第十一讲 功率放大电路.ppt

2020 2 15 1 电子电路基础 第十一讲功率放大电路 2 主要内容 6 1功率放大电路的特点与要求6 2甲类功率放大电路6 3互补推挽功率放大电路6 4乙类功率放大电路6 5甲乙类功率放大电路 OCL 3 1 功率放大电路的特点与要求 功能 向负载提供足够大的输出功率 与一般放大电路的区别 功率放大电路要求很高输出功率 一般放大电路主要是输出高电压或大电流 功放的主要特点 1 输出功率大 2 大信号状态 3 效率高 4 散热多 5 负载能力强 4 功率放大电路的设计要求 1 输出功率大2 效率高3 失真小4 器件安全5 电路保护措施 过压 过流等意外 功放电路的主要技术指标1 最大输出功率POM2 转换效率 5 分类 根据晶体管导通时间可分为如下四类 甲类 三极管360 导电 甲乙类 三极管180 360 导电 乙类 三极管180 导电 丙类 三极管 180 导电 6 甲乙类180 360 导电 乙类180 导电 丙类 180 导电 甲类360 导电 7 为什么共射电路不宜用作功放电路 VCC 电源功耗 RC功耗 T功耗 最大交流功率 8 实用的甲类功率放大电路 基本电路及静态特性 全部电源功率都消耗在三极管上 直流负载线为UCEQ VCC 说明 静态时 9 甲类功率放大电路 静态分析 电源功耗 忽略基极电流 则电源提供的直流功率为 集电极等效交流电阻为 为2VCC 可获得最大输出功率 调整匝数比 使交流负载线在横轴上的截距 10 甲类功放动态图解分析 ICQ UCE IBQ VCC uO iB iC uOm icm 2VCC 最大输出功率 电源功耗 最高效率 11 3 互补推挽功率放大电路 要求 互补三极管对T1 和T2特性对称 对称性使负载电阻RL上 D1 D2和R2为T1 T2 提供静态工作点 调整R1或R3使功放管的 发射极 B点 电压为0 UCEQ VCC 直流负载线 无直流电流通过 12 互补推挽电路动态特性分析 ic1迅速增大 ic2减小 输出正向电流 ic1减小 ic2迅速增大 输出反向电流 Tl T2基极交流短路 Tl T2 处于共集组态 正半周 ui 0 负半周 ui 0 Tl T2同时导通 输出电流是iE1和iE2矢量和 导通角为360 甲类 13 互补推挽电路波形图 14 互补推挽电路特点 Tl T2同时导通 输出电流是iE1和iE2矢量和 导通角为360 因此是甲类功放 输入交流信号为零时 输出功率也为零 甲类电路中 电源功耗不变 全部功耗转化为功放管散热 缺点 ui愈大 ic iE 愈大 负载获得的功率也愈大 功放管的功耗愈小 转换效率愈高 50 甲类功放工作在 近似 线性放大状态 15 4 乙类功率放大电路 一 电路的结构特点 1 由NPN型 PNP型三极管 2 双电源供电 3 输入输出端不加隔直电容 构成两个对称的射极 输出器对接而成 16 动态分析 ui 0V T1截止 T2导通 ui 0V T1导通 T2截止 iL ic1 iL ic2 T1 T2两个晶体管都只在半个周期内工作的方式 称为乙类放大 因此 不需要隔直电容 静态分析 ui 0V T1 T2均不工作 uo 0V 17 乙类功放动态特性分析 1 输出电压峰值 输出峰值电流 最大输出功率 UCE1 IBQ uO iB iC VCC UCE2 IC ui 18 乙类功放动态特性分析 2 集电极平均电流为 功率管集电极电流为 19 乙类功放动态特性分析 3 直流功率 乙类功放的效率为 忽略饱和压降 乙类功放的效率最大值为 20 4 乙类推挽功放电路的交越失真 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 21 改进措施 为功率管提供适当的偏置 非线性 ui uT时晶体管截止 交越失真产生的原因 在于晶体管特性存在 功率管的导通角大于180 由乙类变为甲乙类 22 5 甲乙类功率放大电路 与互补推挽功放的唯一区别 工作点降低 功放管处于微导通状态 使功放管的导通角介于180 和360 之间 23 工作原理 ICQ ICQ 各点信号波形 原理 正半轴 ui幅度较小和较大时 负半轴 ui幅度较小和较大时 功放管在大半个周期内 导通 180 360 甲乙类功放 效率 功放管有一定静态 电流 会消耗一定的功率 甲乙类功放的效率在甲类和乙类之间 24 复合管 四种类型的复合管 25 方式一 增加复合管的目的是 扩大电流的驱动能力 复合管的构成方式 26 1 2 晶体管的类型由复合管中的第一支管子决定 方式二 不论哪种复合管构成方式 等效后晶体管的性能如下 27 OCL电路主要特点 1 采用复合管 2 T5与R2 R3组成 直流恒压源电路 给 T1 T4的基极回路 提供直流电压 3 T6在静态时等效为直流恒流源 28 恒压源电路分析 恒压源电路的功能 1 提供偏压 2 交流耦合 T5与R2 R3组成 电压并联负反馈电路 29 OCL电路特性分析 OCL电路的静态工作特性 T6提供静态直流偏置 R2和R3提供合适直流电压 使T1 T4微导通 R1使OCL静态输出为0 OCL电路的动态工作特性 OCL属于甲乙类功放电路 静态工作点很低 效率接近乙类功放 且无交越失真 30 其它类型的功放 类型 甲类 甲乙类 乙类导通角 甲 360 甲乙 乙 180 效率 甲 50 甲乙 乙 78 5 结论 导通角越小效率越高分析 导通角的减小 使截止时间增