模电部分第5章(潘)功率放大器.ppt

第五章 功率放大器,5.1 功率放大电路的一般问题,1、功率放大电路通常是在大信号状态下工作，是以输出较大功率为目的的放大电路。,1）输出功率尽可能大； 2）效率要高； 3）非线性要小； 4）考虑管子的散热问题。,需要特殊考虑的问题是：,2、晶体管的工作状态,甲类工作状态 晶体管在输入信号 的整个周期都导通 静态IC较大，波形好, 管耗大效率低。,乙类工作状态 晶体管只在输入信号 的半个周期内导通， 静态IC=0，波形严重失真, 管耗小效率高。,甲乙类工作状态 晶体管导通的时间大于半个周期，静态IC 0，一般功放常采用。,动态分析：,ui 0V时,T1截止，T2导通,ui 0V时,T1导通，T2截止,iL= ic1 ;,iL=ic2,T1、T2只在半个周期内工作，称为互补对称电路。,静态分析：,ui = 0V T1、T2均不工作 uo = 0V,5.2 乙类双电源互补对称功率放大电路,5.2.1 电路组成及工作原理,由两个性能对称的NPN型和PNP型三极管构成两个对称的射极输出器对接而成。,当输入信号足够大，输出达到最大(不失真） 则负载（RL)上的电压和电流的最大幅值分别为：,5.2.2 参数计算(设信号为正弦量）,1.输出功率,T1,T2工作在射极输 出器状态，AV1。,负载上得到的最大功率为：,每个电源中的电流为半个正弦波，其平均值为:,两个电源提供的总功率为：,3.电源提供的直流功率PV ：,单个电源提供的功率为：,4效率,2.三极管的管耗PT,对一只三极管:,当Vom = VCC 时效率最大，=/4 =78.5。,5.大功率三极管输出特性曲线的分区,在大功率三极管的输出特性中，除了与普通三极管一样分有放大区、饱和区、截止区外，从使用和安全角度还分有,三极管的极限工作区,过电流区是由最大允许集电极电流 确定的，超过此值，将明显下降。,过电压区由c、e间的 击穿电压V(BR)CEO所决定。,过损耗区由集电极 功耗PCm所决定。,过流区,过压区,过损区,死区电压,交越失真：输入信号 ui在过零前后，输出信号出现的失真便为交越失真。,5.3 甲乙类互补对称功率放大电路,乙类放大的的交越失真,5.3.1甲乙类双电源互补对称功放电路,给三极管稍加一点偏置，使之工作在甲乙类。,利用三极管恒压源提供偏置,利用二极管提供偏置电压,为更换好地和T1、T2两发射结电位配合，克服交越失真电路中的D1、D2两二极管可以用UBE电压倍增电路替代。,三极管恒压源原理说明（UBE电压倍增电路）,合理选择R1、R2大小，B1、 B2间便可得到 UBE 任意倍数的 电压。,图中B1、B2分别接T1、 T2的基极。假设I IB，则,5.3.2 单电源互补功率放大电路,1、基本电路, 组成：,T1、T2为互补对称电路,T3 构成前置放大级,C 为充电电容（并耦合输出信号）, 工作原理：,ui=0时：,调节R1R2使IC3为合适值，使UK=1/2UCC,ui为负半周时，T1导通，C充电,ui为正半周时，T2导通，C放电,相当于甲乙类双电源互补对称电路VCC和VEE等于该电源的一半,T3的偏置接至K点,引入了负反馈，使UK稳定，且改善了动态性能,带自举的单电源互补对称电路,问题的提出：,为使输出信号大，在信号最大值时，希望T1、T2工作在接近饱和。但是K点电位的提高使IB1的增大受限制，减小了T1的动态范围。,解决方法：,加入R3 C3组成的自举电路,自举电路的工作原理：,时间常数R3C3足够大，U3C3接近不变，当K点的电位提高时, D点的电位也提高,使IB1的增大不受限制。,采用复合管的互补功率放大电路,当输出功率较大时，输出级的推动级，即 末前级也应该是一个功率放大级。此时往往采 用复合管，复合管有四种形式。,复合管的极性由前面的一个三极管决定。由NPN-NPN或PNP-PNP复合而成一般称为达林顿管。, 1 2,5.4集成功率放大器,集成功率放大器广泛用于音响、电视和小电机的驱动方面。集成功放是在集成运算放大器的电压互补输出级后，加入互补功率输出级而构成的。大多数集成功率放大器实际上也就是一个具有直接耦合特点的运算放大器。它的使用方法原则上与集成运算放大器相同。,集成功放使用时不能超过规定的极限参数，极限参数主要有功耗和最大允许电源电压。集成功放要加有足够大的散热器，保证在额定功耗下温度不超过允许值。集成功放一般允许加上较高的工作电压，但许多集成功放可以在低电压下工作，适用于无交流供电的场合，此时集成功放电源电流较大，非线性失真也较大。,BTL互补功率放大电路,BTL互补功率放大电路由两路功率放大电路和反相比例电路组合而成，负载接在两输出端之间。两路功率放大电路的输入信号是反相的，所以负载一端的电位升高时，另一端则降低，因此负载上获得 的信号电压要增 加一倍。BTL放 大电路输出功率 较大，负载可以 不接地。,双通道功率放大电路,双通道功率放大电路是用于立体声音响设备的功率放大电路，一般有专门的