模拟电子技术_第7章功率放大电路_录课2改解读.pptx

Fundamental of Analog Electronic Circuit 主讲教师：刘广孚 中国石油大学(华东)信息与控制工程学院 模拟电子技术 第七章 功率放大电路 2 主要内容 概述 互补推挽功率放大电路 功率管的使用和保护 3 7.1 概述 功率放大器的用途和特点 功放提高效率的主要途径 4 7.1.1 功率放大器的用途和特点 模拟电子设备的四大部分如图： 把电能转换为其他形式的能量 为了获得大的输出功率，必须使 ： 1、输出信号电压大； 2、输出信号电流大； 3、放大电路的输出电阻与负载匹配。 高效率地向负载提供失真不大的额定功率，以驱动执行机构 把微弱的信号电压放大，是小信号放大器 信号源 5 对功放电路的要求 1、输出功率尽可能大 2、效率高 为获得大的功率输出，要求功放管的电压、电流都有足够大的输出幅度，因此管子通常在极限状态下工作。主要技术指标：最大输出功率Pom。 功率放大器的输出功率是由直流电源能量转换得到的。其转换能力称为效率，即 PT：耗散在管子集电极上的功率，称管耗 6 3、非线性失真小 4、功放管的散热问题 5、分析方法 由于功率放大器工作在大信号状态，不可避免要产生非线性失真。且输出功率越大，失真越大。实际中需在获得最大功率的同时，尽可能把非线性失真限制在允许的范围内。 功放管在极限运用时，uCE最大值 接近U（BR）CEO，iC最大值接近ICM ，Po接近PCM ，且有相当大功率消耗在集电结上，要考虑功放管的散热和保护问题。 在大信号下，小信号模型已不再适用，需采用图解分析法。 7 7.1.2 功放提高效率的主要途径 ? ? ?PT? 管子在信号一周期内导通时间越短，相应管耗越小，效率就越高。 在低频功放电路中，按管子集电极电流流通时间的不同可分为： 甲类放大 乙类放大 甲乙类放大 8 甲类：Q点设在放大区中部，整个信号周期内iC≥0 甲乙类：管子在静态时微导通，信号半周期以上iC≥0。 乙类：Q点设在截止区边缘，信号半周期内iC≥0。 ? 最低， ?≤50%。 失真最小。 ? 最高， ? 可接近78.5%。失真最大。 ? 略低于乙类。 9 7.2 互补推挽功率放大电路 乙类互补推挽放大电路 甲乙类互补推挽放大电路 单电源互补推挽放大电路 乙类和甲乙类放大的效率较高，但波形严重失真。为解决效率和失真的矛盾，需要在电路结构上采取措施。 10 7.2.1 乙类互补推挽放大电路 1、电路结构 T1为NPN管，与负载RL组成正向跟随ui的射极输出器； T2为PNP管，与负载RL组成反向跟随ui的射极输出器； 11 当输入信号ui = 0 时，Q ？ IC1= IC2= 0， UCE1=UCE2=VCC uo= 0 12 2、工作原理 当ui 处于正半周时，T1导通，T2截止，电流iC1通过负载RL。 当ui为负半周时，T2导通， T1截止，电流iC2通过负载RL。 T1、 T2轮流导通，在负载RL上合成一个完整的不失真波形。 利用两个特性对称的反型BJT互相补足的特点，完成推挽放大功能，故称双电源互补对称推挽功率放大器。 13 3、主要参数估算 设输入信号： ui=Uimsinωt 输出信号电压幅值： Uom? Uim 输出信号电流幅值： Iom= Icm 14 1）输出功率Po Uom ? Uim Iom= Icm 管子极限运用时， 2）直流电源供给的功率Pv 正、负电源在一周内轮流供电，故电源提供的总功率为： 管子极限运用时， 15 3）效率η 管子极限运用时， 4）管耗PT T1、T2在信号一周内轮流导通，则PT1=PT2。 乙类工作时，静态管耗为零 PT是Uom的二次函数。可用PT对Uom求导的办法求出其最大值： 16 当 时，PT取得最大值。 T1、T2在信号一周内轮流导通，则 PT1 = PT2 PT 17 5）功率管参数的选择 ?U(BR)CEO的选择 ?ICM的选择 ?PCM的选择 T1导通T2截止时，T2所承受的最大反压为 T1、T2的最大反压为 18 严格说，输入信号很小时，达不到三极管的开启电，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。 7.2.2 甲乙类互补推挽放大电路 19 1、交越失真问题 当输入信号ui为正弦波时， 输出信号在过零前后出现的 失真便为交越失真。 交越失真产生的原因 在于晶体管特性存在非线性， ui UT以前晶体管导通不好。 20 克服交越失真的措施 （1）电路中增加Ｒ１、Ｄ1、Ｄ２、R2支路 静态时，T1、T2两管发射结电位分别为二极管D1