第二节 互补对称式功率放大电路ppt课件.ppt

第二节互补对称式功率放大电路 电路的组成和工作原理 互补对称电路主要参数的估算 下页 总目录 补充知识 功率放大电路的工作方式根据晶体管静态工作点的位置不同 放大电路可分为三种工作方式 甲类工作方式 Q点设置在负载线的中点 在输入信号的正负半周 晶体管都在工作 管子的导通角为360 输出波形失真小 但静态管子功耗大 效率低 乙类工作方式 Q点在负载线的最低点 由于静态时电流为零 无功耗 效率最高 但此时放大电路只在输入信号的正半周工作 负半周时晶体管截止 管子的导通角为180 输出波形出现严重的失真 甲乙类工作方式 Q点略高于乙类时 静态电流很小 静态消耗约为零 效率也很高 晶体的导通时间大于半个周期 管子的导通角大于180 此时输出波形仍失真严重 晶体管的三种工作状态 上页 返回 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 甲类方式 如射极输出器 射极输出器的输出电阻低 带负载能力强 但做功放不适合 因为它的效率太低 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 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 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 另外一种 乙类推挽电路 信号的正半周T1导通 T2截止 负半周T2导通 T1截止 两只管子交替工作 称为 推挽 设 为常量 则负载上可获得正弦波 输入信号越大 电源提供的功率也越大 2 OTL电路 输入电压的正半周 VCC T1 C RL 地C充电 输入电压的负半周 C的 T2 地 RL C C放电 C足够大 才能认为其对交流信号相当于短路 OTL电路低频特性差 因变压器耦合功放笨重 自身损耗大 故选用OTL电路 3 OCL电路 ic1 ic2 静态时 ui 0V iC1 0 iC2 0uo 0V 动态时 ui 0V T2导通 T1截止 ui 0V T1导通 T2截止 特点 双电源供电 输出无电容器 uo OCL原理电路 3 OCL电路 输入电压的正半周 VCC T1 RL 地 输入电压的负半周 地 RL T2 VCC 两只管子交替导通 两路电源交替供电 双向跟随 静态时 UEQ UBQ 0 几种电路的比较 变压器耦合乙类推挽 单电源供电 笨重 效率低 低频特性差 OTL电路 单电源供电 低频特性差 OCL电路 双电源供电 效率高 低频特性好 OTL OutputTransformerLess OCL OutputCapacitorLess 互补对称 电路中采用两支晶体管 NPN PNP各一支 两管特性一致 类型 互补对称功率放大电路 无输出变压器的互补对称功放电路 OTL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 三 动态分析 设输入端在0 5USC直流电平基础上加入正弦信号 若输出电容足够大 UC基本保持在0 5USC 负载上得到的交流信号正负半周对称 但存在交越失真 时 T1导通 T2截止 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 一 电路组成和工作原理 1 OTL乙类互补对称电路 R1和R2确定放大电路的静态电位 动态时电容两端的电压保持0 5VCC的数值基本不变 下页 上页 首页 交越失真 uI 0时VT1导通VT2截止 uI 0时VT2导通VT1截止 iL iC1 iC2 下页 上页 首页 动画 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 电路中增加R1 D1 D2 R2支路 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基极电位进一步提高 进入良好的导通状态 从而克服死区电压的影响 去掉交越失真 2 OTL甲乙类互补对称电路 避免了uI较小时两管同时截止减小了交越失真 iC1和iC2不为零 下页 上页 首页 下页 上页 首页 仿真 无输出电容的互补对称功放电路 OCL电路 一 工作原理 设ui为正弦波 电路的结构特点 1 由NPN型 PNP型三极管构成两个对称的射极输出器对接而成 2 双电源供电 3 输入输出端不加隔直电容 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 乙类放大的输入输出波形关系 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 1 静态电流ICQ IBQ等于零 2 每管导通时间等于半个周期 3 存在交越失真 OCL乙类放大的特点 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 电路中增加R1 D1 D2 R2支路 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基极电位进一步提高 进入良好的导通状态 从而克服死区电压的影响 去掉交越失真 Ucem VCC UCES 静态时UCE1 VCC UCE2 VCC 下页 上页 3 OCL甲乙类互补对称电路 首页 仿真 下页 上页 OCL电路存在的主要问题 两个三极管的发射极直接连到负载电阻上 如果静态工作点失调或电路内元器件损坏 将造成一个较大的电流长时间流过负载 可能造成电路损坏 为了防止出现此种情况 实际使用的电路中 常常在负载回路接入熔断丝作为保护措施 首页 uI 0时工作点沿QA上移 uI 0时工作点沿QB下移 Ucem VCC UCES 若VT1 VT2对称 下页 上页 二 互补对称电路主要参数的估算 1 OCL乙类互补对称电路主要参数的估算 首页 Ucem VCC UCES 下页 上页 1 最大输出功率 当满足条件UCES VCC时 首页 下页 上页 2 效率 当输出最大功率时 放大电路的效率等于最大输出功率Pom与直流电源提供的功率PV之比 当忽略饱和管压降UCES时 OCL乙类和甲乙类互补对称电路的效率为 如果考虑三极管的饱和管压降UCES 则OCL乙类和甲乙类互补对称电路的效率将低于此值 首页 下页 上页 3 功率三极管的极限参数 在OCL互补对称电路中 流过三极管的最大集电极电流为 集电极最大允许电流ICM 因此选择功率三极管时 其集电极最大允许电流应为 首页 下页 上页 在OCL互补对称电路中 两个三极管的集电极电压之和等于2VCC 即 集电极最大允许反向电压U BR CEO 当VT2导电时 VT1截止 此时VT1的集电极承受反向电压 当VT2饱和时 VT1的集电极电压达到最大 此时 或 因此 功率三极管的集电极最大允许反向电压应为 首页 当忽略三极管的管压降时 PTm 0 2Pom 下页 上页 在OCL互补对称电路中 直流电源提供的功率PV 一部分转换成输出功率Po传送给负载 另一部分则消耗在三极管内部 成为三极管的耗散功率PT 使管子发热 集电极最大允许耗散功率PCM 当集电极输出电压的峰值UOM 0 6VCC时 三极管的功率损耗达到最大 即PT PTm 此时 每个三极管的最大管耗为 因此 在选择功率三极管时应满足 PCM 0 2Pom 首页 Ucem 2 VCC UCES 若VT1 VT2对称 下页 上页 2 OTL互补对称电路主要参数的估算 2 首页 下页 上页 1 最大输出功率 2 效率 首页 下页 上页 3 功率三极管的极限参数 集电极最大允许电流ICM 集电极最大允许反向电压U BR CEO PTm 0 2Pom 集电极最大允许耗散功率PCM 首页 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 下页 上页 首页 上