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May 18, 1999 NCITS （2）管耗PT 在不计其他耗能元件所耗的功率时，管耗就是直流电源提供的功率与输出功率的差。每管管耗： * 河北工程大学 信电学院 电子技术基础 第五章　功率放大电路 5.1　功率放大电路的一般问题 5.2　乙类双电源互补对称功率 放大电路 5.3　甲乙类互补对称功率放大电路 5.1 功率放大电路的一般问题 # 功率放大电路与前面介绍的电压放大电路有本质上的区别吗？ 放大电路的实质，都是能量转换电路。因此从能量控制的观点看和电压放大电路没有本质的区别。 但两者所要完成的任务不同： （1）电压放大电路主要使得负载得到不失真的电压信号，主要讨论电压增益、输入和输出阻抗等。 （2）功率放大电路主要获得一定的不失真（或者失真较小）的输出功率，通常是在大信号状态下工作。 1、功率放大电路的特点 由于这类电路主要是提供输出功率，而且一般输出功率都比较大，所以与前面介绍的电路相比有以下特点： （1）输出功率是指交流功率。即：交变电压和交变电流的乘积。直流成分产生的功率不是输出功率。 （2）输出信号不仅电压幅值大，电流幅值也大。信号幅值大，则容易产生失真。所以我们讨论的交流功率是在输入为正弦波，输出波形基本不失真时定义的。分析时要注意这个特点。 （3）输出功率大，则消耗在电路内的能量和电源提供的能量也大。因此在分析时还要考虑效率问题。 （4）为了得到尽可能大的输出功率，三极管常常工作在极限状态：uCE最大时会接近U(BR)CE0,iC最大时可达到ICM，三极管的最大功耗可能接近PCM。因此在选择三极管时，要注意这些参数不能超过，还要考虑有必要的散热措施和过电流、过电压的保护措施。 （5）由于信号幅值大。在分析时已经不能用三极管小信号线性等效模型了，而是利用图解法。 2. 要解决的问题 提高效率 减小失真 管子的保护 提高输出功率 3. 提高效率的途径 降低静态功耗，即减小静态电流。 vi= 0 vi= V0sinωt 4. 三种工作状态 三极管根据正弦信号整个周期内的导通情况，可分为几个工作状态： 乙类：导通角等于180° 甲类：一个周期内均导通 甲乙类：导通角大于180° 由一对NPN、PNP特性相同的互补三极管组成，采用正、负双电源供电。这种电路也称为OCL互补功率放大电路。 1. 电路组成 2. 工作原理 两个三极管在信号正、负半周轮流导通，使负载得到一个完整的波形。 5.2 乙类双电源互补对称功率放大电路 (１)输出功率： 负载RL取得的功率就是功放电路的输出功率，用Po表示，它是负载两端交流电压的有效值和交流电流有效值的乘积，用Uom和Iom分别表示交流电流和交流电压输出幅值，则： 当Uom＝VCC，忽略UCES时，可获得最大功率: 3. 分析计算 （3）电源供给的功率PV （4）效率? 当 当输出电压幅值达到最大，即： 时 4. 最大管耗和最大输出功率的关系 输入信号较小时，输出功率较小，管耗也较小； 是否：输入信号越大，输出功率也越大，管耗就越大呢？ 由前面可知，管耗PT是输出电压幅值的函数，因此，可以利用求极值的方法求解。 5、功率管的选择： 由以上分析可知，增大输入信号或者提高电源电压，均能增大输出功率，但是受到功率管极限参数的限制。 根据乙类工作状态及理想条件，管子的极限参数可以分别按照下式选取： （1）集电极功耗PCM （3）集电极电流ICM （2）集电极电压V(BR)CEO 5.3 甲乙类互补对称功率放大电路 乙类互补对称电路存在的问题 输入信号很小时，达不到三极管的开启电压，三极管不导电。因此在正、负半周交替过零处会出现一些非线性失真，这个失真称为交越失真。 给三极管稍加一点偏置，使之工作在甲乙类。 5.3.1 甲乙类双电源互补对称电路 1. 静态偏置 T3组成前置放大电路，T1和T2组成互补输出级。 假设T3已有合适 的静态工作点 静态时，在D1和D2上产生的压降为T1和T2提供了一个适当的偏压，使之处于微导通状态。 由于电路对称，静态时iC1=iC2，iL=0，vo=0. （1）当加上正弦输入电压vi时，在正半周，iC1逐渐增大, iC2逐渐减小，然后T2管截止。 （2）在负半周则相反， iC2逐渐增大， iC1逐渐减小，最后T1管截止。 可见，两管轮流导电的交替过程比较平滑，最终得到的iL和vO的波形更接近于理想的正弦波, 从而减小交越失真。 因此，利用T4管的VBE4基本为一个固定值，只要适当调整R1和R2的比值，就可以改变T1和T2的偏压。 R1、R2不变时，VCE也是定值，可看作是一个直流电源。 VBE倍增电路 利用VBE扩大