第八章功率放大電路(2-8)

第九章功率放大電路

了解放大電路消耗功率、將直流電源能量轉(zhuǎn)換為信號(hào)輸出(交流)功率的作用；了解放大電路提高能量轉(zhuǎn)換效率的途徑，及各類功率放大電路的效率特點(diǎn)；

重點(diǎn)掌握互補(bǔ)對(duì)稱推挽乙類功放電路的組成、工作原理和分析計(jì)算，以及功放管的參數(shù)選擇。

1/219.1

功率放大電路的一般問題9.1.1功放電路的特點(diǎn)和要求1、大信號(hào)狀態(tài)工作要輸出足夠大的功率，要求功率管上的電壓和電流都要足夠大；用正弦波信號(hào)表示為2、非線性失真問題大信號(hào)工作致非線性失真，線性放大要求非線性失真小；3、轉(zhuǎn)換效率問題大信號(hào)放大，功放管及電路功耗大，要求轉(zhuǎn)換效率高；4、功放管安全問題功放管接近極限參數(shù)工作，必須保證正常工作不損壞。2/219.1

功率放大電路的一般問題9.1.1功放電路的特點(diǎn)和要求3/21大信號(hào)狀態(tài)非線性失真轉(zhuǎn)換效率安全工作圖解分析法極限參數(shù)的選擇電路工作狀態(tài)低低高高9.1

功率放大電路的一般問題9.1.2功放電路的工作狀態(tài)根據(jù)靜態(tài)工作點(diǎn)Q的設(shè)置不同，引起功放管的導(dǎo)通狀態(tài)不同，將功放電路的工作狀態(tài)分類：1、A(甲)類工作狀態(tài)：

360°導(dǎo)通角2、B(乙)類工作狀態(tài)：

180°導(dǎo)通角3、C(丙)類工作狀態(tài)：

小于180°導(dǎo)通角AB類工作狀態(tài)：

略大于180°導(dǎo)通角4/21iCuBEiCtOQQQ9.1

功率放大電路的一般問題9.1.3A類功放電路的轉(zhuǎn)換效率大信號(hào)狀態(tài)下，|uCE|>>|uBE|，且iC>>iB，功放管的功耗幾乎都在集電結(jié)上。設(shè)iB=IBQ+Ibmsinωt，則iC=ICQ+Icmsinωt1、電源提供功率2、功放管消耗功率(管耗)5/21iCRCUCCiB+-uCE+uBE-9.1

功率放大電路的一般問題1、電源提供功率2、功放管消耗功率3、集電極負(fù)載電阻RC上消耗功率小結(jié)：(1)PE≡PC+PL，且A類功放電源提供功率與信號(hào)無關(guān)；(2)負(fù)載獲得的信號(hào)功率是功放管功耗轉(zhuǎn)移過來的；(3)信號(hào)功率最大時(shí)，功放管功耗最小。6/21RCUCCiBiC+-uCE+uBE-9.1

功率放大電路的一般問題1、電源提供功率2、功放管消耗功率3、負(fù)載消耗功率最大信號(hào)功率時(shí)：(忽略飽和壓降)Ucm=UCEQ=UCC/2，Icm=ICQ故效率：7/21RCUCCiBiC+-uCE+uBE-UCCUCEQICQICMUCEO(BR)PCMuCEOiCQ9.1

功率放大電路的一般問題9.1.4功放電路提高轉(zhuǎn)換效率的途徑1、消除負(fù)載上的直流功耗；例如，變壓器耦合輸出功放，靜態(tài)時(shí)UCEQ=UCC，所以2、減小功放管上的靜態(tài)功耗。靜態(tài)時(shí)ICQ=0，B(乙)類工作狀態(tài)，或?qū)ń恰?80°。8/21RLUCCiBiC+-uCE+uBE-uCE2UCCOUCEQICQICMPCMUCC直流負(fù)載線UCEO(BR)Q9.2

互補(bǔ)對(duì)稱B(乙)類功率放大電路9.2.1乙類推挽功率放大電路一、變壓器耦合輸出

T1、T2為同型三極管，分別由中心抽頭變壓器的兩個(gè)繞組電壓極性控制導(dǎo)通。二、互補(bǔ)對(duì)稱射極輸出

T1、T2為異型互補(bǔ)三極管，由同一電壓直接激勵(lì)。9/21uCE12UCCOiC1UCCOiC2T1T2uCE22UCCRLUCCui●●●●●●T1T2uoiC1iC2ui1ui2T1T2iC1iC2RLuiUCC-UCCuo特點(diǎn)：乙類工作狀態(tài)，靜態(tài)功耗為零；半周輪流導(dǎo)通。Q9.2

互補(bǔ)對(duì)稱B(乙)類功率放大電路

10/21uCE12UCCOiC1UCCOiC2T1T2uCE22UCCOiC1iC1iC2iC2uBE1uBE2OttttOOuiuo9.2

互補(bǔ)對(duì)稱B(乙)類功率放大電路9.2.2B(乙)類互補(bǔ)對(duì)稱射極輸出功率放大電路(OCL)一、電路組成及工作原理電路組成：互補(bǔ)：T1、T2異型管特性一致；對(duì)稱：R1=R2，D1、D2特性一致，

UCEQ1=UCEQ2，ICQ1=ICQ2，

ui=0時(shí)，uo=0。工作原理：正弦波輸入時(shí)，T1、T2管輪流半周導(dǎo)通射極輸出，在負(fù)載RL上合成完整正弦波；D1、D2提供預(yù)導(dǎo)通偏壓減小交叉失真，R1、R2為偏置電阻，RL負(fù)載電阻。11/21T1T2iC1iC2RLuiUCC-UCCuoR2R1D1D29.2

互補(bǔ)對(duì)稱B(乙)類功率放大電路二、電路功率分析計(jì)算1、輸出功率最大輸出功率：Uom=UCC-UCE(sat)≈UCC2、電源提供功率單個(gè)電源：兩個(gè)電源：最大提供功率：12/21T1T2iC1iC2RLuiUCC-UCCuoR2R1D1D2最小功率：Uom=0時(shí)9.2

互補(bǔ)對(duì)稱B(乙)類功率放大電路3、效率4、管耗

令得出時(shí)，最大管耗：13/21靜態(tài)時(shí)，Uom=0，管耗為零；(單管)9.2

互補(bǔ)對(duì)稱B(乙)類功率放大電路三、選擇功率管例如，已知Pom和RL，則1、確定UCC；由可得2、選擇每個(gè)功放管允許的最大管耗；3、功放管的最大耐壓(擊穿電壓)；4、功放管允許的最大集電極電流；14/21T1T2iC1iC2RLuiUCC-UCCuoR2R1D1D29.2

互補(bǔ)對(duì)稱B(乙)類功率放大電路例9.2.1圖示功率放大電路中，已知UCC=15V，RL=8Ω，功率管的飽和壓降UCE(Sat)=1V，試問：1、靜態(tài)時(shí)，調(diào)整那個(gè)電阻可使uo=0？2、當(dāng)ui≠0時(shí)，發(fā)現(xiàn)輸出波形產(chǎn)生交越失真，應(yīng)調(diào)節(jié)哪個(gè)電阻，如何調(diào)節(jié)？3、二極管D的作用是什么？若二極管反接，對(duì)T1、T2會(huì)產(chǎn)生什么影響？4、當(dāng)輸入信號(hào)ui為正弦波且有效值為10V時(shí)，求電路輸出功率Pom、電源提供功率PE、單管的管耗PC和效率η；5、若T1、T2功率管的極限參數(shù)為PCM=10W，ICM=5A，U(BR)CEO=40V，則驗(yàn)證功率管的工作是否安全。15/21T1T2RLuiUCC-UCCuoR3R1DR29.2

互補(bǔ)對(duì)稱B(乙)類功率放大電路解：1、靜態(tài)時(shí)，調(diào)整那個(gè)電阻可使uo=0？2、當(dāng)ui≠0時(shí)，發(fā)現(xiàn)輸出波形產(chǎn)生交越失真，應(yīng)調(diào)節(jié)哪個(gè)電阻，如何調(diào)節(jié)？3、二極管D的作用是什么？若二極管反接，對(duì)T1、T2會(huì)產(chǎn)生什么影響？4、當(dāng)輸入信號(hào)ui為正弦波且有效值為10V時(shí)，求電路輸出功率Pom、電源提供功率PE、單管的管耗PC和效率η；5、若T1、T2功率管的極限參數(shù)為PCM=10W，ICM=5A，U(BR)CEO=40V，則驗(yàn)證功率管的工作是否安全。16/21T1T2RLuiUCC-UCCuoR3R1DR215V-15V8Ω調(diào)R1調(diào)大R2減小交越失真；燒毀T1、T29.2

互補(bǔ)對(duì)稱B(乙)類功率放大電路9.2.3AB類單電源互補(bǔ)對(duì)稱射極輸出功率放大電路(OTL)一、電路組成和工作原理1、T1、T2互補(bǔ)對(duì)稱射極輸出與前級(jí)共射電路T3級(jí)聯(lián)；2、靜態(tài)時(shí)UA=UCC/2，通過AB類狀態(tài)工作的T1、T2，給T3提供直流偏置，并形成電壓負(fù)反饋穩(wěn)定UA；3、大電容C2上靜態(tài)電壓為UCC/2，并在信號(hào)變化周期內(nèi)基本不變；4、T1導(dǎo)通T2截止時(shí)，UCC通過T1向C2充電；T2導(dǎo)通T1截止時(shí)，C2通過T2放電，起負(fù)電源作用；5、充放電電流在負(fù)載電阻RL上合成輸出電壓。17/21iC1iC2uiT1T2RLR3D1D2R1R2+++C1C2CET3UCCuoA9.2

互補(bǔ)對(duì)稱B(乙)類功率放大電路二、電路分析計(jì)算

由于UA=UCC/2，T1、T2管最大動(dòng)態(tài)范圍也被限制在UCC/2，所以忽略飽和壓降，則有最大輸出電壓幅度:最大輸出功率：最大輸出電流：管子承受最大電壓：UCC18/21T1T2iC1iC2RLuiUCCuoR3D1D2R1R2+++C1C2CET3A9.3

集成功率放大電路9.3.1通用型集成功率放大器LM386

19/21T10T8U-UCCuoR3D1D2R1R22接旁路電容T7T4T3T2T5T1R4R5R6T6T9U+3781456GND增益設(shè)置9.3

集成功率放大電路9.3.2橋式功率放大器(BTL)一、電路原理1、兩個(gè)相同功放組成；2、靜態(tài)時(shí)，UA=UB=UCC/2，RL跨接兩輸出端，uo=0，不需要耦合和電容；3、兩功放輸入信號(hào)反相，則T1導(dǎo)通T2截止時(shí)，T4導(dǎo)通T3截止，故uCE1=0時(shí)，uCE4=0，可得最大輸出功率：20/21RLuoT1T2uiUCCT3T4-uiUCCAB單個(gè)功放輸出功率的四倍9.3

集成功率放大電路一、橋式集成功放LM4860及其外圍電路A1、R1、R2反相放大(-2倍)A