《模拟电子电路_模电_课件_清华大学_华成英_9_功率放大电路》.ppt

第九章 功率放大电路 第九章 功率放大电路 §9.1 概述 一、功率放大电路研究的问题 二、对功率放大电路的要求 三、晶体管的工作方式 四、功率放大电路的种类 乙类推挽电路 2. OTL 电路 3. OCL电路 4. BTL 电路 几种电路的比较 §9.2 互补输出级的分析计算 求解输出功率和效率的方法 一、输出功率 二、效率 3. 晶体管的极限参数 讨论一 讨论二：图示各电路属于哪种功放？ 讨论三：出现下列故障时，将产生什么现象? * 华成英 hchya@tsinghua.edu.cn §9.1 概述 §9.2 互补输出级的分析计算 一、功率放大电路研究的问题 二、对功率放大电路的要求 三、晶体管的工作方式 四、功率放大电路的种类 1. 性能指标：输出功率和效率。 若已知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，故应采用图解法。 3. 晶体管的选用：根据极限参数选择晶体管。 在功放中，晶体管集电极或发射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率PCM 。称为工作在尽限状态。 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。 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 1. 变压器耦合功率放大电路 ① 输入信号增大，输出功率如何变化？ ② 输入信号增大，管子的平均电流如何变化？ ③ 输入信号增大，电源提供的功率如何变化？效率如何变化？ 做功放适合吗？ 单管甲类电路 为什么管压降会大于电源电压？ 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 β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。 输入电压的正半周： ＋VCC→T1→C→RL→地 C 充电。 输入电压的负半周： C 的 “＋”→T2→地→RL→ C “ －” C 放电。 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。 因变压器耦合功放笨重、自身损耗大，故选用OTL电路。 输入电压的正半周： ＋VCC→T1→RL→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。 静态时，UEQ＝ UBQ＝0。 输入电压的正半周：＋VCC→ T1 → RL→ T4→地 输入电压的负半周：＋VCC→ T2 → RL→ T3→地 ①是双端输入、双端输出形式，输入信号、负载电阻均无接地点。 ②管子多，损耗大，使效率低。 变压器耦合乙类推挽：单电源供电，笨重，效率低，低频特性差。 OTL电路：单电源供电，低频特性差。 OCL电路：双电源供电，效率高，低频特性好。 BTL电路：单电源供电，低频特性好；双端输入双端输出。 一、输出功率 二、效率 三、晶体管的极限参数 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 数值较大不可忽略 大功率管的UCES常为2~3V。 电源电流 PT对UOM求导，并令其为0，可得 在输出功率最大时，因管压降最小，故管子损耗不大；输出功率最小时，因集电极电流最小，故管子损耗也不大。 管子功耗与输出电压峰值的关系为 管压降 发射极电流 因此，选择晶体管时，其极限参数 将UOM代入PT的表达式，可得 3. 最大输出功率和效率的表达式； 1. 指出图中放大电路部分； 2. 说明电路中是否引入了级间反馈，是直流反馈还是交流反馈，若为交流负反馈则说明其反馈组态； 4. 说明如何估算在输出最大功率时输入电压的有效值； 5. 说明D1～D3和RW的作用，C1～C4的作用； 6. 说明哪些元件构成过流保护电路及其原理。 清华大学 华成英 hchya@tsinghua.edu.cn 1. R2短路； 2. R2断路； 3. D1短路； 4. D1断路； 5. T1集电极开路。 T2、T5的极限参数： PCM＝1.5W，ICM＝600mA，UBR（CEO）＝40V。 故障分析的问题，答案具有多样性，需多方面思考！ 功放的故障问题，特别需要考虑故障的产生是否影响功放管的安全工作！ * 华成英 hchya@tsinghu