功率放大电路

关于功率放大电路第1页，课件共54页，创作于2023年2月例：扩音系统实际负载什么是功率放大电路？

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、仪表指针偏转等。推动一个实际负载需要的功率很大。以输出较大功率为目的的放大电路称为功率放大电路9.1概述功率放大电压放大信号提取第2页，课件共54页，创作于2023年2月

功率放大电路是一种以输出较大功率为目的的放大电路。为了获得大的输出功率，必须使输出信号电压大；

输出信号电流大；

放大电路的输出电阻与负载匹配。第3页，课件共54页，创作于2023年2月一、功放电路的特点和要求1、输出功率尽可能大

在大功率三极管的输出特性中，除了与普通三极管一样分有放大区、饱和区、截止区外，从使用和安全角度还分有

过电流区过电压区过损耗区它们的位置如图所示。过电流区是由最大允许集电极电流确定的，超过此值，β将明显下降。过电压区由c、e间的击穿电压U(BR)CEO所决定。过损耗区由集电极功耗PCM所决定。三极管的极限工作区

第4页，课件共54页，创作于2023年2月2、非线性失真要小3、效率要高4、功放管散热和保护问题不可忽视5、分析方法放大电路输出给负载的功率是由直流电源提供的，若效率不高，则能量浪费，管子温度升高，减短管子的寿命第5页，课件共54页，创作于2023年2月二、分类第6页，课件共54页，创作于2023年2月第7页，课件共54页，创作于2023年2月第8页，课件共54页，创作于2023年2月甲类功放：在一个信号周期内都有电流流过晶体管管子的导通角为360o

静态电流大于0，管耗大，效率低乙类功放：管子只有半个周期内导通管子的导通角为180o静态电流等于0，效率高甲乙类功放：管子的导通时间大于半个周期但是小于一个周期，比半个周期稍多些丙类功放：管子导通时间小于半个周期第9页，课件共54页，创作于2023年2月9.2甲类功率放大器可获得的最大交流功率为RL选择很重要，实际RL都偏小要得到合适RL，就需要进行阻抗匹配，变压器可实现。直流电源提供的直流功率集电极电阻RC的功率损耗晶体管集电极耗散功率第10页，课件共54页，创作于2023年2月变压器耦合功率放大器第11页，课件共54页，创作于2023年2月结论：输入信号越大, 输出功率越大输出功率第12页，课件共54页，创作于2023年2月电源提供的功率结论:有无信号时电源供给的功率都相同，因此输出功率小时，管耗大。无信号时:有信号时:第13页，课件共54页，创作于2023年2月效率静态时管耗最大，即最高效率第14页，课件共54页，创作于2023年2月功放管的选择三极管的极限工作区

第15页，课件共54页，创作于2023年2月小结：1、输入信号越大，Po,越大。2、Po越小，管耗越大，静态管耗最大，等于电源供给功率。3、甲类功放最高效率为50%。4、要管子安全工作的重要参数是PCM、ICM和U(BR)CEO。5、效率低的主要原因是静态损耗大。第16页，课件共54页，创作于2023年2月甲类功率放大器存在的缺点：

输出功率小静态功率大，效率低第17页，课件共54页，创作于2023年2月9.3乙类功率放大器

一、电路组成+ui_+uo_C1C2RBRLRET+++VccRsus+-bce第18页，课件共54页，创作于2023年2月+uo_EBRBRLRET+Vccui+-bce+-ui+uo_RBRLT+Vccbce第19页，课件共54页，创作于2023年2月+-ui+uo_RBRLT+Vccbce第20页，课件共54页，创作于2023年2月结构特点:互补对称：电路中采用两个晶体管：NPN、PNP各一支；两管特性一致。组成互补对称式射极输出器。＋－uuＴ１Ｔ２VCCVCCoiLR互补推挽电路

无输出电容乙类互补功率放大电路

（OCL电路）(P168及486)第21页，课件共54页，创作于2023年2月二、工作原理（设ui为正弦波）ic1ic2

静态时：ui=0Vic1、ic2均=0（乙类工作状态）

uo=0V动态时：ui

0VT1截止，T2导通ui>0VT1导通，T2截止iL=ic1

;iL=ic2T1、T2两个管子交替工作，在负载上得到完整的正弦波。＋－uuＴ１Ｔ２VCCVCCoiLR第22页，课件共54页，创作于2023年2月当输入信号处于正半周时，且幅度远大于三极管的开启电压，此时NPN型三极管导电，有电流通过负载RL，按图中方向由上到下，与假设正方向相同。

当输入信号为负半周时，且幅度远大于三极管的开启电压，此时PNP型三极管导电，有电流通过负载RL，按图中方向由下到上，与假设正方向相反。于是两个三极管一个正半周，一个负半周轮流导电，在负载上将正半周和负半周合成在一起，得到一个完整的不失真波形。第23页，课件共54页，创作于2023年2月ui+-+VCC-VCCuo三、分析计算(P488)Icm2ic的最大变化范围为：uCE的最大变化范围为：第24页，课件共54页，创作于2023年2月1、输出功率ui+-+VCC-VCCuo第25页，课件共54页，创作于2023年2月2、电源功率PV直流电源提供的功率为半个正弦波的平均功率，信号越大，电流越大，电源功率也越大。即PV∝Uom。当Uom趋近VCC时，显然PV近似与电源电压的平方成比例。第26页，课件共54页，创作于2023年2月乙类互补功放电路的管耗3．三极管的管耗PT

电源输入的直流功率，有一部分通过三极管转换为输出功率，剩余的部分则消耗在三极管上，形成三极管的管耗。显然

将PT画成曲线，如图所示。第27页，课件共54页，创作于2023年2月一个管子的管耗两管管耗＋－uuＴ１Ｔ２VCCVCCoiLR第28页，课件共54页，创作于2023年2月三极管的最大管耗问：Uom=？PT1最大,PT1max=？用PT1对Uom求导，并令导数=0，得出：PT1max发生在Uom=0.64VCC处。将Uom=0.64VCC代入PT1表达式：第29页，课件共54页，创作于2023年2月4、效率最高效率max第30页，课件共54页，创作于2023年2月选功率管的原则：1、每只管子的最大允许管耗必须大于0.2倍的最大输出功率：2、三极管的极限工作区

3、即：第31页，课件共54页，创作于2023年2月小结:1、乙类功放两管轮流工作2、3、第32页，课件共54页，创作于2023年2月ui+-+VCC-VCCuo当IB=0时ui死区电压死区电压iL=0第33页，课件共54页，创作于2023年2月严格说，输入信号很小时，达不到三极管的开启电压，三极管不导电。因此在正、负半周交替过零处会出现一些非线性失真，这个失真称为交越失真。第34页，课件共54页，创作于2023年2月乙类互补对称功放的缺点输入输出波形图uiuououo´交越失真死区电压＋－uuＴ１Ｔ２VCCVCCoiLR第35页，课件共54页，创作于2023年2月tuo交越失真uit存在交越失真消除交越失真的OCL电路第36页，课件共54页，创作于2023年2月

静态时:

T1、T2两管发射结电压分别为二极管D1、D2的正向导通压降，致使两管均处于微弱导通状态——甲乙类工作状态动态时：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基极电位进一步降低，进入良好的导通状态。1.基本原理

9.4甲乙类功率放大器电路一.甲乙类双电源互补对称电路电路中增加R1、R2、

D1、D2、R3支路第37页，课件共54页，创作于2023年2月uB1ttiBIBQ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。iCQuceVCCIBQ第38页，课件共54页，创作于2023年2月利用uBE扩大电路进行偏置的互补对称电路第39页，课件共54页，创作于2023年2月二、复合管互补功率放大电路1、复合管(P123)IBIEIC1IC2IE1=IB2推动管输出管IC第40页，课件共54页，创作于2023年2月增加复合管的目的：扩大电流的驱动能力。1

2晶体管的类型由复合管中的第一支管子决定。复合NPN型复合PNP型第41页，课件共54页，创作于2023年2月复合管的特点复合管的β是两个管β1、β2的乘积。复合管的管型取决于推动管。使用复合管时，要注意的问题是：输出管的输入电流应与推动管的输出电流一致。第42页，课件共54页，创作于2023年2月2.带复合管的OCL互补输出功放电路

T1：电压推动级（前置级）

T2、R1、R2：UBE扩大电路

T3、T4、T5、T6：复合管构成互补对称功放

输出级中的T4、T6均为NPN型晶体管，两者特性容易对称。

合理选择R1、R2，b3、b5间可得到UBE2任意倍的电压。＋v－vLRＶＣＣT3TT65oＣＣＶT41T2Ti3RR12R第43页，课件共54页，创作于2023年2月9.5甲乙类单电源功率放大器一、单电源OTL互补功率放大电路(P485)它由一对NPN、PNP特性相同的互补三极管组成。这种电路也称为OTL互补功率放大电路。（1）电路组成第44页，课件共54页，创作于2023年2月（2）工作原理动态时，当输入信号处于正半周时，T1导通，T2截止，ie1流过负载，产生uo,同时对电容充电。当输入信号为负半周时，T1截止，T2导通，电容放电，产生电流ie2通过负载RL，按图中方向由下到上，与假设正方向相反。UBUA静态时，UB=

UA=VCC/2

，T1、T2截止，即处于乙类工作状态，电容两端的电压为VCC

/2

于是两个三极管一个正半周，一个负半周轮流导电，在负载上将正半周和负半周合成在一起，得到一个完整的不失真波形。第45页，课件共54页，创作于2023年2月和双电源供电的乙类功率放大器的计算公式的唯一区别是电源电压，只要将原公式中的用取代即可。

第46页，课件共54页，创作于2023年2月例题：在OTL和OCL电路中，VCC均为15V，RL=10Ω,UCES=1V，分别求两电路最大不失真输出时的最大输出功率、电源提供的功率、效率.解：在OTL电路中，最大不失真输出时最大输出功率为：电源提供的功率和效率为：第47页，课件共54页，创作于2023年2月在OCL电路中，最大不失真输出时最大输出功率为：电源提供的功率和效率为：第48页，课件共54页，创作于2023年2月1、结构特点.单电源供电；.输出加有大电容。2、基本原理二、甲乙类单电源互补对称电路

调整RW阻值的大小，可使此时电容上电压+uuT