《模擬電路》第4章：功率電子電路.-課件

4.1概述4.2乙類互補對稱功率擴展電路4.3甲乙類互補對稱功率擴展電路*4.4集成功率擴展器第四章功率電子電路甲乙類雙電源互補對稱電路甲乙類單電源互補對稱電路例：擴音系統(tǒng)實際負載什么是功率擴展器？在電子系統(tǒng)中，模擬信號被擴展后，往往要去推動一個實際的負載。如使揚聲器發(fā)聲、繼電器動作、儀表指針偏轉(zhuǎn)等。推動一個實際負載必需要的功率很大。能輸出較大功率的擴展器稱為功率擴展器4.1概述功率放大電壓放大信號提取一.功放電路的特點〔2〕功放電路中電流、電壓要求都比較大，必需注意電路參數(shù)不能超過晶體管的極限值:ICM、UCEM、PCM。ICMPCMUCEM〔1〕輸出功率Po盡可能大Icuce(3)電流、電壓信號比較大，必需注意防止波形失真。(4)電源提供的能量應盡可能多地轉(zhuǎn)換給負載，盡量減少晶體管及線路上的損失。即注意提升電路的效率〔〕。Po:負載上得到的交流信號功率。PE：電源提供的直流功率?！?〕功放管散熱和保護問題二.甲類功率擴展器分析1.三極管的靜態(tài)功耗：若電源提供的平均功耗：則IcuceQuceQIcQ〔當輸入信號Ui時〕輸出功率:要想PO大，就要使功率三角形的面積大，即必需使Vom和Iom都要大。最大輸出功率:MNUomIom功率三角形iCuCEQUCEQICQVCC電源提供的功率此電路的最高效率甲類功率擴展器存在的缺點：

輸出功率小靜態(tài)功率大，效率低三.BJT的幾種工作狀態(tài)甲類：Q點適中，在正弦信號的整個周期內(nèi)均有電流流過BJT。甲乙類：介于兩者之間，導通角大于180°動畫演示iCuCEQ1UCEQICQVCCiCuCEQ3ICQVCC乙類：靜態(tài)電流為0，BJT只在正弦信號的半個周期內(nèi)均導通。iCuCEQ2ICQVCC一.結(jié)構(gòu)互補對稱：電路中采納兩個晶體管：NPN、PNP各一支；兩管特性一致。組成互補對稱式射極輸出器。4.2乙類互補對稱功率擴展電路二、工作原理〔設(shè)ui為正弦波〕ic1ic2

靜態(tài)時：ui=0Vic1、ic2均=0〔乙類工作狀態(tài)〕uo=0V動態(tài)時：ui

0VT1截止，T2導通ui>0VT1導通，T2截止iL=ic1

;iL=ic2T1、T2兩個管子交替工作，在負載上得到完整的正弦波。輸入輸出波形圖uiuououo′交越失真死區(qū)電壓組合特性分析——圖解法負載上的最大不失真電壓為Uom=VCC-UCESiC1uCEiC2QVCCUCESUCESUom最大不失真輸出功率PomaxPo三、分析計算動畫演示一個管子的管耗PT兩管管耗PE當

最高效率

max四．三極管的最大管耗

問：Uom=？PT1最大,PT1max=？用PT1對Uom求導，并令導數(shù)=0，得出：PT1max發(fā)生在UomVCC處。將UomVCC代入PT1表達式：選功率管的原則：1.PCM

PT1maxoM2．tuo交越失真uit存在交越失真乙類互補對稱功放的缺點

靜態(tài)時:

T1、T2兩管發(fā)射結(jié)電壓分別為二極管D1、D2的正向?qū)▔航担率箖晒芫幱谖⑷鯇顟B(tài)——甲乙類工作狀態(tài)動態(tài)時：設(shè)ui加入正弦信號。正半周T2截止，T1基極電位進一步提升，進入合格的導通狀態(tài)；負半周T1截止，T2基極電位進一步降低，進入合格的導通狀態(tài)。電路中增加R1、D1、D2、R2支路

4.3甲乙類互補對稱功率擴展電路一.甲乙類雙電源互補對稱電路uB1tUTtiBIBQ波形關(guān)系：ICQiCuBEiBib特點：存在較小的靜態(tài)電流ICQ、IBQ。每管導通時間大于半個周期，基本不失真。iCQuceVCC/ReVCCIBQEWB演示——功放的交越失真

動畫演示〔甲乙類互補對稱電路的計算同乙類〕3.電路中增加復合管增加復合管的目的：擴展電流的驅(qū)動能力。

1

2晶體管的類型由復合管中的第一支管子決定。復合NPN型復合PNP型4.帶復合管的OCL互補輸出功放電路：T1：電壓推動級〔前置級〕T2、R1、R2：UBE擴展電路

T3、T4、T5、T6：復合管構(gòu)成互補對稱功放

輸出級中的T4、T6均為NPN型晶體管，兩者特性容易對稱。

合理選擇R1、R2，b3、b5間可得到UBE2任意倍的電壓。1、基本原理.單電源供電；.輸出加有大電容?！?〕靜態(tài)偏置二.甲乙類單電源互補對稱電路

調(diào)整RW阻值的大小，可使此時電容上電壓〔2〕動態(tài)分析〔電容起到了負電源的作用〕Ui負半周時，T1導通、T2截止；Ui正半周時，T1截止、T2導通。動畫演示〔3〕輸出功率及效率假設(shè)忽略交越失真的影響。則：此電路存在的問題：輸出電壓正方向變化的幅度受到限制，達不到VCC/2。2.帶自舉電路的單電源功放靜態(tài)時C1充電后，其兩端有一固定電壓動態(tài)時由于C1很大，兩端電壓基本不變，使C1上端電位隨輸出電壓升高而升高。確保輸出幅度達到VCC/2。C1、R7為自舉電路3.帶運放前置擴展級的功率擴展電路運放A接成同相輸入方式作前置擴展級。引入了電壓串聯(lián)負反饋。整個電路的電壓擴展倍數(shù)：總結(jié)：互補對稱功放的類型互補對稱功放的類型雙電源電路又稱OCL電路（無輸出電容）單電源電路又稱OTL電路（無輸出變壓器）4.4集成功率擴展器集成功率擴展器DG4100簡介：集成功放DG4100的外部接線圖：1．功率擴展器的特點：工作在大信號狀態(tài)下，輸出電壓和輸出電流都很大。要求在同意的失真條件下，盡可能提升輸出功率和效率。2．為了提升效率，在功率擴展器中，BJT常工作在乙類和甲乙類狀態(tài)下，并用互補對稱結(jié)構(gòu)使其基本不失真。這種功率擴展器理論上的最大輸出效率可以達到78.5％。3．互補對稱功率擴展器的幾種主要結(jié)構(gòu)：OCL〔雙電源〕——乙類