互补推挽式功率放大电路

1、本文格式为Word版，下载可任意编辑互补推挽式功率放大电路 甲类工作状态晶体管存在问题 乙类工作状态晶体管管耗小效率高（但存在非线性，即交越失真） 甲乙类工作状态晶体管（但存在功率管匹配异型困难） 准互补对称放大电路(OCL) 单电源互补功率放大电路（OTL） 变压器耦合功率放大电路1、互补对称式乙类功率放大电路1.结构图9.1（a）所示电路采纳两个NPN和PNP管各一只，且特性对称，组成互补对称式射极输出器。简称OCL电路，意为无输出耦合电容。2.工作原理静态时： u i =0 I C2 = I C2 =0 （乙类工作状态） u o =0 。动态时： u i 0 VT2导通，VT3截止 i

2、o = i C2 ；u i 0 VT3导通，VT2截止 i o = i C3 。特点：（1） I BQ 、 I CQ 等于零。（2）两管均工作半个周期。3.分析计算（1）输出功率由电路可知，输出电压 U o 变化范围为： 2( U CC U ces )=2 I CM × R L若忽视管子饱和压降 U ces ，则：输出电流最大值 I CM = U CC R L输出电压最大值 U CM = U CC输出最大功率 P OM = I CM 2 × U CM 2 = U CC 2 R L × U CC 2 = U CC 2 2 R L（2）直流电源供应的功率由于两管各导通

3、半个周期（不考虑失真），每个电源只供应半个周期的电流，且每管电流平均值为I C = 1 2 0 i C2 d(t) = 1 2 0 I CM sin(t)d(t) = 1 2 U CC R L cost 0 = 1 2 U CC R L ×2= 1 U CC R L所以，总功率为 P V =2 I C U CC = 2 U CC 2 R L（3）效率= P OM P V = 4 =78.5%（4）晶体管耗散功率2 P T = P V P OM = 2 U CC I CM 1 2 U CC I CM = 2 U CC U CM R L U CM 2 2 R L将上式对 U CM 求导并

4、令其为零，得：d P T d U CM = 2 U CC R L U CM R L =0即 U CM = 2 U CC 0.64 U CC代入上式，可求得最大管耗2 P T = 2 U CC R L 2 U CC 1 2 R L ( 2 U CC ) 2 = 4 2 U CC 2 2 R L = 4 2 P OM 0.4 P OM4.缺点电路存在交越失真。如图9.1（b）图所示，是由于三极管的死区电压所造成，属非线性失真。2、互补对称式甲乙类功率放大电路1.甲乙类双电源互补对称电路（1）基本工作原理图9.2（a）所示电路中除增加驱动级VT1管外，还增加了两只二极管VD1、VD2，目的是建立肯定

5、的直流偏置，偏置电压大于管子死区电压，以克服交越失真。此时管子工作于甲乙类状态。静态：利用VT1基极电流在VD1、VD2的正向压降给VT1、VT3两管供应基极偏置电压，放射结电位分别为VD1、VD2的正向导通压降，致使两管处于微弱导通状态甲乙类状态。两管静态电流相等，负载上无静态电流，输出电压 U o =0 。动态：当有沟通信号输入时，VD1和VD2的沟通电阻很小，可视为短路，从而保证两管基极输入信号幅度基本相等。两管轮番工作， i C2 、 i C3 波形如图9.2（b）所示，由于负载电流为两者之差，反相相加后得到的， i o 波形如图9.2（b）所示，明显改善了交越失真。 （2）分析计算在

6、忽视VT2、VT3管的饱和压降时，该电路的最大输出功率和效率与乙类相同。（3）电路存在问题第一：当要求输出功率较大时，要求推动功率管的基极电流也要很大，而由于功放管的 不会很大，所以驱动级VT1要供应大电流难以做到。其次：两只大功率异型管的的配对比较困难，难以做到特性对称。2.准互补对称式功率放大电路为解决上述问题，可以增加复合管VT2、VT4 代替VT2；VT3、VT5 代替VT3。这样，既扩大了电流驱动力量，同时也利用同类型的VT4、VT5作为输出管，较好地实现了特性匹配的目的。如图9.3所示。 3.单电源互补对称式功率放大电路（OTL）实际电路中，如收音机、扩音机中，常采纳单电源供电。单

7、电源供电常采纳变压器耦合，这里省略了变压器，称为无输出变压器。简称OTL电路，如图9.4所示。（1）基本工作原理静态：因两管对称，VT2、VT3两管放射极e的电位 U E = 1 2 U CC ，负载无电流。动态： u i 0 VT2导通，VT3截止 对负载供电，并对 C 充电； u i 0 VT3导通，VT2截止 电容 C 通过VT3、 R L 放电维持负半周电流（电容 C 相当于电源）。留意：应选择足够大的电容C，以维持其上电压基本不变，保证负载上得到的沟通信号正负半周对称。（2）分析计算同OCL电路分析相同，不同之处只要将式中的 U CC 改为 1 2 U CC 即可，得：P OM =

8、1 8 U CC 2 R LP V = 1 2 U CC 2 R L= P OM P V = 4 =78.5%（3）存在问题在图9.4 中，当e点电位上升时，b点电位基本不变，VT2管基极电流减小，负载电流减小，使得输出电压正方向变化的幅度受到限制，远小于 1 2 U CC 。 4.自举电路增加电容 C 3 和电阻 R 3 ，如图9.5所示，靠电路本身抬高 p 点电位，原理如下： u p = U CC I C1 R 3 u e = 1 2 U CC U C3 = u p u e U C3 = 1 2 U CC I C1 R 3若电容 C 3 足够大，充电后 U C3 基本不变，为一常数。由于

9、u p = U C3 + u e明显 u e u p 即e点电位上升 p点电位随之上升 VT2充分导通 保证负载两端有足够大的电压变化量。3、变压器耦合推挽功率放大电路前述电路，虽各有特色，但在负载RL过大或过小时，对负载管的耐压或耐流值要求过高，通常的解决方法就是利用变压器将实际的负载变换成最佳负载，实现阻抗匹配，电路如图9.6所示。 1.工作原理静态时： u i =0 i C1 、 i C2 均为0 u 0 =0 。动态时： u i 0 VT1导通，VT2截止 i o = i C1 ； VT2导通，VT1截止 i o = i C2 。通过变压器Tr2将两个半周合成为一个完整的正弦波，并通过

10、变比 n ，将 R L 变成 n 2 R L ,以实现阻抗匹配。2.分析计算输出功率为：P OM = U CC n R L其中 n= N 1 N 2N 1 变压器Tr2原边绕组匝数的一半N 2 Tr2副边绕组匝数总输出效率为： = Tr 其中 Tr 变压器效率 晶体管输出效率3.优点：可便利实现阻抗匹配，获得最佳负载。缺点：体积大、效率低、频率特性差，且不易集成。常用于要求输出较大功率较大的状况。 4、集胜利率放大电路简介图9.7(a)示电路为国产通用型集胜利率放大器5G31，其中主要环节有：（1）前置放大级（输入级）VT1 、VT2和电阻 R 1 、 R 2 、 R 3 、 R 4 、 R 5 、 R F1 和 R F2 等组成单入、单出的差放电路。（2）中间放大级由三极管VT3和VT4组成。VT3为VT4的偏置管，对信号进行二次放大。（3）推动级VT5、VT6、VT7、VT8和 R 7