功率放大器全解课件

1、 5 功率放大电路 5.1 功率放大电路的特点 5.2 互补推挽功率放大电路 5.3集成功率放大器 退出教学目的：1熟练掌握半导体放大电路的分析方法。2了解功率放大器的技术要求和功率放大器的分类、特性；3掌握OTL和OCL功率放大器电路结构、工作原理及其附属特殊电路； 教学内容：1功率放大器与负载的匹配问题，技术参数特点。2甲类、乙类、甲乙类功放的电路特征和性能；3OTL电路和OCL电路的结构、推挽工作过程、交越失真量的调整，以及两种功放的性能比较；4集成功放模块简介；例1： 扩音系统执行机构 在一个多级放大器所构成的放大系统中，功率放大器常置于末级。作用是：提供足够大的输出功率以驱动负载。如

2、使扬声器发声、继电器动作、 仪表指针偏转等。 5.1 功率放大电路的特点和类型功率放大电压放大信号提取例2：温度控制R1-R3:标准电阻Ua : 基准电压Rt :热敏电阻A：电压放大器RtTUOT 温度调节过程UbUO1R1aR2uoUsc+R3Rt 功 放b温控室A+-uo1加热元件 5.1.1 功率放大器的特点1：功率放大器不仅要求输出电压的动态范围大，还要求输出电流的动态范围大，因此功率放大器就要求阻抗匹配。3：对功率放大器的分析不再采用微变等效电路， 而要用图解法；所讨论的对象不再是放大倍 数、输入、输出电阻，而是最大不失真功率、 交、直流转换效率和晶体管的功率耗散。2：功率放大器对交

3、直流电能的转换效率 要高。分析功放电路应注意的问题(1) 功放电路中电流、电压要求都比较大，必须注意电路参数不能超过晶体管的极限值: ICM 、UCEM 、 PCM 。 ICMPCMUCEMIcuce(2) 电流、电压信号比较大，必须注意防止波形失真。(3) 电源提供的能量尽可能转换给负载，减少 晶体管及线路上的损失。即注意提高电路的效率（）。Pomax : 负载上得到的交流信号功率。PE ： 电源提供的直流功率。根据静态工作点设置的不同，可分为：1、甲类：工作在线性区，效率最高只能达到50。2、乙类：工作在截止区，电路效率较高，但只能对半个 周期的输入信号进行放大，非线性失真严重。3、甲乙类

4、：工作在接近截止区，既能提高效率又能减小 失真。目前广泛使用。5.1.1 功率放大器的类型如何解决效率低的问题？办法：降低Q点。既降低Q点又不会引起截止失真的办法： 采用推挽输出电路，或互补对称射 极输出器。缺点：但又会引起截止失真。 甲类功率放大器一般由单个晶体管组成，非线性失真小，但同时因为工作电流小，所以效率低。 5.2 互补推挽功率放大电路 互补对称功放的类型 单电源形式 （ OTL电路） 双电源形式 （ OCL电路）OTL: Output TransformerLessOCL: Output CapacitorLess互补对称：电路中采用两支晶体管，NPN、 PNP各一支；两管特性一

5、致。类型：5.2.1 双电源互补对称功放电路（OCL）一、工作原理（设ui为正弦波）电路的结构特点：ui-USCT1T2uo+USCRLiL1. 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。ic1ic2动态分析：ui 0VT1截止，T2导通ui 0VT1导通，T2截止iL= ic1 ;ui-USCT1T2uo+USCRLiLiL=ic2T1、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:ui-USCT1T2uo+

6、USCRLiL交越失真死区电压uiuououo tttt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。ui-USCT1T2uo+USCRLiL(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。 乙类放大的特点：二、最大输出功率及效率的计算假设 ui 为正弦波且幅度足够大，T1、T2导通时均能饱和，此时输出达到最大值。ULmax负载上得到的最大功率为：iL-USCRLuiT1T2UL+USC若忽略晶体管的饱和压降，则负载（RL)上的电压和电流的最大幅值分别为：LSCLmSCLmRUIUU=axax电源提供的直流平均功率计算：

7、 每个电源中的电流为半个正弦波，其平均值为:两个电源提供的总功率为：USC1 =USC2 =USCtic1效率为：三、电路的改进1. 克服交越失真交越失真产生的原因： 在于晶体管特性存在非线性，ui uT时晶体管截止。iBiBuBEtuitUT克服交越失真的措施：电路中增加 R1、D1、D2、R2支路。R1D1D2R2+USC-USCULuiiLRLT1T2 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；两管导通时间均比半个周期大一些的工作方式称为“甲乙类放大” 。 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

8、提高，进入良好的导通状态；负半周T1截止，T2 基极电位进一步降低，进入良好的导通状态。uB1tUTtiBIBQ甲乙类放大的波形关系：ICQiCuBEiBib特点：存在较小的静态电流 ICQ 、IBQ 。每管导通时间大于半个周期，基本不失真。 iCQuceUSC /REUSCIBQ 电路中增加复合管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：cbeT1T2ibicbecibic方式一：becibic 1 2晶体管的类型由复合管中的第一支管子决定。方式二：cbeT1T2ibic复合管构成方式很多。不论哪种等效方式，等效后晶体管的性能确定均如下：改进后的OCL准互补输出功放电路： T

9、1：电压推动级 T1、R1、R2： UBE倍增电路 T3、T4、T5、T6： 复合管构成的输出级准互补 输出级中的T4、T6均为NPN型晶体管，两者特性容易对称。+USC-USCR1R2RLuiT1T2T3T4T5T6-UEE+UCCERCT1RCT2T5T6RC3RE2RC4RE3T7T9T8RE4RE5T11T10RL第4级：互补对称射极跟随器差动放大器第2级第1级：差动放大器第3级：单管放大器集成运放内部的功率放大器5.2.2 单电源互补对称功放电路（OTL）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、输出功率及效率若忽略交越失真的影响，

10、且 ui 幅度足够大。则：uLULmaxuittLCCLmCCLmRVIVU22axax=、LCCLmLmLRVIUP8222axaxmax=实用OTL互补输出功放电路调节R,使静态UAQ=0.5USCD1 、 D2使b1和b2之间的电位差等于2个二极管正向压降，克服交越失真。Re1 、 Re2：电阻值12，射极负反馈电阻，也起限流保护作用。D1D2ui+USCRLT1T2T3CRBRe1Re2b1b2A5.3 集成功率放大器特点：工作可靠、使用方便。只需在器件外部适当连线，即可向负载提供一定的功率。集成功放LM384：生产厂家：美国半导体器件公司电路形式：OTL输出功率：8负载上可得到5W功率电源电压：最大为28V 集成功放 LM384管脚说明:14 - 电源端（ Vcc）3、4、5、7 - 接地端（ GND）10、11、12 - 接地端（GND）2、6 - 输