电子电路功率放大电路.ppt

1、第8章 功率电路,8.1 功率放大电路 8.2 线性直流稳压电路 8.3 开关型直流稳压电路(参考资料）,8.1 功率放大电路,一、 放大电路的功率和效率,输出功率,输出电压（有效值）,效率,直流电源输出功率,1、射极输出器,直流电源输出功率充分激励下(输入)电路输出不失真最大功率时,Q点的位置,1）在电源电压一定的情况下，最大不失真输出电压最大，即输出功率尽可能大,双电源供电时Uom的峰值接近电源电压。 单电源供电Uom的峰值接近二分之一电源电压。,2、对功率放大电路的要求,2）效率尽可能高，因而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0。,3、晶体管的三种工作状态,甲类：

2、 管子一个周期内都导通 甲乙类： 有半个周期以上导通 乙类： 只有半个周期导通,1）甲类方式：晶体管在信号的整个周期内均处于导通状态 2）乙类方式：晶体管仅在信号的半个周期处于导通状态 3）甲乙类方式：晶体管在信号的多半个周期处于导通状态,失真小，静态电流大，管耗大，效率低。,失真大，静态电流为零 ，管耗小，效率高。,消除交越失真。,4、功率放大电路研究的问题,1）性能指标：输出功率和效率。,2）晶体管的选用：根据极限参数选择晶体管。,功率管的选择,3）失真和散热,极限状态,图解法,二、乙类互补对称功率放大器OCL,互补对称,B,E,动态分析：,B,E,uo= ui,uo = ui,两只管子交

3、替工作，两路电源交替供电，双向跟随。,ui 0 时， T1 导通 T2 截止,ui 0 时， T2 导通 T1 截止,B,E,B,E,B,E,输出功率最大时，因管压降最小，故管子损耗不大；输出功率最小时，因集电极电流最小，故管子损耗也不大。,三、单电源互补对称功率放大电路(OTL),单电源系统,负载串接大容量电容C(几百几千微法的电解电容器）,保证输出端能够得到最大输出功率,C隔直走流,C隔直走流, 充当 VCC /2电源,单电源供电电路等效为VCC/2 和VCC/2 的双电源供电电路,应用 OCL 电路有关公式时，要用 VCC / 2 取代 VCC,交越失真,信号在零附近两只管子均截止,死区

4、电压,消除失真的方法：设置合适的静态工作点。,四、甲乙类互补对称功率放大器,RL,R1,D1,D2,T1,T2,+VCC,ui,+ ,VCC,uO,R2,二极管微通,甲乙类,E,要保证E点静态电位仍然为零,过电流保护,功率和效率计算公式仍然用乙类,调整R1，R2，保证E点静态电压Vcc/2,电压并联交直流负反馈,稳定静态工作点，,自举,五、 甲乙类准互补输出级OCL,复合管,大功率PNP与NPN管的配对困难，用复合管代替输出级的同型管，做成准推挽电路,穿透电流泄放电阻,不同类型的管子复合后，其类型决定于第一级管,判断下列各图是否能组成复合管？,组成原则：在合适的外加电压下，每只管子的电流都有合

5、适的通路，才能组成复合管。,复合管一般用途：增大，减小前级驱动电流，改变管子的类型。,六、集成功率放大电路LM386,电压串联负反馈,OTL,交流反馈,8.2 线性直流稳压电路,滤波,整流,稳压,变压,交 流 电 源,负 载,220 V,单向 脉动电压,降压,减小脉动,稳 压,一、直流电源的组成及各部分的作用,1)负载变化输出电压基本不变； 2)电网电压变化输出电压基本不变。,二、整流电路,1、对整流电路要研究清楚以下问题： 1）电路的工作原理：二极管工作状态、波形分析 2）输出电压和输出电流的平均值：输出为脉动的直流电压 3）整流二极管的选择：二极管承受的最大整流平均电流和最高反向工作电压,

6、2、单相桥式整流电路,1）工作原理,u2的正半周: AD1RLD3B，uO= u2,u2的负半周: BD2RLD4 A，uO= -u2,2) UO（AV）和 IL（AV）的估算,已知变压器副边电压有效值为U2,3)二极管的选择,额定电压：最大峰值电压,额定电流：最大平均电流,集成的桥式整流电路称为整流堆。,三、滤波电路,1、电容滤波电路,1)工作原理,按指数规律下降,C 越大，RL越大,放电将越大，曲线越平滑，脉动越小。,RL = ,2)二极管的导通角,导通角,小到一定程度，难于选择二极管！,简单易行，UO（AV）高，C 足够大时交流分量较小；不适于大电流负载。,3）电容的选择及UO（AV）的

7、估算,4）优缺点,2、电感滤波电路,当回路电流减小时，感生电动势的方向阻止电流的减小，从而增大二极管的导通角。,对谐波分量: f 越高，XL 越大,电压大部分降在电感上。 因此，在输出端得到比较平滑的直流电压。,对直流分量: XL=0 相当于短路,电压大部分降在RL上,适于大电流负载！,3、复式滤波电路,电感应与负载串联，电容应与负载并联。,例 单相桥式电容滤波整流，交流电源频率f = 50 Hz，负载电阻 RL = 40 ，要求直流输出电压UO = 20 V，选择整流二极管及滤波电容。,解,1. 选二极管,电流平均值：,承受最高反压：,选二极管应满足：,IF (2 3) ID,可选：2CZ5

8、5C(IF = 1 A，URM = 100 V)或 1 A、100 V 整流桥,2. 选滤波电容,可选： 1 000 F，耐压 50 V 的电解电容。,四、稳压电路,在分析电源电路时要特别考虑的两个问题：允许电网电压波动10，且负载有一定的变化范围。,电源保证： 1) 负载变化输出电压基本不变； 2) 电网电压变化输出电压基本不变。,1、稳压电路的性能指标,1）输出电压 2）输出电流 3）稳压系数 4）输出电阻 5）纹波电压,2、稳压管稳压电路,简单易行，稳压性能好。适用于输出电压固定、输出电流变化范围较小的场合。,1）限流电阻的计算,电网电压最低且负载电流最大时，稳压管的电流最小。,电网电压

9、最高且负载电流最小时，稳压管的电流最大。,2）稳压管稳压电路的设计,已知输出电压为6V，负载电流为030mA。试求图示电路的参数。,（1）稳压管的选择,（2）UI的选择,稳压系数:,输出电阻:,3、串联型稳压电路,1）原理,如何提高输出电流,加晶体管放大,UO变化，都将通过UCE的调节使UO稳定，故称晶体管为调整管。,稳压原理：电路引入电压负反馈，稳定输出电压。,2）串联型稳压电路,同相比例 运算电路,输出电压的调节范围:,调整管,基准电压,采样电路,比较放大,3）串联型稳压电路组成,4）调整管的选择,根据极限参数ICM、 U(BR)CEO、PCM 选择调整管！,IEmaxIR1ILmax I

10、Lmax ICM UCEmaxUImax UOmin U(BR)CEO PTmax IEmax UCEmax PCM,1)若电网电压波动10， UO为10V20V，UCES3V，UI至少选取多少伏？,2)若电网电压波动10， UI为28V ， UO为10V20V ；晶体管的电流放大系数为50，PCM5W，ICM1A；集成运放最大输出电流为10mA，则最大负载电流约为多少？,举例：,将串联稳压电源和保护电路集成在一起就是集成稳压器。现在的集成稳压器只有三个：输入端、输出端和公共端，称为三端集成稳压器。,集成稳压器符号,五、 三端固定集成稳压器,CW7800 系列(正电源),CW7900 系列(负

11、电源),5 V/ 6 V/ 9 V/ 12 V/ 15 V/ 18 V/ 24 V,78、79 系列的型号命名:,输出电流,输出电压,78L / 79L 输出电流 100 mA,78M / 9M 输出电流 500 mA,78 / 79 输出电流 1.5 A,基本应用电路,注意：输入电压Ui一般应比输出电压端Uo高3V以上。,C1、C2的作用：防止自激振荡，减小高频噪声、改善负载的瞬态响应。,24V,24V,220V,W7815,W7915,1,3,2,3,2,1,1 000 F,220 F,0.33 F,0.33 F,0.1 F,+15 V,15 V,1 000 F,0.1 F,220 F,输出正、负电压的电路,静态电流 5 8 mA,要求,输出电压 UO U ,提高输出电压电路,W78,C1,C2,+ U ,R1,R2,R3,R4,8,(虚短),输出电压可调稳压电路,恒流源电路,1,2,+ UI = 10V ,W7805,