模擬電子技術(shù)第九章功率放大電路

第九章功率放大電路9.1功率放大電路概述 9.2互補(bǔ)功率放大電路 9.3功率放大電路的安全運(yùn)行9.4集成功率放大電路9.1功率放大電路概述能夠向負(fù)載提供足夠信號(hào)功率的放大電路稱為功率放大電路，簡(jiǎn)稱功放。功放電路的特點(diǎn)：功放既不是單純追求輸出高電壓，也不是單純追求輸出大電流，而是追求在電源電壓確定的情況下，輸出盡可能大的功率。

1.能夠在高電源電壓（VCC）下工作。

2.輸出內(nèi)阻要小。9.1.1功率放大電路的特點(diǎn)一、主要技術(shù)指標(biāo)

1.最大輸出功率Pom功率放大電路提供給負(fù)載的信號(hào)功率稱為輸出功率。在輸入為正弦波且輸出基本不失真條件下，輸出功率是交流功率，表達(dá)式為式中Io和Uo均為交流有效值。最大輸出功率Pom

：在電路參數(shù)確定的情況下負(fù)載上可能獲得的最大交流功率。2.轉(zhuǎn)換效率η功率放大電路的最大輸出功率與電源所提供的功率之比稱為轉(zhuǎn)換效率。電源提供的功率是直流功率，其值等于電源輸出電流平均值及其電壓之積。通常功放輸出的功率大，電源消耗的直流功率也就多。因此，在一定的輸出功率下，減小直流電源的功耗，就可以提高電路的效率。式中：Pom

最大不失真輸出功率

PV

直流電源功率二、功率放大電路中的晶體管在功率放大電路中，為使輸出功率盡可能大，要求晶體管工作在盡限應(yīng)用狀態(tài)，即晶體管集電極電流最大時(shí)接近ICM，管壓降最大時(shí)接近U(BR)CEO

，耗散功率最大時(shí)接近PCM

。ICM--最大集電極電流U(BR)CEO

--c-e間能承受的最大管壓降PCM

--集電極最大耗散功率。在選擇功放管時(shí)，要特別注意極限參數(shù)的選擇，以保證管子安全工作。應(yīng)當(dāng)指出，因功放管通常為大功率管，查閱手冊(cè)時(shí)要特別注意其散熱條件，使用時(shí)必須安裝合適的散熱片，有時(shí)還要采取各種保護(hù)措施。三、功率放大電路的分析方法因?yàn)楣β史糯箅娐返妮敵鲭妷汉洼敵鲭娏鞣稻艽?，功放管特性的非線性不可忽略，所以在分析功放電路時(shí)，不能采用僅適用小于信號(hào)的交流等效電路法，而應(yīng)采用圖解法。此外，由于功放的輸入信號(hào)較大，輸出波形容易產(chǎn)生非線性失真，電路中應(yīng)采用適當(dāng)方法改善輸出波形，如引人交流負(fù)反饋。9.1.2功率放大電路的組成 在電源電壓確定后，輸出盡可能大的功率和提高轉(zhuǎn)換效率始終是功率放大電路要研究的主要問(wèn)題。因而圍繞這兩個(gè)性能指標(biāo)的改善，可組成不同電路形式的功放。此外，還常圍繞功率放大電路頻率響應(yīng)的改善來(lái)改進(jìn)電路。圖9.1.1小功率共射放大電路的輸出功率和效率的分析一、為什么共射放大電路不宜用作功率放大電路電源功率PV=ICQVCCRC功耗管耗PRC=ICQURC

=ICQ(VCC-UCEQ)PT=UCEQICQ輸出功率IOm

--集電極電流交流分量的最大幅值為ICQ

UO

m

--管壓降交流分量的最大幅值為ICQR’L有效值為ICQR’L∕（R’L

=Rc∥RL）負(fù)載上可能獲得的最大交流功率P'om為圖9.1.1小功率共射放大電路的輸出功率和效率的分析一、為什么共射放大電路不宜用作功率放大電路電源功率PV=ICQVCCRC功耗管耗PRC=ICQURC

=ICQ(VCC-UCEQ)PT=UCEQICQP’om

=ICQ

R’L

ICQ輸出功率效率很低，小于50%圖9.1.2單管變壓器耦合功率放大電路電源提供功率交流等效電阻最大輸出功率圖9.1.3變壓器耦合乙類推挽功率放大電路同類型管子(T1和T2)在電路中交替導(dǎo)通的方式稱為“推挽”工作方式。在放大電路中，當(dāng)輸入信號(hào)為正弦波時(shí)，若晶體管在信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)均導(dǎo)通(即導(dǎo)通角θ=360°)，則稱之工作在甲類狀態(tài)；若晶體管僅在信號(hào)的正半周或負(fù)半周導(dǎo)通(即θ=180°)，則稱之工作在乙類狀態(tài)；若晶體管的導(dǎo)通時(shí)間大于半個(gè)周期且小于周期(即θ=180°～360°之間)，則稱之工作在甲乙類狀態(tài)。甲類工作狀態(tài)乙類工作狀態(tài)三、無(wú)輸出變壓器的功率放大電路圖9.1.4OTL電路四、無(wú)輸出電容的功率放大電路圖9.1.5OCL電路五、橋式推挽功率放大電路圖9.1.6BTL電路9.2互補(bǔ)功率放大電路9.2.1OCL電路的組成及工作原理一、電路組成圖9.1.5OCL電路圖9.2.1交越失真的產(chǎn)生圖9.2.2消除交越失真的OCL電路R1–調(diào)整UOQ=0R2–調(diào)整

ICQ≈4～10mA二、工作原理圖9.2.3T1和

T2管在

ui作用下輸入特性中的圖解分析9.2.2OCL電路的輸出功率及效率最大不失真輸出電壓的有效值最大輸出功率效率電源消耗功率整理得：在理想情況下，忽略管壓降圖9.2.4OCL電路的圖解分析9.3功率放大電路的安全運(yùn)行圖9.3.1晶體管的擊穿現(xiàn)象圖9.3.2晶體管的散熱圖9.3.3兩種散熱器9.4集成功率放大電路圖9.4.1LM386內(nèi)部電路原理圖圖9.4.2LM