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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? * §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！ * * *