,=,=,V,CC,I,CC,=,2,(,R,s,+,R,L,),2,V,2,CC,谐振时输出的,P,o,为,P,o,=,=,V,2,om,2,V