教学课件功率放大电路

,*,第九章 功率放大器,911,功率放大器的特点及工作状态分类,二、特点,(1),大信号工作。,(2),分析方法以图解法为主。,(3),非线性失真矛盾突出。,(4),提高效率成为重要的关注点。,(5)功率器件的平安问题必须考虑。,(过压、过流、散热等),一、功能：,不失真的传给负载足够大的功率,二、工作状态分类,根据直流工作点的位置不同，放大器的工作状态可分为,A,类,(,甲类,),、,B,类,(,乙类,),、,C,类,(,丙类,),等。,A,类,(,甲类,),：工作点,Q,较高,(,I,CQ,大,),，信号,360,内，管子均导通。导通角：,360,i,C,t,0,i,C,u,BE,Q,0,i,C,u,BE,Q,0,B,类,(,乙类,),：工作点,Q,选在截止点，管子只有半周导通，另外半周截止。导通角：,180,i,C,t,0,2,i,C,u,BE,Q,0,C,类,(,丙类,),：工作点,Q,选在截止点面，,信号导通角小于,180,导通角：,180,i,C,t,0,AB,类,分析结果说明：,A类工作时非线性失真虽小，但效率太低，且没有收到信号时，电源仍供给功率(ICQ0)，这些功率将转化为无用的管耗。,B,类工作时非线性失真虽大,(,波形只有半周,),，但效率却很高，只要我们在电路结构上加以弥补，非线性失真是可以减小的，所以，在功率放大器中大多采用,B,类工作。,C,类工作主要用于高频功率放大器中，这里不予讨论。,9.2,互补跟随乙类,(B,类,),功率放大器,一、双电源互补跟随乙类功率放大器,1.,电路,图,9.2.1,互补跟随乙类功率放大器,1),输出交流功率,P,L,令 称之为,电压利用系数,，那么式可改写为,信号越大，Uo增大，电压利用率也增大。假设忽略集电极饱和电压，那么最大=1，故最大输出功率PLm为,V,1,、,V,2,为半周工作，但负载电流却是完整的正弦波。,2),电源提供的功率,当信号最大时，,U,om,U,CC,，电源输出最大功率,:,当信号为零时，工作点接近于截止点，ICQ=0，电源不提供功率；而随着信号的增大，iC1增大，电源提供的功率也将随之增大。这点与A类功放有本质的差异。,P,E,=,U,CC,(,i,C1,的直流分量,)+|,U,EE,|(,i,C2,的直流分量,),3),每管转换能量的效率,当信号最大，=1时，效率到达最高：,一般,:50%60%,4),每个管子损耗,P,C,可见，每个管子的损耗,P,C,是输出信号振幅的函数。将,P,C,对,U,o,求导，可得出最大管耗,P,Cm,。令,得出，当 时，每管的损耗最大：,那么，我们可以得出一个重要结论，即,P,Cm,与最大输出功率的关系为,该式提供了选择功率管功耗的依据。例如，负载要求的最大功率,P,Lm,=10W,，那么只要选一个功耗,P,Cm,大于,0.2,P,Lm,=2W,的功率管就行了。,3.,选择功率管,(2)PLm，选择管子允许的最大功耗PCM。管子允许的最大功耗,为保证晶体功率管的平安和输出功率的要求，电源及输出功率管参数的选择原那么如下：,(1)PLm及RL，选UCC，那么,(3),管子的击穿电压,U,(BR)CEO,。,(4),管子允许的最大电流,I,CM,。,当信号最大时，一管趋于饱和，而另一管趋于截止，截止管承受的最大反压为,U,CC,+|,U,EE,|=2,U,CC,，所以,二、单电源互补跟随乙类功率放大器,DC:,V,1,导通、,V,2,截止时，,V,1,给负载,R,L,提供电流；,当V1截止、V2导通时，电容C充当V2的电源，只要C足够大，在信号变化一周内，电容电压可以保持根本恒定UCC/2。,负载得到的交流电压振幅的最大值为,:,故，该电路负载得到的最大交流功率,P,Lm,为,:,为保证功率放大器良好的低频响应，电容,C,必须满足,f,L,为放大器下限频率,三、复合管及准互补乙类功率放大器,(OCL,电路,),在功率放大器中，输出功率大，输出电流也大。如要求输出功率PLm=10W，负载电阻为10，那么，功率管的电流峰值ICm=1.414A。假设功率管的=30，那么要求基极驱动电流IBm=41.1mA。,前级晶体管放大器或运算放大器，假设输不出这样大的电流来驱动后级功率管，那么需要引入复合管。复合管又称达林顿电路。复合管的总值为,等效值的增大，意味着前级供给的电流可以减少。组成复合管的原那么有以下几点：,(1),电流流向要一致。,(2),各极电压必须保证所有管子工作在放大区，即保证,e,结正偏，,c,结反偏。,(3)因为复合管的基极电流iB等于第一个管子的iB1，所以复合管的性质取决于第一个晶体管的性质。假设第一个管子为PNP，那么复合管也为PNP,反之为NPN。正确的复合管连接方式有四种，如图96所示。,复合管的构成,复合管功率放大器,:NPN,与,NPN,构成,NPN,PNP,与,NPN,构成,PNP,单片集成功率放大器一一,LM386,散热器及热阻模型,二次击穿现象一一不可逆的损坏,晶体管平安工作区,大功率,VMOS,管,