集成功率放大電路

1、項目五 集成功率放大電路例例1： 擴音系統(tǒng)擴音系統(tǒng)執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)功率放大器的作用：功率放大器的作用： 用作放大電路的用作放大電路的輸出級輸出級，以驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)。，以驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)。如使揚聲器發(fā)聲、繼電器動作、如使揚聲器發(fā)聲、繼電器動作、 儀表指針偏轉(zhuǎn)等。儀表指針偏轉(zhuǎn)等。 功功率率放放大大電電壓壓放放大大信信號號提提取取例例2：溫度控制溫度控制R1-R3:標(biāo)準(zhǔn)電阻標(biāo)準(zhǔn)電阻Ua : 基準(zhǔn)電壓基準(zhǔn)電壓Rt :熱敏電阻熱敏電阻A：電壓放大器：電壓放大器RtTUOT 溫度調(diào)節(jié)溫度調(diào)節(jié)過程過程UbUO1R1aR2uoUsc+R3Rt 功功 放放b溫控室溫控室A+-uo1加熱元件加熱元件5.2.1 功率放大

2、器的特點和要求功率放大器的特點和要求1）交直流共存）交直流共存2）直流量變交流量）直流量變交流量提高信號幅度提高信號幅度提供大輸出功率提供大輸出功率輸入輸入信號動態(tài)范圍信號動態(tài)范圍有一定靜態(tài)電流有一定靜態(tài)電流輸入輸入信號動態(tài)范圍信號動態(tài)范圍靜態(tài)電流接近于靜態(tài)電流接近于0 0圖解法、微變等效法圖解法、微變等效法圖解法圖解法AV、Ri、Ro等等Po、PT、等等目的目的工作特點工作特點分析方法分析方法動態(tài)指標(biāo)動態(tài)指標(biāo)F效率要高F失真要小F散熱要好F功率要大電源供給的直流功率電源供給的直流功率率率負(fù)載得到的交流信號功負(fù)載得到的交流信號功 (1) 功放電路中電流、電壓要求都比較大，功放電路中電流、電壓要

3、求都比較大，必須注意電路參數(shù)不能超過晶體管的極必須注意電路參數(shù)不能超過晶體管的極限值限值: ICM 、UCEM 、 PCM 。 ICMPCMUCEMIcuce5.2.2 功率放大器主要性能指標(biāo)功率放大器主要性能指標(biāo)omomomUIP 21(2) 電源提供的能量盡可能地轉(zhuǎn)換給負(fù)載，以電源提供的能量盡可能地轉(zhuǎn)換給負(fù)載，以減少晶體管及線路上的損失。即注意提高減少晶體管及線路上的損失。即注意提高電路的效率（電路的效率（ ）。）。Pom : 負(fù)載上得到的交流信號功率。負(fù)載上得到的交流信號功率。PV ： 電源提供的直流功率。電源提供的直流功率。%100 VomPP 5.2.2 功率放大器主要性能指標(biāo)功率放

4、大器主要性能指標(biāo)(3) 電流、電壓信號比較大，必須注意防止波電流、電壓信號比較大，必須注意防止波形失真。形失真。5.2.2 功率放大器主要性能指標(biāo)功率放大器主要性能指標(biāo)v 放大電路工作狀態(tài)分類放大電路工作狀態(tài)分類有直流基礎(chǔ)有直流基礎(chǔ)導(dǎo)電角導(dǎo)電角= 無直流基礎(chǔ)無直流基礎(chǔ)BJTBJT靜態(tài)截止靜態(tài)截止整個周期都有整個周期都有 功率管的導(dǎo)電角功率管的導(dǎo)電角= 2= 2。 0Ci有一定直流基礎(chǔ)有一定直流基礎(chǔ) 非線性失真小非線性失真小效率低效率低效率高效率高 非線性失真大非線性失真大效率中效率中 非線性失真中非線性失真中v 放大電路工作狀態(tài)分類放大電路工作狀態(tài)分類 Rbuo UCCuiibRE射極輸出器能

5、否做功率放大射極輸出器能否做功率放大？? 問題討論問題討論RbuoUCCuiRE考慮最理想的情況：考慮最理想的情況：設(shè)負(fù)載開路，此時輸出電壓設(shè)負(fù)載開路，此時輸出電壓最大；同時忽略管子壓降。最大；同時忽略管子壓降。uotuoibicuceQUCC首先做負(fù)載線首先做負(fù)載線確定工作點確定工作點Q注意是注意是uo而不是而不是uceECCRU忽略晶體管的飽和壓降忽略晶體管的飽和壓降和截止區(qū)，輸出信號和截止區(qū)，輸出信號uo的峰值最大只能為：的峰值最大只能為：QIcuCEUCC直流負(fù)直流負(fù)載線載線UCEQ = 0.5UCC 設(shè)靜態(tài)工作點：設(shè)靜態(tài)工作點：CComUU5 . 0 ECCRU交流負(fù)交流負(fù)載線載線I

6、CQ = 0.5UCC / REou%25max VOmPP 1. 直流電源輸出的功率直流電源輸出的功率2. 最大負(fù)載功率最大負(fù)載功率3. 最大效率最大效率ECCCQCCVRUIUP22 ECCCEQCQomomomRUUIUIP821212 如何解決效率低的問題？如何解決效率低的問題？辦法：減小靜態(tài)損耗辦法：減小靜態(tài)損耗。即降低。即降低Q點位置。點位置。既降低既降低Q點又不會引起截止失真的辦法：點又不會引起截止失真的辦法： 互補對稱射極輸出器?；パa對稱射極輸出器。缺點：缺點：會引起截止失真。會引起截止失真?；パa對稱功率放大電路互補對稱功率放大電路 互補對稱功放的類型互補對稱功放的類型 無輸出

7、變壓器形式無輸出變壓器形式 （ OTL電路）電路）無輸出電容形式無輸出電容形式 （ OCL電路）電路）OTL: Output TransformerLessOCL: Output CapacitorLess互補對稱：互補對稱：電路中采用兩支晶體管，電路中采用兩支晶體管，NPN、 PNP各一支；兩管特性一致。各一支；兩管特性一致。類型：類型：5.2.3 無輸出電容功放電路無輸出電容功放電路OCLui-USCT1T2uo+USCRLiL1） 由由NPN型、型、PNP型三型三極管構(gòu)成兩個對稱的射極管構(gòu)成兩個對稱的射極輸出器對接而成。極輸出器對接而成。2） 雙電源供電。雙電源供電。3） 輸入輸出端不加

8、隔直輸入輸出端不加隔直電容。電容。1、結(jié)構(gòu)特點、結(jié)構(gòu)特點:NPNPNP因此，不需要隔直電容。因此，不需要隔直電容。ui = 0V T1、T2均不工作均不工作 uo = 0Vui 0VT1導(dǎo)通，導(dǎo)通，T2截止截止iL= ic1 ;ic2ui 0VT1截止，截止，T2導(dǎo)通導(dǎo)通T1、T2兩個晶體管都只在半個周期內(nèi)工作的方兩個晶體管都只在半個周期內(nèi)工作的方式，稱為式，稱為。ui 0VT1導(dǎo)通，導(dǎo)通，T2截止截止iL= ic1 iL= ic2 交越失真交越失真(cross over distortion)(cross over distortion)交越失真交越失真ui tuo tui-USCT1T2u

9、o+USCRLiL交越失真交越失真死區(qū)電壓死區(qū)電壓uiuouo-uo +tttt輸入信號輸入信號 u ui i在過零在過零前后，輸出信號出現(xiàn)的失真便前后，輸出信號出現(xiàn)的失真便為交越失真。為交越失真。ui 0Vui 0Vic2三極管輸三極管輸入特性入特性(1) 靜態(tài)電流靜態(tài)電流 ICQ、IBQ等于零；等于零；(2) 每管導(dǎo)通時間等于半個周期每管導(dǎo)通時間等于半個周期 ； (3) 存在交越失真。存在交越失真。 乙類放大的特點：乙類放大的特點：ui-USCT1T2uo+USCRLiL假設(shè)假設(shè)u ui i 為正弦波且幅度足夠大，為正弦波且幅度足夠大，V V1 1、V V2 2導(dǎo)通時均能飽和，此時輸出導(dǎo)通

10、時均能飽和，此時輸出達(dá)到最大值。達(dá)到最大值。ULmax負(fù)載上得到的最大功率為：負(fù)載上得到的最大功率為：iL-UCCRLuiV1V2UL+UCC若忽略晶體管的飽和若忽略晶體管的飽和壓降，壓降，omomCCCCLUUUIR 2m1222CCCCCCoLLUUUPRR 每個電源中的電流為半個正弦波，其平均值為每個電源中的電流為半個正弦波，其平均值為:兩個電源提供的總功率為：兩個電源提供的總功率為： tic1CCLUR01sin()2CCCCLLUUItdtRR 212222CCCCEEECCCCLLUUPPPUIURR效率為：效率為：m78.5%4oEPP 功率管的極限參數(shù)有：功率管的極限參數(shù)有：（

11、1）集電極的最大允許功耗：）集電極的最大允許功耗：.2cmomPOP （2）最大耐壓：）最大耐壓：()2BR ceoCCUU （3）集電極的最大電路：）集電極的最大電路：CCcmLUIR 交越失真產(chǎn)生的原因：交越失真產(chǎn)生的原因： 在于晶體管特性存在在于晶體管特性存在非線性，非線性，ui 0Vui 0時，時，VF上升上升FT1導(dǎo)通，導(dǎo)通，T2截止。截止。+0.6V-0.6V 動動態(tài)時態(tài)時 電路中增加電路中增加 R1、VD1、VD2、R2支路。支路。VB2ui 0Vui 0VR1VD1VD2R2+UCC-UCCuiiLRLT1T2ic2T1、T2的特性一致；的特性一致；一個一個NPN型、一個型、一

12、個PNP型型兩管均接成射極輸出器；兩管均接成射極輸出器；輸出端有大電容；輸出端有大電容；單電源供電。單電源供電。ui= 02 CCCUu 2CCAUV , IC1 0， IC2 0OTL原理電路原理電路RLuiT1T2+UCCCAuO+-+-5.2.4 無輸出變壓器功放電路無輸出變壓器功放電路OTLRLuiT1T2Auo+-+- 設(shè)輸入端在設(shè)輸入端在UCC/2 直流基礎(chǔ)上加入正弦信號。直流基礎(chǔ)上加入正弦信號。 若輸出電容足夠大，其上電壓基本保持不變，若輸出電容足夠大，其上電壓基本保持不變，則負(fù)載上得到的交流信號正負(fù)半周對稱。則負(fù)載上得到的交流信號正負(fù)半周對稱。ic1ic2交流通路交流通路uo(

13、4) 輸出功率及效率輸出功率及效率若忽略交越失真的影響，且若忽略交越失真的影響，且 ui 幅度足夠大。則：幅度足夠大。則：78.5%4omEPP uLULmaxuitt22CCECCLUPUIR 2128CComomomLUPUIR22CCCComomLUUUIR、2CCU 應(yīng)用體驗應(yīng)用體驗多媒體音箱多媒體音箱 什么是多媒體音箱什么是多媒體音箱 多媒體音箱多媒體音箱電路電路 應(yīng)用體驗應(yīng)用體驗擴音器擴音器增加復(fù)合管的目的：增加復(fù)合管的目的：擴大電流的驅(qū)動能力。擴大電流的驅(qū)動能力。 1 2晶體管的類型由復(fù)合管中的第一支管子決定。晶體管的類型由復(fù)合管中的第一支管子決定。復(fù)合復(fù)合NPN型型復(fù)合復(fù)合PN

14、P型型cebCibieiT12TcbeibTTe1C2iibcebiTiCeibecieiiCTb5.2.5 用復(fù)合管組成互補功放用復(fù)合管組成互補功放復(fù)合管的復(fù)合管的是兩個管是兩個管1 1、2 2的乘積。的乘積。復(fù)合管的管型取決于推動管。復(fù)合管的管型取決于推動管。使用復(fù)合管時，要注意的問題是：輸出使用復(fù)合管時，要注意的問題是：輸出管的輸入電流應(yīng)與推動管的輸出電流一管的輸入電流應(yīng)與推動管的輸出電流一致。致。復(fù)合管的特點復(fù)合管的特點 特點：特點：工作可靠、使用方便。只需在器件外部適工作可靠、使用方便。只需在器件外部適當(dāng)連線，即可向負(fù)載提供一定的功率。當(dāng)連線，即可向負(fù)載提供一定的功率。集成功放集成功

15、放LM386：生產(chǎn)廠家：生產(chǎn)廠家：美國半導(dǎo)體器件公司美國半導(dǎo)體器件公司電路形式：電路形式：OTL輸出功率：輸出功率：8 負(fù)載上可得到負(fù)載上可得到5W功率功率電源電壓：電源電壓：最大為最大為18V 5.2.6 集成功率放大器集成功率放大器集成功放集成功放 LM386管腳說明管腳說明:6 - 電源端（電源端（ Vcc）4 - 接地端（接地端（ GND）2、3 - 輸入端輸入端 （一般（一般2腳接地）腳接地） 5 - 輸出端輸出端 （經(jīng)（經(jīng)220 電容接負(fù)載）電容接負(fù)載）7 - 接旁路電容（接旁路電容（20 ）1、8 - 設(shè)定放大倍數(shù)設(shè)定放大倍數(shù)用用LM386組成組成OTL應(yīng)用電路應(yīng)用電路去耦電容去耦電容調(diào)節(jié)增益調(diào)節(jié)增益專指去除芯片專指去除芯片電源管管腳上的噪聲電源管管腳上的噪聲,該噪聲是芯片本身工該噪聲是芯片本身工作產(chǎn)生的。作產(chǎn)生的。1 - 2 -