电子线路教学课件（全）.ppt

;第 一 章;1.1 概述 功率电子线路是采用功率电子器件实现能量变换和控制功能的电路。 功率电子线路分为功率放大电路和电源变换电路； 功率放大电路是在输入信号作用下,把直流能量转换成交流输出功率的放大电路； 电源转换电路是把电源能量进行特定方式转换的电路。;1.1.1 功率放大器; 按照功率管不同工作状态，分为甲类，乙类，甲乙类和丙类等。集电极效率甲类最低，丙类最高。;1.1.2 电源变换电路;1.1.3 功率器件;加散热器后的总电阻 Rth= R(th)jc+ R(th)cs＋ R(th)sa;二、二次击穿 集电极电压超过V(BR)CEO而引起的击穿，只要限制击穿电流，是可逆的。而如果不限制电流，可能出现集电极电压迅速减小，电流急剧增大的现象，这种由高压小电流迅速转移为低压大电流的现象就是二次击穿，而且不可逆。; 双扩散MOS管(Double-diffused MOSFET)，它可承受的电流高达数百安，电压高达几百伏，甚至上千伏。;绝缘栅双极型功率管（IGBT） 与双扩散MOS管相比， IGBT仅在高掺杂N+区与金属漏极之间插入一层高掺杂的P+区，与作为MOS管衬底的P+区之间夹着N区，形成两个PN结，构成PNP型晶体三极管，这个晶体三极管与MOS管共同组成组合管。;1.2 功率放大器的电路组成和工作特性;iC = ICQ+ ic = ICQ + Icmsinωt vCE = VCEQ + vce = VCEQ －Vcm sinωt ;1.2.2 甲类、乙类功率放大器的电路组成 及其功率性能 ;直流负载线是自vCE=VCC出发的垂直线EF 直流负载线与iB=IBQ交点即为静态工作点Q。 ;性能分析 iC = ICQ+Icmsinωt vCE = VCEQ-Vcmsinωt， Vcm=IcmRL′ 输出信号功率： 直流功率： PD= VCCICQ 集电极管耗： PC = = PD-Po 集电极效率：;PD一定时，要使输出信号功率最大，应使Q点正好在有效交流负载线的中点，即 Vcm = VCC-VCE(sat) ， Icm = ICQ-ICEO 。 若忽略VCE(sat），ICEO，则有 Vcm=VCC，Icm=ICQ ， Pomax=1/2 VCCICQ ，ηcmax =50% 。 当Q点选定后，在充分激励情况下，仅有一个交流负载值，能输出最大信号功率，其交流负载线的中点必定通过Q点。; vCEmax= 2VCCV (BR)CEO VCC V (BR)CEO/2 iCmax = 2ICQI CM ICQ I CM /2 PCmax= PDP CM 还应保证动态点不超过二次击穿限定的安全区。;二、乙类推挽功率放大电路; 两管配对，无信号时，截止，输出为0。加信号vi = Vimsinωt，两管轮流导通。正半周， T1导通， T2截止， iE1＝ iC1；负半周， T1截止，T2导通， iE2＝ iC2。负载RL的电流iL = iE1-iE2, 为完整的正弦波。 ; 假设T1和T2完全配对，ICEO和VBE(ON)均为零。管子导通时，交流负载为RL ，交流负载线为从电源出发，斜率为-1/RL的直线。管子截止时交流负载线为与横轴重合的水平线。;输入为正弦信号的推挽式乙类功放，在最大不失真条件下两管轮流导通，集电极电流在信号的不同半周为正弦波，另半周为零。 通过负载RL的电流 iL ＝ ic1-ic2= Icmsinωt 相应产生的电压 vL ＝ Vcmsinωt = RLIcmsinωt;负载功率： PL =Po = VcmIcm /2 电源提供的总功率： PD = PD1＋PD2 =2VCCIC0 = 2VCCIcm/π 令电源电压利用系数为： 集电极效率ηC＝Po /PD ＝(π/4)ξ 单管集电极功耗 PC1= PC2=(PD-PL ) /2 =(2ξ/π- /2)Pomax ξ=2/π≈0.636 PCmax ＝0.2Pomax ;注意：在乙类推挽功率放大器中，PC的最大值既不出现在ξ=