第六章功率放大器

1、6.1 6.1 功率放大器的特点和分类功率放大器的特点和分类6.2 6.2 乙类互补对称功率放大电路乙类互补对称功率放大电路 6.3 6.3 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第六章第六章 低频功率放大电路低频功率放大电路6.4 6.4 准互补对称功率放大电路准互补对称功率放大电路6.5 6.5 单电源供电互补对称功率放大电路单电源供电互补对称功率放大电路例：例： 扩音系统扩音系统实际负载实际负载 在电子系统中，模拟信号被放大后，往往要去推动一个实在电子系统中，模拟信号被放大后，往往要去推动一个实际的负载。如使扬声器发声、继电器动作、际的负载。如使扬声器发声、继电器动作、 仪

2、表指针偏转等。仪表指针偏转等。推动一个实际负载需要的功率很大。能输出较大功率的放大推动一个实际负载需要的功率很大。能输出较大功率的放大器称为功率放大器器称为功率放大器6.1 6.1 功率放大器的特点和分类功率放大器的特点和分类 功功率率放放大大电电压压放放大大信信号号提提取取一一. . 功放电路的特点功放电路的特点1. 1. 要求尽可能大的输出功率要求尽可能大的输出功率PoPo, ,所以要阻抗匹配所以要阻抗匹配iCuCEQUCEQICQ阻抗匹配阻抗匹配iCuCEQUCEQICQ阻抗不匹配阻抗不匹配3. 3. 功放电路中交流电流、电压幅度都比较大，功放电路中交流电流、电压幅度都比较大，微变等效电

3、路分析法不再适用微变等效电路分析法不再适用, ,而需要采用图而需要采用图解法解法. .2.2.电源提供的能量应尽可能多地转换给负载，尽电源提供的能量应尽可能多地转换给负载，尽量减少晶体管及线路上的损失。即电路的交量减少晶体管及线路上的损失。即电路的交直流转换效率直流转换效率 要高要高%100EOPP5.5.在功放电路中电流、电压信号比较大，容易在功放电路中电流、电压信号比较大，容易出现非线性失真出现非线性失真, ,所以必须注意防止波形失所以必须注意防止波形失真。真。6.6.在实际电路中还必须考虑功放管散热和保在实际电路中还必须考虑功放管散热和保 护问题护问题4. 4. 在功放电路中讨论的主要参

4、数是最大不失真在功放电路中讨论的主要参数是最大不失真输出功率、转换效率、晶体管的功率耗散。输出功率、转换效率、晶体管的功率耗散。二二. .功放电路的分类功放电路的分类 Q Q点在交流负载线中点，在正弦信号的整个周期点在交流负载线中点，在正弦信号的整个周期内均有电流流过晶体管内均有电流流过晶体管, ,失真小失真小, ,但功耗大但功耗大, ,效率低，效率低，一般由单管构成。一般由单管构成。1.1.甲类工作状态甲类工作状态iCuCEQUCEQICQ Q Q点恰在截止区，晶体管仅在半个周期导通点恰在截止区，晶体管仅在半个周期导通, ,功功耗小耗小, ,效率高，但失真大。一般由双管构成，以推挽效率高，但

5、失真大。一般由双管构成，以推挽方式工作。方式工作。2.2.乙类工作状态乙类工作状态iCuCEQ Q Q点在放大区但接近截止区的地方，晶体管在大点在放大区但接近截止区的地方，晶体管在大半个周期导通半个周期导通, ,功耗小功耗小, ,效率高，一般由双管构成，效率高，一般由双管构成，以推挽方式工作。以推挽方式工作。3.3.甲乙类工作状态甲乙类工作状态iCuCEQ一一. .电路结构电路结构 电路中采用的两个电路中采用的两个晶体管管型相异晶体管管型相异, ,特性特性相同相同, ,均工作在乙类状均工作在乙类状态态, ,组成互补对称式射组成互补对称式射极输出器。极输出器。6.2 6.2 乙类互补对称功率放大

6、电路乙类互补对称功率放大电路( (OCL)OCL) uuVCCVCCoiLR二、工作原理二、工作原理ic1ic2 静态时：静态时：ui = 0V ic1、ic2=0 uo = 0V动态时：动态时：ui 0VT1截止，截止，T2导通导通ui 0VT1导通，导通，T2截止截止iL= ic1 ;iL=ic2T T1 1、T T2 2两个管子交替工作，在负载上得到完整的正弦波两个管子交替工作，在负载上得到完整的正弦波。uuVCCVCCoiLRuuVCCVCCoiLR输入输出波形图输入输出波形图uiuoiC2iC1 交越失真交越失真死区电压死区电压iC1uCEiC2QVCCUCESUomICM三、分析计

7、算三、分析计算1. 1. 极限运用下的指标计算极限运用下的指标计算(2)(2)电源提供的直流功率电源提供的直流功率P PE Etd tIUUIPCMCCCCCE0sin2122max42oCCCMPUI(3)(3)转换效率转换效率 %5 .784=EomaxPP(4)(4)晶体管的管耗晶体管的管耗P PC Cmaxmaxmaxmax274. 04ooooECPPPPPP每个单管的管耗每个单管的管耗max21137. 021oCCCPPPP2.2.非极限运用下的指标计算非极限运用下的指标计算设设 Icm= k ICM，Uom= k UCC ， （k1）(1)(1)输出功率输出功率P Po o o

8、max22o21=PkUIkPCCCM(2)(2)电源提供的直流功率电源提供的直流功率P PE Etd tkIUUIPCMCCCCCE0sin2122max42oCCCMPkUkIk11Po/Pomax(3)(3)转换效率转换效率 kPP4=Eo(4)(4)晶体管的管耗晶体管的管耗P PC Cmax2max4oooECPkPkPPP0)24(maxoCPkdkdP令令k178.5%则知，当则知，当636. 02k时，管耗最大，其最大值为时，管耗最大，其最大值为maxmax2406. 0)636. 0636. 04(ooCMPPP这时对应的输出功率为这时对应的输出功率为omaxomax2o406

9、. 0PPkPk140.6%0.627.4%PC/Pomax1. PCM 0.2Pomax2CCCEOBRUU2)(uuVCCVCCoiLR3.3.晶体管的选择原则晶体管的选择原则3. ICM UCC/RL tuo交越失真交越失真ui t（1）存在交越失真）存在交越失真4.4.乙类互补对称功放存在的问题乙类互补对称功放存在的问题解决办法：采用甲乙类功放解决办法：采用甲乙类功放（2）对称管配对难）对称管配对难解决办法：采用复合管解决办法：采用复合管 动态时，动态时，D D1 1、D D2 2的动态电阻很小，的动态电阻很小，可视为短路。可视为短路。 甲乙类互补对称电路的计算同乙类甲乙类互补对称电路

10、的计算同乙类6.3 6.3 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uuRoLi2R1DD2VCC1RVCC电路中增加电路中增加 R R1 1、D D1 1、D D2 2、R R2 2支路。支路。静态时，静态时，T T1 1、T T2 2两管发射结电压分别两管发射结电压分别为二极管为二极管D D1 1、 D D2 2的正向导通压降，的正向导通压降，致使两管均处于微弱导通状态致使两管均处于微弱导通状态甲乙类工作状态甲乙类工作状态6.4 6.4 准互补对称功率放大电路准互补对称功率放大电路常用的复合管的结构：常用的复合管的结构： 1 2晶体管的类型由复合管中的第一支管子决定。晶体管的类

11、型由复合管中的第一支管子决定。复合复合NPN型型复合复合PNP型型cebCibieiT12TcbeibTTe1C2iibcebiTiCeibecieiiCTbuuLRT3TT65oT4i3RR1R2准互补功放电路的结构：准互补功放电路的结构：最大不失真输出功率最大不失真输出功率L2CCL2CESCComax22)(RURUUP1.1.极限运用下的指标计算极限运用下的指标计算L2omLomomooo222=RURUUIUP uuVCCVCCoiLR(1)(1)最大不失真输出功率最大不失真输出功率P Pomaxomax 1 1、基本原理、基本原理. . 单电源供电；单电源供电；. . 输出加有大电

12、容。输出加有大电容。（1）静态偏置）静态偏置6.5 6.5 单电源甲乙类互补对称电路单电源甲乙类互补对称电路( (OTL)OTL) 调整调整RW阻值的大阻值的大小，可使小，可使CCP21VU 此时电容上电压此时电容上电压CCC21VU +uuTT1324TTC8RVCC1R2RRLR5R6WRUPiO（2 2）动态分析）动态分析（电容起到了负电（电容起到了负电源的作用）源的作用）Ui负半周时，负半周时，T1导通、导通、T2截止；截止；Ui正半周时，正半周时，T1截止、截止、T2导通。导通。+uuTT1324TTC8RVCC1R2RRLR5R6WRUPiO（3 3）输出功率及效率）输出功率及效率

13、若忽略交越失真的影响。则：若忽略交越失真的影响。则：LCCLooRVRUP8)2(22maxmax %5 .78max 2maxCCoVU +uuTT1324TTC8RVCC1R2RRLR5R6WRUPiO1功率放大器的特点：工作在大信号状态下，输出电压和输功率放大器的特点：工作在大信号状态下，输出电压和输出电流都很大。要求在允许的失真条件下，尽可能提高输出功出电流都很大。要求在允许的失真条件下，尽可能提高输出功率和效率。率和效率。2为了提高效率，在功率放大器中，为了提高效率，在功率放大器中，BJT常工作在乙类和甲常工作在乙类和甲乙类状态下，并用互补对称结构使其基本不失真。这种功率放乙类状态下，并用互补对称结构使其基本不失真。这种功率放大器理论上的最大输出效率可以达到大器理论上的最大输出效率可以达到78.5。3互补对称功率放大器的几种主要结构：互补对称功率放大器