1、第9章 功率放大电路 9.1 功率放大电路概述 9.2 互补功率放大电路 9.1 功率放大电路概述 1. 性能指标:输出功率和效率。 若已知最大不失真输出电压的有效值Uom,则可得Pom 。 最大输出功率与电源损耗的平均功率之比为效率。 2. 分析方法:因大信号作用,晶体管的非线性不可 忽略,故应采用图解法。 一、功率放大电路研究的问题 9.1 功率放大电路概述 9.1.1、概述 3. 晶体管的选用:根据极限参数选择晶体 管。 在功放中, 晶体管集电极电流的最大值接近最大集电 极电流ICM, 管压降的最大值接近c-e反向击穿电压 U(BR)CEO, 集电极消耗功率的最大值接近集电极最 大耗散功
2、率PCM 。称为工作在尽限状态。 二、对功率放大电路的要求 1.输出功率尽可能大: 即在电源电压一定的情况下,最大不失真输出电 压最大。 2. 效率尽可能高: 即电路损耗的直流功率尽可能小,静态时功放管 的集电极电流近似为0。 三、晶体管的工作方式 1. 甲类方式:晶体管在信号的整个周期内均处于导通状态 2. 乙类方式:晶体管仅在信号的半个周期处于导通状态 3. 甲乙类方式:晶体管在信号的多半个周期处于导通状态 电源的功率, 最大输出功率 效率 9.1.2 功率放大器的组成 一、为什麽共射放大电路不宜用作功率放大器 二、变压器耦合功率放大电路 电源的功率,(忽略基极电流) 最大输出功率 效率
3、乙类推挽电路 信号的正半周T1导通、T2截止;负半周T2导通、T1截止 。 两只管子交替工作,称为“ 推挽 ”。设 为常量,则负载 上可获得正弦波。输入信号越大,电源提供的功率也越大。 希望输入信号为零时,电源不提供功率。 三. 无输出变压器的功率放大器电路(OTL 电路 ) 输入电压的正半周: VCCT1CRL地 C 充电。 输入电压的负半周: C 的 “”T2地RL C “ ” C 放电。 因变压器耦合功放笨重、自身损耗大,故选用OTL电路。 (1) (2)动态时 C 足够大,才能认为其对交流信号相当于短路。 OTL电路低频特性差。 课程回顾 若已知最大不失真输出电压的有效值Uom,则可得
4、Pom。 一、最大不失真输出功率 二、效率 若直流电源提供的平均功率为PV,则功率放大电路的效 率为: 三. 无输出变压器的功率放大器电路(OTL 电路 ) 四. 无输出电容的功率放大器( OCL电路) 输入电压的正半周: VCCT1RL地 输入电压的负半周: 地RL T2 VCC 两只管子交替导通,两路电源交替供电,双向跟随。 (1)静态时,UEQ UBQ0。 (2)动态时 几种电路的比较 变压器耦合乙类推挽:变压器耦合乙类推挽:单电源供电,笨重,效率 低,低频特性差。 OTLOTL电路:电路:单电源供电,低频特性差。 OCLOCL电路:电路:双电源供电,效率高,低频特性好。 9.2 互补功
5、率放大电路 一、输出功率 二、效率 三、晶体管的极限参数 要求:定量掌握 然后求出电源的平均功率, 效率 在已知RL的情况下,先求出Uom,则 求解输出功率和效率的方法 一、输出功率 1、 静态分析 无输入交流信号时, 求静态工作点。 大功率管的UCES常为23V。 其中,最大不失真输出电压的 有效值 最大输出功率 2、 动态分析 二、效率 电源 电流 注:基极电流可以忽略,求直流电源提 供的功率 三. 晶体管的极限参数 (1)最大管压降 两只功率管中处于截止状态的管 子将承受较大的管压降 (2) 集电极最大电流 每只管子功耗与输出电压峰值的关系为 管压降 发射极电流 (3) 集电极最大功耗
6、讨论:管耗最大既不发生在输入电压最小时,也不发 生在输入电压最大时。 瞬时值 PT对UOM求导,并令其为0,可得 每只管子功耗与输出电压峰值的关系为 管压降 发射极电流 瞬时值 将UOM代入PT的表达式,可得 例9.2.1 在图9.2.1 所示电路中,已知VCC=15V,输入电压为正弦波, 晶体管的饱和压降为UCES为3V,电压放大倍数为1,负载电阻RL=4。 (1)求解负载上可能获得的最大功率和效率? (2)若输入电压最大有效值为8V,则负载上能获得的最大功率? (3)若T1管的集电极和发射极短路,则将产生什么现象? 解 (1) (2)因为U0 Ui,所以Uom =8V。最大输出功率为 (3
7、) 若T1管的集电极和发射极短路,则T2管静态管压降为2VCC,且 从+VCC经T2管的e-b、R3至- VCC形成基极静态电流,由于T2管工作在放大 状态,集电极电流势必很大,使之因功耗过大损坏。 T2管的发射结将烧坏。 例9.2.2 在图9.2.1 所示电路中,晶体管的饱和压降为UCES为2V,负 载电阻RL=8。 (1)若负载所需最大功率为16W,则电源电压至少应取多少伏? (2)若电源电压至取20V,则晶体管的最大集电极电流、最大管压降和集电极 最大功耗各为多少? 解 (1)根据 (2)最大不失真输出电压的峰值 可求出VCC 因而负载电流最大值,即晶体管集电极最大电流 最大管压降 根据(9.2.11),晶体管集电极最大功耗 9.4 集成功放应用的简介 LM386集成运放的放大倍数为20,RW可调节扬声器的音量,R、 C2进行相位补偿。 静态时输出电容上电压为VCC/2,最大输出功率为