第九章 功率放大电路

第九章功率放大电路9.1功率放大电路概述9.2互补功率放大电路9.3功率放大电路的安全运行9.4集成功率放大电路7/2/20231能够向负载提供足够信号功率的放大电路称为功率放大电路，简称功放。功放既不是单纯追求输出高电压，也不是单纯追求输出大电流，而是追求在电源电压确定的情况下，输出尽可能大的功率。功放电路的要求：Pomax

大，三极管极限工作=Pomax/PV要高失真要小9.1功率放大电路概述7/2/20232一、主要技术指标1.最大输出功率Pom功率放大电路提供给负载的信号功率称为输出功率。是交流功率，表达式为Po＝IoUo。最大输出功率是在电路参数确定的情况下，负载上可能获得的最大交流功率。2.转换效率

功率放大电路的最大输出功率与电源提供的直流功率之比。直流功率等于电源输出电流平均值及电压之积。9.1.1功放电路的特点基本不失失真下的最大有效值。效率:电源平均功率。7/2/20233由于工作在大信号条件下，小信号交流等效电路不适用，因而要采用图解法（Q、交/直流负载线）。二、功率放大电路中的晶体管在功率放大电路中，为使输出功率尽可能大，要求晶体管工作在极限应用状态。选择功放管时，要注意极限参数的选择，还要注意其散热条件，使用时必须安装合适的散热片和各种保护措施。晶体管集电极电流最大时接近ICM晶体管管压降最大时接近U（BR）CEO晶体管耗散功率最大时接近PCM三、功率放大电路的分析方法采用图解法7/2/20234功放电路的分类电路中晶体管的工作状态（按一个周期导通的角度大小划分）乙类（class-B）：

180甲类（class-A）：360甲乙类（class-AB）：

>180

丙类（class-C）：

<180丁类（class-D）：开关状态

9.1.2功率放大电路的组成7/2/20235工作波形OωtiC2ππ3πIC甲类OωtiC乙类OωtiC甲乙类ICOωtiC丙类OωtiC丁类效率低≤50%。效率≤78.5%。效率接近乙类效率最高。7/2/20236一、共射放大电路功率分析（甲类）图9.1.1输出功率和效率的图解分析直流电源提供的直流功率为ICQVCC即图中矩形ABCO的面积。集电极电阻RC的功率损耗为I2CQRC

即图中矩形QBCD的面积。晶体管集电极耗散功率为ICQUCEQ即图中矩形AQDO的面积。1.无输入信号作用时7/2/20237图9.1.1输出功率和效率的图解分析2.在输入信号为正弦波时，若集电极电流也为正弦波直流电源提供的直流功率不变负载电阻RL上所获得的功率PO仅为P/Om的一部分。R/L(=RC//RL)上获得的最大交流功率P/Om为即图中三角形QDE的面积共射放大电路输出功率小，效率低（25℅），不宜作功放。7/2/20238二、变压器耦合功率放大电路传统的功放为变压器耦合式电路电源提供的功率为PV＝ICQVCC，全部消耗在管子上。RL等效到原边的电阻为7/2/20239（乙束类）变压但器耦缠合（体洽积大狮、频哲率特闸性差趴）实用差的变穷压器叼功率抛放大寒电路同类美型管倘子在披电路端中交素替导物通的忽方式涝称为语“推挽”工吩作方座式。变压旧器耦鸭合乙屯类推根挽功逮率放链大电袖路6/估26璃/2新02荷310*共蓝集电陵极*互补君输出首电路NPN～PNPP-～N-沟共集/漏*fL受CRL限制粘，需很大的C。三、觉无输析出变辫压器妄的功航率电尺路Ou拐tp馅utTr栋an镇sf词or躁me志rl爪es更s（O家TL电路俭）用一个孕大容念量电驰容取僚代了差变压酿器(电容想：几刃百~蛮几千狼微法扰的电捡解电帖容器涌）静态瞎时：前蚊级电还路应亲使基兴极电立位为VCC/2竹，发射掘结电弊位为VCC/2虹，故电兔容上趣的电违压也VCC/2便。工作欺时：T1和T2轮流蜓导通径，电堵路为依射极萄跟随迫状态旗。6/戒26声/2艘02卫311四、尚无输法出电阴容的究功率哨放大好电路Ou跨tp峡utCa环pa材ci倾to疮rl贺es浆s（在OC招L电路股）双电销源供项电,T1和T2特性筐对称静态捧时:T1和T2均截止播，输坝出电俊压为榆零。工作垮时:T1和T2交替宾工作拉，正秒、负滚电源退交替考供电逮，输橡出与顷输入外之间浑双向存跟随归。不同辆类型考的二哨只晶区体管高交替塞工作久，且阵均组租成射份极输选出形离式的干电路茧称为“互惑补”磨电路；二只涂管子厌的这享种交姻替工府作方顷式称师为“互补”工污作方销式。6/绕26腰/2店02小312五、汗桥式勾推挽医功率只放大彻电路Ba论la灯nc陈edTr陆an响sf败or较me追rl绞es口s（叫BT衡L电路荒）单电堵源供盟电，耳四只厦管子判特性果对称静态床时，四洞只晶刘体管宾均截视止，户输出动电压抬为零律。当ui>0时，T1和T4导通可，T2和T3截止鸣，负循载上幕获得询正半艘周电伏压；当ui<0时，T2和T3导通做，T1和T4截止希，负案载上页获得吧负半步周电嗽压。因而辩负载脾上获鞭得交胀流功私率工作坦时，6/慌26尖/2槐02避3139.凤2互补尺功放字电路互补洁功率塞放大平电路注中，鸽应用虾最广概泛的师是OT勺L和OC筛L电路蝇。本豆节以OC吩L电路脊为例绿，介绑绍互却补功菠放的饶设计庄和计定算。9.俯2.俯1OC脉L电路寺的组秧成及银工作棕原理一、钉电路平组成RLT1T2+VCC+ui+uoVCCui>狡0叨T1导通T2截止iC1io=iE1=iC1,uO=iC1RLui<详0焰T2导通T1截止iC1io=iE2=iC2,uO=iC2RLui=赵0容T1、鸭T2截止若考曲虑三拦极管价的开闻启电源压，肚输出磨波形投将产芝生交越柱失真。6/认26哨/2双02敏314利用膝二极优管的UF抵消楚三极夏管的UON改进增加R2调整事电压衫大小电压尤倍增逮电路UBEmu棕lt受ip颤li获er二、姻消除村交越鸟失真放的OC所L电路庄的工侮作原础理6/共26霞/2扯02页315三、贤采用爽复合冒管的OC乌L电路由于NP组N、PN刃P大功衬率晶鸭体管配对炕困难，常采森用复合特管形式然来实馅现互补手对管。6/吗26炉/2续02歉3169.怨2.浙2OC片L电路策的输戴出功何率及占效率当输入傅电压落足够惹大，另且又夕不产晴生饱葵和失拆真的桃图解翠分析图9.2.4OCL电路的图解分析I区杀为T1管的忆输出争特性枪，II区为T2管的转输出袋特性王；二只坟管子船的静购态电大流很滔小，铸可认驳为Q点在哪横轴卫上。Uop=VCC–UCE辅S最大同输出展电压缩慧幅值最大腹不失湖真输勉出电恨压的单有效齐值6/俭26钻/2喇02舍317最大属输出衡功率电源VCC提供韵的电竟流电源烟在负材载获趁得最摇大交培流功阵率时予所消法耗的平均俭功率浪等于表其平激均电必流与驾电源匠电压蒙之积双。转换牙效率理想恭情况越下，UCE衫S可忽井略；谎但大宁功率压管UCE助S较大鉴，不侦能忽搭略6/互26乏/2内02猫3189.阶2.慌3OC另L电路翠中晶今体管壤的选探择一、苦最大授管压欲降二、懂集电谜极最卷大电胸流三、骡集电霞极最地大功畏耗如何桌求PT的最熊大功歼率？RLRD1D2T1T2+VCC+ui+uoVCCV5R2R1uiR36/恰26牙/2漫02棋319集电啄极最索大功姨耗当时，当UCE做S<<VCC时，功放今管极坑限参初数功放灭管选侧择应笔有余勾量，弱注意练散热6/遇26慨/2彩02打3206/切26票/2亩02岔321[例秒9.娃2.头1]在图泉9.毁2.柳2所兼示电址路中删已知VCC＝1铸5V芬，输入逆电压葛为正栗弦波驱，晶甜体管傅的饱筐和管乔压降UCE朗S＝3装V，电压鸡放大惧倍数代约为检1，魄负载遇电阻RL＝4欧，（1天）求焦解负坝载上贴可能如获得嘴的最革大功出率和价效率（2任）若钞输入态电压渠最大枪有效或值为箱8V，则负粒载上洗能够阴获得裙的最泥大功愉率为中多少刃。解（1鲁）（2嗓）因别为UO≈Ui，所以UOm≈8捉V。最大释输出嫂功率RLRD1D2T1T2+VCC+ui+uoVCCV5R2R1uiR36/言26填/2己02娃3229.忆3集成碌功放欧电路OT务L、OC灾L、BT质L等功锈放电沾路均利有许幻玉多规展格的Ic可供艰选择手，并饥且Ic内部毛都设饼有各斩种保护捐电路、性能蝴改善拼电路等等崭，应重用时白只需瓣外接少量浸元件和散热周装置可即自。LM邻38宴6音频雕功率高放大讲器－OT贝L电源赏：5