模电部分第5章(潘)功率放大器.ppt

第五章 功率放大器 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 5.2.2 参数计算(设信号为正弦量） 3.电源提供的直流功率PV ： 4．效率η 5.大功率三极管输出特性曲线的分区 5.3 甲乙类互补对称功率放大电路 乙类放大的的交越失真 5.3.1甲乙类双电源互补对称功放电路 5.3.2 单电源互补功率放大电路 带自举的单电源互补对称电路 采用复合管的互补功率放大电路 5.4集成功率放大器 BTL互补功率放大电路 双通道功率放大电路 1、功率放大电路通常是在大信号状态下工作，是以输出较大功率为目的的放大电路。 1）输出功率尽可能大； 2）效率要高； 3）非线性要小； 4）考虑管子的散热问题。 需要特殊考虑的问题是： IC UCE O Q iC t O IC UCE O Q iC t O IC UCE O Q iC t O 2、晶体管的工作状态 甲类工作状态 晶体管在输入信号 的整个周期都导通 静态IC较大，波形好, 管耗大效率低。 乙类工作状态 晶体管只在输入信号 的半个周期内导通， 静态IC=0，波形严重失真, 管耗小效率高。 甲乙类工作状态 晶体管导通的时间大于半个周期，静态IC? 0，一般功放常采用。 ic1 ic2 动态分析： ui ? 0V时 T1截止，T2导通 ui 0V时 T1导通，T2截止 iL= ic1 ; ui -USC T1 T2 uo +USC RL iL iL=ic2 T1、T2只在半个周期内工作，称为互补对称电路。 静态分析： ui = 0V ? T1、T2均不工作 ? uo = 0V 5.2.1 电路组成及工作原理 由两个性能对称的NPN型和PNP型三极管构成两个对称的射极输出器对接而成。 当输入信号足够大，输出达到最大(不失真） 则负载（RL)上的电压和电流的最大幅值分别为： 1.输出功率 T1,T2工作在射极输 出器状态，AV≈1。 负载上得到的最大功率为： 每个电源中的电流为半个正弦波，其平均值为: 两个电源提供的总功率为： ?t ic1 单个电源提供的功率为： 当输出电压幅度达到最大，即Vom≈VCC时，则得电源供给的最大功率为： 2.三极管的管耗PT 对一只三极管: 当Vom = VCC 时效率最大，η=π/4 =78.5％。 在大功率三极管的输出特性中，除了与普通三极管一样分有放大区、饱和区、截止区外，从使用和安全角度还分有 三极管的极限工作区 过电流区是由最大允许集电极电流 确定的，超过此值，β将明显下降。 过电压区由c、e间的 击穿电压V(BR)CEO所决定。 过损耗区由集电极 功耗PCm所决定。 过流区 过压区 过损区 ui -USC T1 T2 uo +USC RL iL 死区电压 ui uo uo u′o ′ t t t t 交越失真：输入信号 ui在过零前后，输出信号出现的失真便为交越失真。 交越失真 给三极管稍加一点偏置，使之工作在甲乙类。 利用三极管恒压源提供偏置 利用二极管提供偏置电压 为更换好地和T1、T2两发射结电位配合，克服交越失真电路中的D1、D2两二极管可以用UBE电压倍增电路替代。 三极管恒压源原理说明（UBE电压倍增电路） B1 B2 + - B E R1 R2 U IB I 合理选择R1、R2大小，B1、 B2间便可得到 UBE 任意倍数的 电压。 图中B1、B2分别接T1、 T2的基极。假设I IB，则 ui 1、基本电路 ● 组成： T1、T2为互补对称电路 T3 构成前置放大级 C 为充电电容（并耦合输出信号） ● 工作原理： ui=0时： 调节R1R2使IC3为合适值，使UK=1/2UCC ui为负半周时，T1导通，C充电 ui为正半周时，T2导通，C放电 相当于甲乙类双电源互补对称电路VCC和VEE等于该电源的一半 T3的偏置接至K点,引入了负反馈，使UK稳定，且改善了动态性能 问题的提出： 为使输出信号大，在信号最大值时，希望T1、T2工作在接近饱和。但是K点电位的提高使IB1的增大受限制，减小了T1的动态范围。 解决方法： 加入R3 C3组成的自举电路 自举电路的工作原理： 时间常数R3C3足够大，U3C3接近不变，当K点的电位提高时, D点的电位也提高,使IB1的增大不受限制。 当输出功率较大时，输出级的推动级，即 末前级也应该是一个功率放大级。此时往往采 用复合管，复合管有四种形式。 复合管的极性由前面的一个三极管决定。由NPN-N