功率放大电路

1、功率放大电路功率放大电路模拟电子技术基础v功率放大电路的一般问题功率放大电路的一般问题v乙类互补对称功率放大电路乙类互补对称功率放大电路v甲乙类互补对称功率放大电路甲乙类互补对称功率放大电路v其它类型互补对称功率放大电路其它类型互补对称功率放大电路模拟电子技术基础功率放大电路概述功率放大电路概述 1. 性能指标：输出功率和效率。：输出功率和效率。 若已知若已知Uom，则可得则可得Pom。L2omomRUP 最大输出功率与电源损耗的平均功率之比为效率。最大输出功率与电源损耗的平均功率之比为效率。 2. 分析方法：因大信号作用，故应采用图解法。：因大信号作用，故应采用图解法。 3. 晶体管的选用：

2、根据极限参数选择晶体管。：根据极限参数选择晶体管。 在功放中，晶体管集电极或发射极电流的最大值接近在功放中，晶体管集电极或发射极电流的最大值接近最大集电极电流最大集电极电流ICM，管压降的最大值接近，管压降的最大值接近c-e反向击穿电反向击穿电压压U(BR)CEO， 集电极消耗功率的最大值接近集电极最大耗集电极消耗功率的最大值接近集电极最大耗散功率散功率PCM 。称为工作在尽限状态。称为工作在尽限状态。一、功率放大电路研究的问题一、功率放大电路研究的问题模拟电子技术基础二、对功率放大电路的要求二、对功率放大电路的要求1. 1.输出功率尽可能大:即在电源电压一定的情况下，最即在电源电压一定的情况

3、下，最大不失真输出电压最大。大不失真输出电压最大。2. 效率尽可能高: 即电路损耗的直流功率尽可能小，静即电路损耗的直流功率尽可能小，静态时功放管的集电极电流近似为态时功放管的集电极电流近似为0。模拟电子技术基础三、晶体管的工作方式三、晶体管的工作方式 三极管根据正弦信号整三极管根据正弦信号整个周期内的导通情况，可个周期内的导通情况，可分为几个工作状态：分为几个工作状态：乙类：乙类：导通角等于导通角等于180甲类：甲类：一个周期内均导通一个周期内均导通甲乙类：甲乙类：导通角大于导通角大于180丙类：丙类：导通角小于导通角小于180模拟电子技术基础三种工作状态的三种工作状态的静态工作点静态工作点

4、模拟电子技术基础乙类双电源互补对称功率放大电路乙类双电源互补对称功率放大电路电路及工作原理电路及工作原理 由一对由一对NPN、PNP特性相同的互补特性相同的互补BJT组组成，用正、负双电源供电。这种电路也称为成，用正、负双电源供电。这种电路也称为OCL (Output Capacitorless)互补功率放大互补功率放大电路。电路。 两个三极管在信号一个正、负半两个三极管在信号一个正、负半周轮流导通，使周轮流导通，使负载得到一个完整的负载得到一个完整的波形：波形： vi 0 T1 导通导通 T2 截止截止 vO = iE1RL vi 22448 VICM 24 / 8 = 3 (A)可选：可选

5、：V(BR)CEO = 60 100 VICM = 5 APCM = 10 15 W或用或用PT1计算计算公式公式计算计算PCM 0.2 PomaxV(BR)CEO 2VCCICM VCC / RL模拟电子技术基础甲乙类互补对称功率放大电路甲乙类互补对称功率放大电路乙类互补对称电路存在的问题乙类互补对称电路存在的问题输入信号幅度越小失真越明显。输入信号幅度越小失真越明显。 当输入电压当输入电压小于小于死区电压死区电压时，三极管截时，三极管截止，引起止，引起交越失真交越失真。如何消除？如何消除？RLT1T2+VCC+ui +uo VCC模拟电子技术基础1. 静态偏置静态偏置为克服交越失真，在为克

6、服交越失真，在vi=0时，应使时，应使T1、T2的发射结的发射结具有一定的正偏压，处于具有一定的正偏压，处于微导通微导通 状态状态二极管等效为恒压模型二极管等效为恒压模型理想二极管理想二极管设设T3已有合适已有合适的静态工作点的静态工作点vc1利用二极管提供偏置的互补对称功率放大电路利用二极管提供偏置的互补对称功率放大电路模拟电子技术基础当当 vi = 0 时，时，T1、T2 微导通，电路对称，微导通，电路对称，iC1=iC2，iL=0，vo=0。当当 vi 0 T2 微导通微导通 充分导通充分导通微导通微导通 T1 微导通微导通 截止截止微导通微导通 2. 动态工作情况动态工作情况克服交越失

7、真的电路克服交越失真的电路T1T2T3T4T1T2RtB1B2T1T2T3R2R1缺点：缺点：偏置电压不易调整偏置电压不易调整模拟电子技术基础VBE可认为是定值，调节可认为是定值，调节R1、R2的比值，可改变的比值，可改变T1、T2的偏压值的偏压值 R1、R2不变时，不变时，VCE4也也是定值，可看作是一个直流是定值，可看作是一个直流电源电源功率计算同乙类功率计算同乙类采用采用VBE扩大电路扩大电路2BE411CE4)21(RVIRRIVI1)21(2BE4CE4RRRVV模拟电子技术基础其他类型互补对称功率放大电路其他类型互补对称功率放大电路vOTLv采用复合管的OTLvBTL模拟电子技术基

8、础甲乙类单电源互补对称电路甲乙类单电源互补对称电路(OTL)模拟电子技术基础1. 静态偏置静态偏置CCK21VV 此时电容上电压此时电容上电压CCC21VV 电容电容 C 的作用：的作用：1) )充当充当 VCC / 2 负电源负电源2) )耦合交流信号耦合交流信号甲乙类单电源互补对称电路甲乙类单电源互补对称电路(OTL)模拟电子技术基础2. 动态工作情况动态工作情况 2V CCK/V 当当 vi = 0 时时: 2V CCC/V 当当 vi 0 时时：T2 导通，导通，C 放电放电，T2 的等效电源电压的等效电源电压: 0.5VCC当当 vi 0 时时：T1导通，导通，C 充充电，电，T1

9、的等效电源电压的等效电源电压: + 0.5VCC R1、R2引入了负反馈，稳定了引入了负反馈，稳定了K点电位，改善了动态性能点电位，改善了动态性能若温度变化若温度变化VKVB3IB3IC3VC3 (VB2) VK 模拟电子技术基础采用复合管的采用复合管的OCL电路：电路：采用采用一对同型号的大功率一对同型号的大功率管和管和一对异型号的互补的小功率管一对异型号的互补的小功率管各自构成复各自构成复合管来取代互补对称管，所以又称为合管来取代互补对称管，所以又称为准互补对称准互补对称（Quasi complementary circuit）功率放大器。）功率放大器。 模拟电子技术基础桥式推挽功率放大电

10、路桥式推挽功率放大电路(BTL电路电路)在输入信号在输入信号vi正半周时，正半周时，T1、T3导通，导通，T2，T4截止，负载电流由截止，负载电流由VCC经经T1，RL，T3流到虚地端；流到虚地端；在输入信号在输入信号vi负半周时，负半周时，T2、T4导通，导通，T1，T3截止，负载电流由截止，负载电流由VCC经经 T2，RL，T4流到虚地端。流到虚地端。 实质仍然为乙类推挽放大电路实质仍然为乙类推挽放大电路 L2CCL2）max（omomax22RVRVP 相同条件下，输出功率为相同条件下，输出功率为OTL电路的电路的4倍倍，电源利用率高；，电源利用率高； 效率在理想情况下，仍近似效率在理想

11、情况下，仍近似为为78.5%。 L2omLo222RVRVVIVPomomoo单电源供电时：单电源供电时：模拟电子技术基础功率器件及其选用功率器件及其选用电路设计时考虑：电路设计时考虑：1.散热散热 （1）优化设计）优化设计减少损耗减少损耗 （2）使用散热器）使用散热器2.极限电压极限电压 （如（如BJT的的V(BR)CEO） 选择器件时，器件极限电压选择器件时，器件极限电压 最坏条件下工作电压最坏条件下工作电压分立器件的选用分立器件的选用3.极限电流极限电流（如（如BJT的的ICM） 选择器件时，器件极限电流选择器件时，器件极限电流 最坏条件下工作电流最坏条件下工作电流4.最大管耗最大管耗（

12、如（如BJT的的PCM） 选择器件时，器件在最大工作环境温度下的最大允许功耗选择器件时，器件在最大工作环境温度下的最大允许功耗 最坏条件下的管耗最坏条件下的管耗模拟电子技术基础5.二次击穿二次击穿 （1）一次击穿）一次击穿不发生损坏不发生损坏 （2）二次击穿）二次击穿不可逆转不可逆转损坏损坏6.工作频率工作频率 PN结电容结电容上限频率上限频率模拟电子技术基础集成功率放大器集成功率放大器在集成运放的基础上发展而来；在集成运放的基础上发展而来；在在安全安全性、转换性、转换效率效率、输出、输出功率功率和和保真保真度方面有特殊的要求度方面有特殊的要求 。 电路内部通常引入的是电路内部通常引入的是深度

13、负反馈深度负反馈 有过热、过电流、过电压等有过热、过电流、过电压等保护保护电路电路 模拟电子技术基础TDA2030A简介简介电路特点：电路特点：1外接元件非常少。外接元件非常少。2输出功率大，输出功率大，Po=18W(RL=4)。3采用超小型封装（采用超小型封装（TO-220）,可提高组装密度。可提高组装密度。4开机冲击极小。开机冲击极小。5内含各种保护电路，因此工作安全可靠。主要保护电路有：短路保护、热保护、内含各种保护电路，因此工作安全可靠。主要保护电路有：短路保护、热保护、地线偶然开路、电源极性反接（地线偶然开路、电源极性反接（Vsmax=12V）以及负载泄放电压反冲等。）以及负载泄放电

14、压反冲等。 6TDA2030A能在最低能在最低6V最高最高22V的电压下工作。在的电压下工作。在19V、8阻抗时能够输阻抗时能够输出出16W的有效功率，的有效功率，THD0.1%。TDA2030是德律风根生产的音频功放电路，是德律风根生产的音频功放电路，采用采用V型型5 脚单列直插式塑料封装结构。广泛脚单列直插式塑料封装结构。广泛应用于汽车立体声收录音机、中功率音响设备，应用于汽车立体声收录音机、中功率音响设备，具有体积小、输出功率大、失真小等特点。并具有体积小、输出功率大、失真小等特点。并具有内部保护电路。具有内部保护电路。模拟电子技术基础3. 最大输出功率和效率的表达式；最大输出功率和效率的表达式；1. 指出图中放大电路部分；指出图中放大电路部分；2. 说明电路中是否引入了级间反馈，是直流反馈还是交流反馈，说明电路中是否引入了级间反馈，是直流反馈还是交流反馈，若若为交流负反馈则说明其反馈组态；