9-功率放大电路2教程.ppt

第九章 功率放大电路;第九章 功率放大电路;§9.1 概述;能够向负载提供足够信号功率的放大电路称为功率放大电路，简称功放。; 不同之处在于：; 功率放大电路的特点;2. 对功率放大电路的要求;; 图17.01 三极管的四种工作状态; 1. 性能指标：输出功率和效率。 若已知Uom，则可得Pom。;;唯一的办法就是在电路结构上做文章，于是引出：;1. 变压器耦合功率放大电路;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;然后求出电源的平均功率，;一、输出功率;二、效率;3. 晶体管的极限参数;因此，选择晶体管时，其极限参数;讨论一：图示各电路属于哪种功放？;9.3 功率放大电路的安全运行;一、功放管的二次击穿; 晶体管在一次击穿后，集电极电流会骤然增大，若不加以限制，则晶体管的工作点变化到临界点A时，工作点将以毫秒甚至微秒级的高速度从A点到B点，此时电流猛增，而管压降却减小，如下图所示，称为“二次击穿”。晶体管经过二次击穿后，性能将明显下降，甚至造成永久性损坏。; IB不同时二次击穿的临界点不同，将它们连接起来，便得到二次击穿临界曲线，简称为 S／B曲线，如下图所示。;2、二次击穿是怎样产生的 产生二次击穿的原因至今尚不清楚。一般说来，二次击穿是一种与电流、电压、功率和结温都有关系的效应。它的物理过程多数人认为是由于流过晶体管结面的电流不均匀，造成结面局部高温（称为热斑），因而产生热击穿所致。这与晶体管的制造工艺有关。;3、如何防止二次击穿 晶体管的二次击穿特性对功率管，特别是外延型功率管，在运用性能的恶化和损坏方面起着重要影响。为了保证功率管安全工作，必须考虑二次击穿的因素。因此，功率管的安全工作区，不仅受集电极允许的最大电流ICM、集电极允许的最大电压V（BR）CE和集电极允许的最大功耗PCM所限制，而且还受二次击穿临界曲线所限制，其安全工作区如下图虚线内所示。显然，考虑了二次击穿以后，功率晶体管的安全工作范围变小了。 ; 从二次击穿产生的过程可知，防止晶体管的一次击穿，并限制其集电极电流，就可避免二次击穿。;二、功放管的散热问题;二、功放管的散热问题; 可见，热阻尼是传递单位功率时所产生的温差，单位为℃／W。RT愈大，表明相同温差下能够散发的热能愈小。换言之， RT愈大，表明同样的功耗下结温愈高。可见，热阻是衡量晶体管散热能力的一个重要参数。;2、热阻的估算 以晶体管为例，管芯（J）向环境（A）散热的途径有两条：管芯（J）到外壳（C），再经外壳到环境；或者管芯（ J ）到外壳（C），再经散热片（S）到环境。即J→C → A或J → C → S → A，如下图所示。; 设J~C间热阻为RjC ，C~A间热阻为RCa ，C~S间热阻为RCS ，S~A间热阻为Rsa ，则反映晶体管散热情况的热阻模型如下图所示。; 不同型号的管子RjC不同，如 3AD30的RjC为 1℃/W，而 3DG7的RjC却大于150℃／W，可见其差别很大。 RCa与外壳所用材料和几何尺寸有关，如大功率管3AD30的RCa为 30 oC／W，而小功率管 3DG7的RCa为 150℃／W。 上式中RCS既取决于晶体管和散热器之间是否加绝缘层（如聚乙烯薄膜、0.05～0.lmm的云母片），又取决于二者之间的接触面积和压紧程度。 RSa与散热器所用材料及其表面积大小、厚薄、颜色，和散热片的安装位置等因素紧密相关。;3、功放管的散热器 两种散热器如下图所示。; 经验表明，当散热器垂直或水平放置时，有利于通风，故散热效果较好。 散热器表面钝化涂黑，有利于热辐射，从而可以减小热阻。 在产品手册中给出的最大集电极耗散功率是在指定散热器（材料、尺寸等）及一定环境温度下的允许值；若改善散热条件，如加大散热器、用电风扇强制风冷，则可获得更大一些的耗散功率。;§9.4 集成功率放大电路;一、集成功率放大电路分析; 与通用型集成运放相类似，它是一个三级放大电路，如点划线所划分。; 第一级为差分放大电路，T1和T3 、 T2和T4分别构成复合管，作为差分放大电路的放大管； T5和T6组成镜像电流源作为T1和T2的有源负载；信号从T3和T4管的基极输入，从T2管的集电极输出，为双端输入单端输出差分电路。 根据第三章关于镜像电流源作为差分放大电路有源负载的分析可知，它可使单端输出电路的增益近似等于双端输出电路的增