电工技术电子技术清华28.ppt

2020 1 3 电工电子技术 第28讲 11 3 1概述11 3 2变压器耦合功率放大电路11 3 3互补对称功率放大电路原理11 3 4无输出变压器 OTL 的互补对称功放电路11 3 5无输出电容 OCL 的互补对称功放电路11 3 6实际功放电路11 3 7集成功率放大器 教材12 8 11 3功率放大电路 功率放大电路 2020 1 3 电工电子技术 例 扩音系统 功率放大器的作用 用作放大电路的输出级 以驱动执行机构 如使扬声器发声 继电器动作 仪表指针偏转等 11 3 1概述 2020 1 3 电工电子技术 分析功放电路应注意的问题 1 功放电路中电流 电压要求都比较大 必须注意电路参数不能超过晶体管的极限值 ICM UCEM PCM 2020 1 3 电工电子技术 2 电流 电压信号比较大 必须注意防止波形失真 3 电源提供的能量尽可能转换给负载 减少晶体管及线路上的损失 即注意提高电路的效率 Pomax 负载上得到的交流信号功率 PE 电源提供的直流功率 2020 1 3 电工电子技术 2020 1 3 电工电子技术 射极输出器效率低的原因 一般射随静态工作点 Q 设置较高 靠近负载线的中部 信号波形正负半周均不失真 电路中存在的静态电流 ICQ 在晶体管和射极电阻中造成较大静态损耗 致使效率降低 设Q点正好在负载线中点 若忽略晶体管的饱和压降 则有 UCEQ 0 5USC ICQ 0 5USC RE 2020 1 3 电工电子技术 如何解决效率低的问题 办法 降低Q点 但又会引起截止失真 既降低Q点又不会引起截止失真的办法 采用推挽输出电路 或互补对称射极输出器 2020 1 3 电工电子技术 11 3 2变压器耦合推挽功率放大电路 输入变压器 将输入信号分成两个大小相等相位相反的信号 分别送两个放大器的基极 使T1 T2轮流导通 输出变压器 将两个集电极输出信号合为一个信号 耦合到副边输出给负载 放大器 由两个共射极放大器组成 两个三极管的射极接在一起 2020 1 3 电工电子技术 直流通道 变压器线圈对于直流相当于短路 对于任何一个三极管都是静态工作点稳定的共射极放大器 两个三极管的静态工作点都设在刚刚超过死区 IB很小 IC也很小 降低直流功耗 2020 1 3 电工电子技术 交流通道 ib1 ui 0 ui 0 输入信号正半周 T1导通 T2截止 输入信号负半周 T2导通 T1截止 2020 1 3 电工电子技术 11 3 3互补对称功率放大电路 互补对称 电路中采用两个晶体管 NPN PNP各一支 两管特性一致 对称电源 USC USC组成互补对称式射极输出器 NPN型 PNP型 2020 1 3 电工电子技术 一 工作原理 设ui为正弦波 静态时 ui 0V T1 T2均不工作 uo 0V 动态时 ui 0V T1截止 T2导通 ui 0V T1导通 T2截止 iL ic1 iL ic2 注意 T1 T2两个晶体管都只在半个周期内工作的方式 2020 1 3 电工电子技术 输入输入波形图 死区电压 2020 1 3 电工电子技术 1 静态电流ICQ IBQ等于零 2 每管导通时间于半个周期 3 存在交越失真 特点 2020 1 3 电工电子技术 二 最大输出功率及效率的计算 假设ui为正弦波且幅度足够大 T1 T2导通时均能饱和 此时输出达到最大值 负载上得到的最大功率为 若忽略晶体管的饱和压降 则负载 RL 上的电压和电流分别为 2020 1 3 电工电子技术 电源提供的直流平均功率计算 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 USC1 USC2 USC 2020 1 3 电工电子技术 效率为 2020 1 3 电工电子技术 OTL OutputTransformerLess OCL OutputCapacitorLess 互补对称功放的类型 2020 1 3 电工电子技术 11 3 4无输出变压器的互补对称功放电路 一 特点 1 单电源供电 2 输出加有大电容 二 静态分析 则T1 T2特性对称 令 2020 1 3 电工电子技术 三 动态分析 若输出电容足够大 其上电压基本保持不变 则负载上得到的交流信号正负半周对称 但存在交越失真 UC相当于电源 时 T1导通 T2截止 设输入端在0 5USC直流电平基础上加入正弦信号 2020 1 3 电工电子技术 四 输出功率及效率 若忽略交越失真的影响 且ui幅度足够大 则 2020 1 3 电工电子技术 实用OTL互补输出功放电路 调节R 使静态UA 0 5USC D1 D2使b1和b2之间的电位差等于2个二极管正向压降 克服交越失真 Re1 Re2 电阻值1 2 射极负反馈电阻 也起限流保护作用 2020 1 3 电工电子技术 增加对称的负电源 USC 使静态时的A点电位为0 11 3 5无输出电容的互补对称功放电路 OTL电路 OCL电路 2020 1 3 电工电子技术 存在交越失真 OCL电路 2020 1 3 电工电子技术 1 克服交越失真的措施 静态时 T1 T2两管发射结电位分别为二极管D1 D2的正向导通压降 致使两管均处于微弱导通状态 动态时 设ui加入正弦信号 正半周T2截止 T1基极电位进一步提高 进入良好的导通状态 负半周T1截止 T2基极电位进一步降低 进入良好的导通状态 电路中增加R1 D1 D2 R2支路 2020 1 3 电工电子技术 波形关系 特点 存在较小的静态电流ICQ IBQ 每管导通时间大于半个周期 基本不失真 2020 1 3 电工电子技术 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 2 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 2020 1 3 电工电子技术 3 电路中增加复合管 增加复合管的目的 扩大电流的驱动能力 1 2 晶体管的类型由复合管中的第一支管子决定 复合NPN型 复合PNP型 2020 1 3 电工电子技术 改进后的OCL准互补输出功放电路 T1 电压推动级 T2 R1 R2 UBE倍增电路 T3 T4 T5 T6 复合管构成的输出级 准互补 输出级中的T4 T6均为NPN型晶体管 两者特性容易对称 2020 1 3 电工电子技术 集成运放内部的功率放大器 2020 1 3 电工电子技术 11 3 6实际功放电路 这里介绍一个实用的OCL准互补功放电路 其中主要环节有 1 恒流源式差动放大输入级 T1 T2 T3 2 偏置电路 R1 D1 D2 3 恒流源负载 T5 4 OCL准互补功放输出级 T7 T8 T9 T10 5 负反馈电路 Rf C1 Rb2构成交流电压串联负反馈 6 共射放大级 T4 7 校正环节 C5 R4 8 UBE倍增电路 T6 R2 R3 9 调整输出级工作点元件 Re7 Rc8 Re9 Re10 2020 1 3 电工电子技术 差动放大级 反馈级 偏置电路 共射放大级 UBE倍增电路 恒流源负载 准互补功放级 保险管 负载 实用的OCL准互补功放电路 RC低通 2020 1 3 电工电子技术 11 3 7集成功率放大器 特点 工作可靠 使用方便 只需在器件外部适当连线 即可向负载提供一定的功率 集成功放LM384 生产厂家 美国半导体器件公司 电路形式 OTL 输出功率 8 负载上可得到5W功率 电源电压 最大为28V 2020 1 3 电工