模电助教版第6章 功率电子电路1

1、第六章 功率电子电路 P382,6.1 低频功放,例： 扩音系统,第六章 功率电子电路 P382,6.1 低频功放,特殊性: 功率放大器 强电 : 高电压、大电流、强功率 “估算法”: 大信号模型 或“图解法” 非线性失真 可靠性,安全性: 过流、过压、过热、散热等问题，要有保护措施。 体积、重量 效率 ,效率 ,2. 甲类功放: 甲类功放 单管 乙类功放 双管 甲乙类功率放大器 功率与 效率 ,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,？,丙、丁、戊类放大： 导通角为 均为谐振功率放大器 丙类放大：导通角一般为= 120 140 单管谐振功率放大器 丁类放大：分 电压开关型 和 电流开关

2、型 双管谐振功率放大器 戊类放大：在丁类基础上，使管子工作于 软开关状态,指 iC 的导通角,2. 甲类功放: 甲类功放 单管 乙类功放 双管 甲乙类功率放大器 功率与 效率 ,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,？,丙、丁、戊类放大： 导通角为 均为谐振功率放大器 丙类放大：导通角一般为= 120 140 单管谐振功率放大器 丁类放大：分 电压开关型 和 电流开关型 双管谐振功率放大器 戊类放大：在丁类基础上，使管子工作于 软开关状态,按工作频率的高低分：, 低频功率放大器 高频功率放大器,a. 谐振功率放大器(窄频带) b. 宽频带高频功率放大器 非谐振功率放大器 ,按负载性质不

3、同分：, 非谐振功率放大器 谐振功率放大器,例: 扩音机中的音频功率放大器,例: 早期无线电 通信、广播、 电视 等 发射机 中,2. 甲类功放: 甲类功放 单管 乙类功放 双管 甲乙类功率放大器 功率与 效率 ,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,2. 甲类功放: 甲类功放 单管 乙类功放 双管 甲乙类功率放大器 功率与 效率 ,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,iB = IBQ ib uBE = UBEQ ube iC = ICQ ic uCE = UCEQ uce,“估算法”：静态工作点的近似估算 令： UBEQ 0.7V IBQ = (VCC 0.7) /Rb I

4、CQ IBQ UCEQ =VCC ICQ RL 0.7V 放大区 ,功率放大器的几种工作点设置 (a)乙类功放 (b)甲类功放 (c)甲乙类功率放大器, 增大 ui 信号时 非线性失真 截止区:缩顶 截止失真 (对FET)可变电阻区:削顶 饱和失真 (对T ) 最大不失真输出幅度 Q中点,功率放大器的几种工作点设置 (a)乙类功放 (b)甲类功放 (c)甲乙类功率放大器,2. 甲类功放: 甲类功放 单管 乙类功放 双管 甲乙类功率放大器 功率与 效率 ,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,iB = IBQ ib uBE = UBEQ ube iC = ICQ ic uCE = UCE

5、Q uce,“估算法”：静态工作点的近似估算 令： UBEQ 0.7V 调节 Rb IBQ =(VCC 0.7) /Rb 使: UCEQ = VCC /2 ICQ = VCC /2RL Q中点 则: 最大不失真输出幅度 Ucem VCC /2 Icm VCC /2RL,2. 甲类功放: 甲类功放 单管 乙类功放 双管 甲乙类功率放大器 功率与 效率 ,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,iB = IBQ ib uBE = UBEQ ube iC = ICQ ic uCE = UCEQ uce,“估算法”：静态工作点的近似估算 令： UBEQ 0.7V 调节 Rb IBQ =(VCC

6、0.7) /Rb 使: UCEQ = VCC /2 ICQ = VCC /2RL Q中点 则: 最大不失真输出幅度 Ucem VCC /2 Icm VCC /2RL,令： ui = Uim sin t (V),2. 甲类功放: 甲类功放 单管 乙类功放 双管 甲乙类功率放大器 功率与 效率 ,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,iB = IBQ ib uBE = UBEQ ube iC = ICQ ic uCE = UCEQ uce,“估算法”：静态工作点的近似估算 令： UBEQ 0.7V 调节 Rb IBQ =(VCC 0.7) /Rb 使: UCEQ = VCC /2 ICQ

7、= VCC /2RL Q中点 则: 最大不失真输出幅度 Ucem VCC /2 Icm VCC /2RL,令： ui = Uim sin t (V),Uim,Ucem,0V,UCEQ,VCC,0V,2. 甲类功放: 甲类功放 单管 乙类功放 双管 甲乙类功率放大器 功率与 效率 ,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,iB = IBQ ib uBE = UBEQ ube iC = ICQ ic uCE = UCEQ uce,“估算法”：静态工作点的近似估算 令： UBEQ 0.7V 调节 Rb IBQ =(VCC 0.7) /Rb 使: UCEQ = VCC /2 ICQ = VCC

8、/2RL Q中点 则: 最大不失真输出幅度 Ucem VCC /2 Icm VCC /2RL,令： ui = Uim sin t (V),Uim,Ucem,0V,UCEQ,VCC,0V,uBE = 0.7VUim sin t,iC = ICQ Icm sin t,uCE = UCEQ Ucem sin t (V),2. 甲类功放: 甲类功放 单管 乙类功放 双管 甲乙类功率放大器 功率与 效率 ,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,iB = IBQ ib uBE = UBEQ ube iC = ICQ ic uCE = UCEQ uce, 电源平均功率： 忽略 Rb中交直流,注：Uc

9、em = Icm RL,Uim,Ucem,0V,UCEQ,VCC,0V,uBE = 0.7VUim sin t,iC = ICQ Icm sin t,uCE = UCEQ Ucem sin t (V), 不变 , T 消耗平均功率 管耗 PT：, RL 上平均功率 ：,直流 输出信号 功耗 功率 Po, 效率 :, 输出信号功率 Po ：,2. 甲类功放: 甲类功放 单管 乙类功放 双管 甲乙类功率放大器 功率与 效率 ,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,iB = IBQ ib uBE = UBEQ ube iC = ICQ ic uCE = UCEQ uce, 电源平均功率： 忽

10、略 Rb中交直流,注：Ucem = Icm RL,Uim,Ucem,0V,UCEQ,VCC,0V,uBE = 0.7VUim sin t,iC = ICQ Icm sin t,uCE = UCEQ Ucem sin t (V), 不变 , T 消耗平均功率 管耗 PT：, RL 上平均功率 ：,直流 输出信号 功耗 功率 Po, 效率 :, 输出信号功率 Po ：,注： PE = PT + PL = VCC ICQ 静态时 ui = 0V： PT = ICQUCEQ 管耗为最大 Po = 0 RL 上 最大效率 max：,2. 甲类功放: 甲类功放 单管 乙类功放 双管 甲乙类功率放大器 功率

11、与 效率 ,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,iB = IBQ ib uBE = UBEQ ube iC = ICQ ic uCE = UCEQ uce, 电源平均功率： 忽略 Rb中交直流,注：Ucem = Icm RL,Uim,Ucem,0V,UCEQ,VCC,0V,uBE = 0.7VUim sin t,iC = ICQ Icm sin t,uCE = UCEQ Ucem sin t (V), 不变 , T 消耗平均功率 管耗 PT：, RL 上平均功率 ：,直流 输出信号 功耗 功率 Po, 效率 :, 输出信号功率 Po ：,注： PE = PT + PL = VCC I

12、CQ 静态时 ui = 0V： PT = ICQUCEQ 管耗为最大 Po = 0 RL 上 最大效率 max：, VCC ICQ = ICQUCEQ I2CQRL = ICQ UCEQ ICQRL = ICQ VCC,2. 甲类功放: 甲类功放 单管 乙类功放 双管 甲乙类功率放大器 功率与 效率 ,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,iB = IBQ ib uBE = UBEQ ube iC = ICQ ic uCE = UCEQ uce, 电源平均功率： 忽略 Rb中交直流,注：Ucem = Icm RL,Uim,Ucem,0V,UCEQ,VCC,0V,uBE = 0.7VUi

13、m sin t,iC = ICQ Icm sin t,uCE = UCEQ Ucem sin t (V), 不变 , T 消耗平均功率 管耗 PT：, RL 上平均功率 ：,直流 输出信号 功耗 功率 Po, 效率 :, 输出信号功率 Po ：,注： PE = PT + PL = VCC ICQ 静态时 ui = 0V： PT = ICQUCEQ 管耗为最大 Po = 0 RL 上 最大效率 max：,当输出为 最大不失真输出幅度 时 有: Ucem VCC /2 Icm VCC /2RL 且要求: Q在中点 即: UCEQ = VCC /2 ICQ = VCC /2RL 此时: 输出信号功率

14、 Po 为最大 则: 转换效率 达最大.,2. 甲类功放: 甲类功放 单管 乙类功放 双管 甲乙类功率放大器 功率与 效率 ,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,iB = IBQ ib uBE = UBEQ ube iC = ICQ ic uCE = UCEQ uce, 电源平均功率： 忽略 Rb中交直流,注：Ucem = Icm RL,Uim,Ucem,0V,UCEQ,VCC,0V,uBE = 0.7VUim sin t,iC = ICQ Icm sin t,uCE = UCEQ Ucem sin t (V), 不变 , T 消耗平均功率 管耗 PT：, RL 上平均功率 ：,直流

15、 输出信号 功耗 功率 Po, 效率 :, 输出信号功率 Po ：,注： PE = PT + PL = VCC ICQ 静态时 ui = 0V： PT = ICQUCEQ 管耗为最大 Po = 0 RL 上 最大效率 max：,例: 已知某机输出信号功率 Po 为 10W 最大 时, 则: a. PE = 10W/25% = 40W PE Po = 40W10W = 30W 发热! 发热 = 管耗 PT RL 上直流功耗,2. 甲类功放: 甲类功放 单管 乙类功放 双管 甲乙类功率放大器 功率与 效率 ,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,iB = IBQ ib uBE = UBEQ

16、 ube iC = ICQ ic uCE = UCEQ uce, 电源平均功率： 忽略 Rb中交直流,注：Ucem = Icm RL,Uim,Ucem,0V,UCEQ,VCC,0V,uBE = 0.7VUim sin t,iC = ICQ Icm sin t,uCE = UCEQ Ucem sin t (V), 不变 , T 消耗平均功率 管耗 PT：, RL 上平均功率 ：,直流 输出信号 功耗 功率 Po, 效率 :, 输出信号功率 Po ：,注： PE = PT + PL = VCC ICQ 静态时 ui = 0V： PT = ICQUCEQ 管耗为最大 Po = 0 RL 上 最大效率

17、 max：,例: 已知某机输出信号功率 Po 为 10W 最大 时, 则: a. PE = 10W/25% = 40W PE Po = 40W10W = 30W 发热! 发热 = 管耗 PT RL 上直流功耗,b. 当 Po = 0W 无声 时, 则: PE = 10W/25% = 40W PE Po = 40W0W = 40W 发热最大! 转换效率 min = 0%,2. 甲类功放: 甲类功放 单管 乙类功放 双管 甲乙类功率放大器 功率与 效率 ,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,iB = IBQ ib uBE = UBEQ ube iC = ICQ ic uCE = UCEQ

18、 uce,Uim,Ucem,0V,UCEQ,VCC,0V,uBE = 0.7VUim sin t,iC = ICQ Icm sin t,uCE = UCEQ Ucem sin t (V),2. 甲类功放: 甲类功放 单管 乙类功放 双管 甲乙类功率放大器 功率与 效率 ,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,iB = IBQ ib uBE = UBEQ ube iC = ICQ ic uCE = UCEQ uce,Uim,Ucem,0V,UCEQ,VCC,0V,uBE = 0.7VUim sin t,iC = ICQ Icm sin t,uCE = UCEQ Ucem sin t (V

19、), 输出信号功率 Po ：,因 RL 小，Au 不大。 追求功率放大。,2. 甲类功放: 甲类功放 单管 乙类功放 双管 甲乙类功率放大器 功率与 效率 ,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,iB = IBQ ib uBE = UBEQ ube iC = ICQ ic uCE = UCEQ uce,Uim,Ucem,0V,UCEQ,VCC,0V,uBE = 0.7VUim sin t,iC = ICQ Icm sin t,uCE = UCEQ Ucem sin t (V),d. 应用: 小型发射机; TV中 视频放大器 等. 特点: 线性好, 简单单管 , 但效率 低.,3. 乙类

20、功放: 3 种形式 P383 OCL OTL 变压器耦合乙类推挽功放,互补功率放大器 (a) 单电源供电电路 OTL (b) 双电源供电电路 OCL,3. 乙类功放: 3 种形式 P383 OCL OTL 变压器耦合乙类推挽功放,OTL: Output Transformerless,OCL: Output Capacitorless,3. 乙类功放: 3 种形式 P383 OCL OTL 变压器耦合乙类推挽功放,3. 乙类功放: 3 种形式 P383 OCL OTL 变压器耦合乙类推挽功放,3. 乙类功放: 3 种形式 P383 OCL,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,采用 互

21、补 对称式 共集 放大电路,3. 乙类功放: 3 种形式 P383 OCL,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,采用互补对称式共集放大电路,令： uI = 0V 有: IB1 = IB2 = IBQ = 0 IC1 = IC2 = ICQ = 0 IE1 = IE2 = IEQ = 0 “同,UBE 同” UBE1 = UBE2 = UBEQ = 0V 则：uO = 0V 且:T1 , T2均截止. 静态时无损耗! UCE1Q = +VCC UCE2Q = VCC,3. 乙类功放: 3 种形式 P383 OCL,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,令： uI = Uim s

22、in t (V) 时 大信号, T1 , T2轮流(交替)工作 输出波形合成 乙类推挽电路 uO : VCC| VCES2 | uO +VCCVCES1,uI,uO,0.7V 0.7V1,令： uI = Uim sin t (V) 时, T1 , T2轮流(交替)工作 输出波形合成 乙类推挽电路 uO : VCC| VCES2 | uO +VCCVCES1,0.7V 0.7V1,uI,uO,T1,T2,Uim,Uom,VCC,VCC,VCC0.7V,VCC0.7V,最大输出幅度 U+Om， U-Om,3. 乙类功放: 3 种形式 P383 OCL,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,

23、令： uI = Uim sin t (V) 时, T1 , T2轮流(交替)工作 输出波形合成 乙类推挽电路 uO : VCC| VCES2 | uO +VCCVCES1,0.7V 0.7V1,uI,uO,T1,T2,交越失真,3. 乙类功放: 3 种形式 P383 OCL,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,令： uI = Uim sin t (V) 时,0.7V 0.7V1,uI,uO,T1,T2,交越失真,甲乙类互补对称式共集电路 甲类工作状态，乙类工作状态 甲乙类工作状态 例341,3. 乙类功放: 3 种形式 P383 OCL,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,

24、令： uI = Uim sin t (V) 时,uI,uO,T1,T2,交越失真,甲乙类互补对称式共集电路 甲类工作状态，乙类工作状态 甲乙类工作状态 例341,0.7V 0.7V1,uI,利用二极管提供静态偏置,3. 乙类功放: 3 种形式 P383 OCL,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,令： uI = Uim sin t (V) 时,uI,uO,T1,T2,交越失真,甲乙类互补对称式共集电路 甲类工作状态，乙类工作状态 甲乙类工作状态 例341,利用恒压电路提供静态偏置,0.7V 0.7V1,uI,3. 乙类功放: 3 种形式 P383 OCL,a. 结构: b. 静态分析

25、 c. 动态分析,令： uI = Uim sin t (V) 时,uI,uO,T1,T2,0.7V 0.7V1,3. 乙类功放: 3 种形式 P383 OCL,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,功率与 效率 ,令： ui = Uim sin t (V) 时,uI,uO,T1,T2,0.7V 0.7V1,3. 乙类功放: 3 种形式 P383 OCL,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,功率与 效率 ,则: uo = Uom sin t (V),令： ui = Uim sin t (V) 时,3. 乙类功放: 3 种形式 P383 OCL,a. 结构: b. 静态分析 c.

26、 动态分析,功率与 效率 ,则: uo = Uom sin t (V),令： ui = Uim sin t (V) 时,3. 乙类功放: 3 种形式 P383 OCL,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,功率与 效率 ,则: uo = Uom sin t (V),Uim,0V,Uom,0V,VCC0.7V,VCC0.7V,VCC,VCC,最大不失真输出幅度,io,得：最大输出幅度 Uom = |VCC0.7V| VCC,令： ui = Uim sin t (V) 时,3. 乙类功放: 3 种形式 P383 OCL,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,功率与 效率 ,则: u

27、o = Uom sin t (V),Uim,0V,Uom,0V,VCC0.7V,VCC0.7V,VCC,VCC,最大不失真输出幅度,io,得：最大输出幅度 Uom = |VCC0.7V| VCC, 电源平均功率 VCC ：, T1、T2二管的总管耗为 管耗 PT：, 效率 :, 每管, 输出信号功率 Po ：,令： ui = Uim sin t (V) 时,3. 乙类功放: 3 种形式 P383 OCL,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,功率与 效率 ,则: uo = Uom sin t (V),Uim,0V,Uom,0V,VCC0.7V,VCC0.7V,VCC,VCC,最大不失真

28、输出幅度,io,得：最大输出幅度 Uom = |VCC0.7V| VCC, 电源平均功率 VCC ：, T1、T2二管的总管耗为 管耗 PT：, 效率 :, 每管, 输出信号功率 Po ：,注： PE = PT + Po 静态时 ui = 0V： PE = 0 PT = 0 Po = 0 RL上 最大效率 max：,当输出为 最大不失真输出幅度 时 有: Uom = |VCC0.7V| VCC 此时: 输出信号功率 Po 为最大 Pomax 电源平均功率 PE 也为最大 PEmax 转换效率 达最大 max.,令： ui = Uim sin t (V) 时,3. 乙类功放: 3 种形式 P38

29、3 OCL,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,功率与 效率 ,则: uo = Uom sin t (V),Uim,0V,Uom,0V,VCC0.7V,VCC0.7V,VCC,VCC,最大不失真输出幅度,io,得：最大输出幅度 Uom = |VCC0.7V| VCC, 电源平均功率 VCC ：, T1、T2二管的总管耗为 管耗 PT：, 效率 :, 每管, 输出信号功率 Po ：,注： PE = PT + Po 静态时 ui = 0V： PE = 0 PT = 0 Po = 0 RL上 最大效率 max：, 最大管耗PTM：,当输出为 时,每管,3. 乙类功放: 3 种形式 P383

30、 OCL OTL 变压器耦合乙类推挽功放,3. 乙类功放: 3 种形式 P383 OTL,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,采用互补对称式共集放大电路,3. 乙类功放: 3 种形式 P383 OTL,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,采用互补对称式共集放大电路,UBQ,UEQ,UO,uI = VCC/2 ui 令： ui = 0V ， 有: UI = UBQ =VCC/2 电容Co:开机充电, 建立直流电压UCo 暂态过程 UCo= UEQ = VCC/2 IB1 = IB2 = IBQ = 0, IC1 = IC2 = ICQ = 0 IE1 = IE2 = IEQ

31、= 0, UBE1=UBE2=UBEQ= 0V “同,UBE 同” 则：UO = 0V RL 无直流 UCE1Q = +VCC/2 , UCE2Q = VCC/2 可见: T1 , T2均截止. 静态时无损耗! ,3. 乙类功放: 3 种形式 P383 OTL,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,UBQ,UEQ,UO, T1 , T2轮流(交替)工作 输出波形合成 乙类推挽电路 uo : VCC/2| VCES2 | uo +VCC/2VCES1,令： ui = Uim sin t (V) 时 大信号,uI,uE,0.7V 0.7V1,+VCC/2,+VCC/2,3. 乙类功放: 3

32、 种形式 P383 OTL,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,UBQ,UEQ,UO, T1 , T2轮流(交替)工作 输出波形合成 乙类推挽电路 uo : VCC/2| VCES2 | uo +VCC/2VCES1,令： ui = Uim sin t (V) 时,uI,uE,0.7V 0.7V1,+VCC/2,+VCC/2,T1,T2,Uim,Uom,VCC,0V,最大输出幅度 U+Om， U-Om,VCC 0.7V,0.7V,3. 乙类功放: 3 种形式 P383 OTL,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,UBQ,UEQ,UO, T1 , T2轮流(交替)工作 输出波

33、形合成 乙类推挽电路 uo : VCC/2| VCES2 | uo +VCC/2VCES1,令： ui = Uim sin t (V) 时,uI,uE,0.7V 0.7V1,+VCC/2,+VCC/2,T1,T2,交越失真,3. 乙类功放: 3 种形式 P383 OTL,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,UBQ,UEQ,UO,令： ui = Uim sin t (V) 时,uI,uE,0.7V 0.7V1,+VCC/2,+VCC/2,T1,T2,交越失真,甲乙类互补对称式共集电路 甲类工作状态，乙类工作状态 甲乙类工作状态 例341,3. 乙类功放: 3 种形式 P383 OTL,

34、a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,令： ui = Uim sin t (V) 时,uI,uE,0.7V 0.7V1,+VCC/2,+VCC/2,T1,T2,交越失真,甲乙类互补对称式共集电路 甲类工作状态，乙类工作状态 甲乙类工作状态 例341,利用二极管提供静态偏置,uI,UBQ,UEQ,UO,3. 乙类功放: 3 种形式 P383 OTL,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,令： ui = Uim sin t (V) 时,uI,uE,0.7V 0.7V1,+VCC/2,+VCC/2,T1,T2,功率与 效率 ,3. 乙类功放: 3 种形式 P383 OTL,a. 结构

35、: b. 静态分析 c. 动态分析,uI,uE,0.7V 0.7V1,+VCC/2,+VCC/2,T1,T2,功率与 效率 ,令： ui = Uim sin t (V) 时,则: uo = Uom sin t (V),3. 乙类功放: 3 种形式 P383 OTL,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,功率与 效率 ,令： ui = Uim sin t (V) 时,则: uo = Uom sin t (V),3. 乙类功放: 3 种形式 P383 OTL,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,功率与 效率 ,令： ui = Uim sin t (V) 时,则: uo = Uom

36、 sin t (V),Uim,+VCC/2,Uom,0V,+VCC/20.7V,VCC/20.7V,VCC,0V,最大不失真输出幅度,io,得：最大输出幅度 Uom = |VCC/20.7V| VCC/2,3. 乙类功放: 3 种形式 P383 OTL,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,功率与 效率 ,令： ui = Uim sin t (V) 时,则: uo = Uom sin t (V),Uim,+VCC/2,Uom,0V,+VCC/20.7V,VCC/20.7V,VCC,0V,最大不失真输出幅度,io,得：最大输出幅度 Uom = |VCC/20.7V| VCC/2, 输出信

37、号功率 Po ：, 电源平均功率 VCC ：, T1、T2二管的总管耗为 管耗 PT：, 每管, 效率 :,3. 乙类功放: 3 种形式 P383 OTL,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,功率与 效率 ,令： ui = Uim sin t (V) 时,则: uo = Uom sin t (V),Uim,+VCC/2,Uom,0V,+VCC/20.7V,VCC/20.7V,VCC,0V,最大不失真输出幅度,io,得：最大输出幅度 Uom = |VCC/20.7V| VCC/2, 输出信号功率 Po ：, 电源平均功率 VCC ：, T1、T2二管的总管耗为 管耗 PT：, 每管,

38、效率 :,注： PE = PT + Po 静态时 ui = 0V： PE = 0 PT = 0 Po = 0 RL上 最大效率 max：,当输出为 最大不失真输出幅度 时 有: Uom = |VCC/20.7V|VCC/2 此时: 输出信号功率 Po 为最大 Pomax 电源平均功率 PE 也为最大 PEmax 转换效率 达最大 max.,3. 乙类功放: 3 种形式 P383 OTL,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,功率与 效率 ,令： ui = Uim sin t (V) 时,则: uo = Uom sin t (V),Uim,+VCC/2,Uom,0V,+VCC/20.7V

39、,VCC/20.7V,VCC,0V,最大不失真输出幅度,io,得：最大输出幅度 Uom = |VCC/20.7V| VCC/2, 输出信号功率 Po ：, 电源平均功率 VCC ：, T1、T2二管的总管耗为 管耗 PT：, 每管, 效率 :,注： PE = PT + Po 静态时 ui = 0V： PE = 0 PT = 0 Po = 0 RL上 最大效率 max：,3. 乙类功放: 3 种形式 P383 OTL,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,令： ui = Uim sin t (V) 时,则: uo = Uom sin t (V),Uim,+VCC/2,Uom,0V,最大不

40、失真输出幅度,io,得：最大输出幅度 Uom = |VCC/20.7V| VCC/2,d. 应用: 交直流两用机等. 注: RL一端接 VCC 。,3. 乙类功放: 3 种形式 P383 OCL OTL 变压器耦合乙类推挽功放,3. 乙类功放: 3 种形式 P383 变压器耦合乙类推挽功放,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析, Tr1 :输入( 驱动)变压器 裂相. Tr2 :输出变压器 输出波形合成. T1 , T2 : 均为 NPN 或 均为PNP (“同类管”). CE 电路. CC也可,3. 乙类功放: 3 种形式 P383 变压器耦合乙类推挽功放,a. 结构: b. 静态分

41、析 c. 动态分析, Tr1 :输入( 驱动)变压器 裂相. Tr2 :输出变压器 输出波形合成. T1 , T2 : 均为 NPN 或 均为PNP (“同类管”). CE 电路. CC也可,令： ui = 0V 有: IB1 = IB2 = IBQ 0 , IC1 = IC2 = ICQ 0 IE1 = IE2 = IEQ 0 . “同,UBE 同”. UBE1 = UBE2 = UBEQ 0.7V UCE1Q = UCE2Q = +VCC . 则：UO = 0V RL 无直流 且:T1 , T2均微导通. 静态时几无损耗! ,3. 乙类功放: 3 种形式 P383 变压器耦合乙类推挽功放,

42、a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析, T1 , T2轮流(交替)工作 输出波形合成 乙类推挽电路 uo :可使输出电压的幅度 Uom超过电源电压。,3. 乙类功放: 3 种形式 P383 变压器耦合乙类推挽功放,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析, T1 , T2轮流(交替)工作 输出波形合成 乙类推挽电路 uo :可使输出电压的幅度 Uom超过电源电压。,3. 乙类功放: 3 种形式 P383 变压器耦合乙类推挽功放,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析, T1 , T2轮流(交替)工作 输出波形合成 乙类推挽电路 uo :可使输出电压的幅度 Uom超过电源电压。

43、,0V,0.7V,0.7V,0mA,0mA,0V,io,3. 乙类功放: 3 种形式 P383 变压器耦合乙类推挽功放,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,0V,0.7V,0.7V,0mA,0mA,0V,io,功率与 效率 ,令：ui = Uim sin t (V)时,则: uo = Uom sin t (V),3. 乙类功放: 3 种形式 P383 变压器耦合乙类推挽功放,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,0V,0.7V,0.7V,0mA,0mA,0V,io,功率与 效率 ,令：ui = Uim sin t (V)时,则: uo = Uom sin t (V),计算式：

44、 与OCL类似。,令： ui = Uim sin t (V) 时,3. 乙类功放: 3 种形式 P383 OCL,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,功率与 效率 ,则: uo = Uom sin t (V),Uim,0V,Uom,0V,VCC0.7V,VCC0.7V,VCC,VCC,最大不失真输出幅度,io,得：最大输出幅度 Uom = |VCC0.7V| VCC, 电源平均功率 VCC ：, T1、T2二管的总管耗为 管耗 PT：, 效率 :, 每管, 输出信号功率 Po ：,注： PE = PT + Po 静态时 ui = 0V： PE = 0 PT = 0 Po = 0 RL

45、上 最大效率 max：, 最大管耗PTM：,当输出为 时,每管,有关OCL计算式如下：,3. 乙类功放: 3 种形式 P383 变压器耦合乙类推挽功放,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,0V,0.7V,0.7V,0mA,0mA,0V,io,d. 应用: 早期收音机; 强电中功率变换器 等. e. 特点: 负载匹配；升降压；电气隔离等。 但重、大、频响差、不宜集成等.,互补功率放大器 (a) 单电源供电电路 OTL (b) 双电源供电电路 OCL,3. 乙类功放: 3 种形式 P383 OCL OTL 变压器耦合乙类推挽功放, 乙类功放: 3 种形式比较,3. 乙类功放: 3 种形式

46、 P383 OCL OTL 变压器耦合乙类推挽功放, 乙类功放: 3 种形式比较, 桥式推挽功放（BTL）:,BTL: Balanced Transformerless,vI,RL,特点: 功率大 4 倍 ，单电源，无大电容及变压器, 但需4 管，负载不接地.,得：最大输出幅度 Uom VCC,T3,T4,上下推、挽分时； 左右推、挽同时。,Uom,3. 乙类功放: 3 种形式 P383 OCL OTL 变压器耦合乙类推挽功放, 乙类功放: 3 种形式比较,功放电路实际应用时需考虑的问题 (1) 功率管应该严格配对，大小工作电流时的一致。在大电流下饱和压降小，且一致。 (2) 管子的散热问题。

47、在大功率场合，必须给管子装上一定尺寸的散热板，或进行风冷和水冷。 (3) 功放管因在大电流、高电压下工作，应对其采取过压和过流保护措施。 (4) 当电源质量不高或内阻较大时，电源内阻上的压降可能会引起功放电路的低频自激。消除低频自激的有效方法是在前置放大电路的供电回路中加去耦滤波电容。, 功率管的选取 在OCL中，功放管必须按以下几点原则选取： (1)管子的功耗 PCM 0.2Pomax。 (2)功放管的耐压 U(BR)CEO2VCC。 (3)功放管允许的最大集电极电流 ICM VCC/RL。 “减半原则” 、 “冗余原则”,如：“11” “n1”,6.2 低频功放的组成 P387,运放 OC

48、L :, 集成运放的扩流和扩压,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,6.2 低频功放的组成 P387,运放 OCL :, 集成运放的扩流和扩压,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,6.2 低频功放的组成 P387,运放 OCL :, 集成运放的扩流和扩压,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,作用： A 电压放大；OCL (T1,T2 ) 电流放大扩流,6.2 低频功放的组成 P387,运放 OCL :, 集成运放的扩流和扩压,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,作用： A 电压放大；OCL (T1,T2 ) 电流放大扩流,6.2 低频功放的组成 P387

49、,运放 OCL :, 集成运放的扩流和扩压,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,作用： A 电压放大；OCL (T1,T2 ) 电流放大扩流,0V,0.7V,0.7V,0V,0V,6.2 低频功放的组成 P387,运放 OCL :, 集成运放的扩流和扩压,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,0V,0.7V,0.7V,0V,0V,静态反馈 直流反馈 : 电压串联负反馈( 可在R1 下串电容C ). 动态反馈交流反馈: 电压串联负反馈. uO= (1R2 /R1) uI,6.2 低频功放的组成 P387,运放 OCL :, 集成运放的扩流和扩压,a. 结构: b. 静态分析 c

50、. 动态分析,0V,0.7V,0.7V,0V,0V,0V,0V,静态反馈 直流反馈 : 电压串联负反馈( 可在R1 下串电容C ). 动态反馈交流反馈: 电压串联负反馈. uO= (1R2 /R1) uI,6.2 低频功放的组成 P387,运放 OCL :, 集成运放的扩流和扩压,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,0V,0.7V,0.7V,0V,0V,0V,0V,Re 的作用: 改善T1,T2 一致性; 限流及短路保护； 均流 管子并联.,6.2 低频功放的组成 P387,运放 OCL :, 集成运放的扩流和扩压,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,VCC,VCC,Rb1

51、,Rb2,D1,D2,Re,Re,T1,T2,再扩流方法: 管子并联; 复合管.,0V,0.7V,0.7V,0V,0V,0V,0V,Re 的作用: 改善T1,T2 一致性; 限流及短路保护； 均流 管子并联.,6.2 低频功放的组成 P387,运放 OCL :, 集成运放的扩流和扩压,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,VCC,VCC,Rb1,Rb2,D1,D2,T3,T4,再扩流方法: 管子并联; 复合管.,1.4V,0.7V,0V,0V,R,T1,T2,D3,0V,功率管T3、T4可均为NPN管.,0.5 ,0.5 ,220 ,220 ,6.2 低频功放的组成 P387,运放 O

52、CL :, 集成运放的扩流和扩压,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,VCC,VCC,Rb1,Rb2,D1,D2,T3,T4,再扩流方法: 管子并联; 复合管.,1.4V,0.7V,0V,0V,R,T1,T2,D3,0V,功率管T3、T4可均为NPN管.,0.5 ,0.5 ,220 ,220 ,注 : 扩流和扩压后, 过流、过压、 过热、散热等事关可靠性, 安全性问题更突出，须有保护措施。 如: 限流及短路保护 ; 0V侦测电路; 配置熔断器等.,6.2 低频功放的组成 P387,运放 OCL :, 集成运放的扩流和扩压,a. 结构: b. 静态分析 c. 动态分析,VCC,VCC,

53、Rb1,Rb2,D1,D2,T3,T4,再扩流方法: 管子并联; 复合管.,1.4V,0.7V,0V,0V,R,T1,T2,D3,0V,功率管T3、T4可均为NPN管.,0.5 ,0.5 ,220 ,220 , 复合管,复合管是将两只或以上的三极管按一定方式相连，等效为性能更好的三极管。又称 达林顿管。,NPNNPN,NPNPNP,PNP PNP,PNP NPN, 复合管,NPNNPN,NPNPNP,PNP PNP,PNP NPN,复合管是将两只或以上的三极管按一定方式相连，等效为性能更好的三极管。又称 达林顿管。,复合管连接原则:,连接后各管内电流能顺利流通，且具有电流放大作用。,复合管特点：,等效三极管类型取决于前置管类型,等效三极管的是1、2的乘积: 12,同样输出电流时，等效三极管的输入电流可大大减小,T1 管的CE 连接到T2 管的CB上。, 复合管,复合管是将两只或以上的三极管按一定方式相连，等效为性能更好的三极管