第二十七講功率放大電路

1、第二十七講第二十七講 功率放大電路功率放大電路第二十七講第二十七講 功率放大電路功率放大電路一、概述二、互補(bǔ)輸出級(jí)的分析計(jì)算河南科技大學(xué)一、概述一、概述1. 功率放大電路研究的問題功率放大電路研究的問題 （1） 性能指標(biāo)：輸出功率和效率。性能指標(biāo)：輸出功率和效率。 若已知若已知Uom，則可得，則可得Pom。L2omomRUP 最大輸出功率與電源損耗的平均功率之比為效率。最大輸出功率與電源損耗的平均功率之比為效率。 （2） 分析方法：因大信號(hào)作用，故應(yīng)采用圖解法。分析方法：因大信號(hào)作用，故應(yīng)采用圖解法。 （3） 晶體管的選用：根據(jù)極限參數(shù)選擇晶體管。晶體管的選用：根據(jù)極限參數(shù)選擇晶體管。 在功放

2、中，晶體管通過(guò)的最大集電極或射極電流接近在功放中，晶體管通過(guò)的最大集電極或射極電流接近最大集電極電流，承受的最大管壓降接近最大集電極電流，承受的最大管壓降接近c(diǎn)-e反向擊穿電反向擊穿電壓，消耗的最大功率接近集電極最大耗散功率。稱為工壓，消耗的最大功率接近集電極最大耗散功率。稱為工作在盡限狀態(tài)。作在盡限狀態(tài)。2. 對(duì)功率放大電路的要求對(duì)功率放大電路的要求（1）甲類方式：晶體管在信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)均處于導(dǎo)通狀態(tài)）甲類方式：晶體管在信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)均處于導(dǎo)通狀態(tài)（2）乙類方式：晶體管僅在信號(hào)的半個(gè)周期處于導(dǎo)通狀態(tài)）乙類方式：晶體管僅在信號(hào)的半個(gè)周期處于導(dǎo)通狀態(tài)（3）甲乙類方式：晶體管在信號(hào)的多半個(gè)周期

3、處于導(dǎo)通狀態(tài)）甲乙類方式：晶體管在信號(hào)的多半個(gè)周期處于導(dǎo)通狀態(tài)（1）在電源電壓一定的情況下，最大不失真輸出電壓最）在電源電壓一定的情況下，最大不失真輸出電壓最大，即輸出功率盡可能大。大，即輸出功率盡可能大。（2）效率盡可能高，因而電路損耗的直流功率盡可能小，）效率盡可能高，因而電路損耗的直流功率盡可能小，靜態(tài)時(shí)功放管的集電極電流近似為靜態(tài)時(shí)功放管的集電極電流近似為0。3 3、晶體管的工作方式、晶體管的工作方式（1 1）變壓器耦合功率放大電路）變壓器耦合功率放大電路 單管甲類電路單管甲類電路 輸入信號(hào)增大，輸出功率如何變化？輸入信號(hào)增大，輸出功率如何變化？ 輸入信號(hào)增大，管子的平均電流如何變化？

4、輸入信號(hào)增大，管子的平均電流如何變化？ 輸入信號(hào)增大，電源提供的功率如何變化？效率如何變化？輸入信號(hào)增大，電源提供的功率如何變化？效率如何變化？4. 功率放大電路的種類功率放大電路的種類適合做功放嗎？適合做功放嗎？乙類推挽電路乙類推挽電路 信號(hào)的正半周信號(hào)的正半周T1導(dǎo)通、導(dǎo)通、T2截止；負(fù)半周截止；負(fù)半周T2導(dǎo)通、導(dǎo)通、T1截止。截止。 兩只管子交替工作，稱為兩只管子交替工作，稱為“ 推挽推挽 ”。設(shè)。設(shè) 為常量，則負(fù)載為常量，則負(fù)載上可獲得正弦波。輸入信號(hào)越大，電源提供的功率也越大。上可獲得正弦波。輸入信號(hào)越大，電源提供的功率也越大。2CESCComUVUiBBEu0（2）OTL電路電路

5、2CCEBIVUUu靜態(tài)時(shí)，輸入電壓的正半周：輸入電壓的正半周： VCCT1CRL地地 C 充電。充電。輸入電壓的負(fù)半周：輸入電壓的負(fù)半周： C 的的 “”T2地地RL C “ ” C 放電。放電。C 足夠大，才能認(rèn)為其對(duì)交流信號(hào)相當(dāng)于短路。足夠大，才能認(rèn)為其對(duì)交流信號(hào)相當(dāng)于短路。OTL電路低頻特性差。電路低頻特性差。2)2(CESCComUVU因變壓器耦合功放笨重、自身?yè)p耗大，故選用因變壓器耦合功放笨重、自身?yè)p耗大，故選用OTL電路電路。（3） OCL電路電路輸入電壓的正半周：輸入電壓的正半周： VCCT1RL地地輸入電壓的負(fù)半周：輸入電壓的負(fù)半周： 地地RL T2 VCC兩只管子交替導(dǎo)通，

6、兩路電源交替供電，雙向跟隨。兩只管子交替導(dǎo)通，兩路電源交替供電，雙向跟隨。2CESCComUVU靜態(tài)時(shí)，靜態(tài)時(shí)，UEQ UBQ0。（4）BTL電路電路 輸入電壓的正半周：輸入電壓的正半周：VCC T1 RL T4地地輸入電壓的負(fù)半周：輸入電壓的負(fù)半周：VCC T2 RL T3地地22CESCComUVU是雙端輸入、雙端輸是雙端輸入、雙端輸出形式，輸入信號(hào)、負(fù)出形式，輸入信號(hào)、負(fù)載電阻均無(wú)接地點(diǎn)。載電阻均無(wú)接地點(diǎn)。管子多，損耗大，使管子多，損耗大，使效率低。效率低。幾種幾種電路的比較電路的比較 單電源供電，單電源供電，笨重，效率笨重，效率低，低頻特性差。低，低頻特性差。單電源供電，單電源供電，低

7、頻特性差。低頻特性差。雙電源供電，雙電源供電，效率高，低頻特性好。效率高，低頻特性好。單電源供電，單電源供電，低頻特性好；雙端輸入低頻特性好；雙端輸入雙端輸出。雙端輸出。二、二、互補(bǔ)輸出級(jí)的分析估算互補(bǔ)輸出級(jí)的分析估算求解輸出功率和效率的方法求解輸出功率和效率的方法:然后求出電源的平均功率，然后求出電源的平均功率，CCC(AV)VVIP效率效率VomPP1. 輸出功率輸出功率2CESCComUVUL2CESCCom2)(RUVPL2omomRUP在已知在已知RL的情況下，先求出的情況下，先求出Uom，則，則2. 效率效率LCESCCCCCC 0 LCESCCV)(2 ) d( sin1RUVV

8、tVtRUVPL2CESCCom2)(RUVPCCCESCC4 VUV3. 晶體管的極限參數(shù)晶體管的極限參數(shù)CMLCCmaxCIRViCEO(BR)CCmaxCE2UVuttRUtUVP d sin) sin(21LOM 0 OMCCTPT對(duì)對(duì)UOM求導(dǎo)，并令其為求導(dǎo)，并令其為0，可得，可得CCCCOM 6 . 02VVU 在輸出功率最大時(shí)，因管壓降最小，在輸出功率最大時(shí)，因管壓降最小，故管子損耗不大；輸出功率最小時(shí)，因故管子損耗不大；輸出功率最小時(shí)，因集電極電流最小，故管子損耗也不大。集電極電流最小，故管子損耗也不大。管子功耗與輸出電壓峰值的關(guān)系為管子功耗與輸出電壓峰值的關(guān)系為L(zhǎng)22CCTm

9、ax RVPomom2TmaxL2CComCES2 . 0220PPPRVPU，則若因此，選擇晶體管時(shí)，其極限參數(shù)因此，選擇晶體管時(shí)，其極限參數(shù)L2CCmaxTCMCCmaxCECEO(BR)LCCmaxCCM22 . 02RVPPVuURViI將將UOM代入代入PT的表達(dá)式，可得的表達(dá)式，可得1. 指出圖中放大電路部分；指出圖中放大電路部分；2. 說(shuō)明電路中是否引入了級(jí)間反饋，是直流反饋還是交流反饋，若為交流負(fù)說(shuō)明電路中是否引入了級(jí)間反饋，是直流反饋還是交流反饋，若為交流負(fù)反饋則說(shuō)明其反饋組態(tài)；反饋則說(shuō)明其反饋組態(tài)；3. 最大輸出功率和效率的表達(dá)式；最大輸出功率和效率的表達(dá)式；4. 說(shuō)明如何估算在輸出最大功率時(shí)輸入電壓的有效值；說(shuō)明如何估算在輸出最大功率時(shí)輸入電壓的有效值；5. 說(shuō)明說(shuō)明D1D3和和RW的作用，的作用，C1C4的作用；的作用；6. 說(shuō)明哪些元件構(gòu)成過(guò)流保護(hù)電路及其原理。說(shuō)明哪些元件構(gòu)成過(guò)流保護(hù)電路及其原理。討論一討論一討論二：討論二：圖示各電路屬于哪種功放？圖示各電路屬于哪種功放？清華大學(xué)