第二十六讲功率放大电路

1、第九章第九章 功率放大电路功率放大电路 9.1.1 功率放大电路的特点功率放大电路的特点 一、主要技术指标一、主要技术指标 要使要使Po大大Uo、Io均应大均应大 VomPP 直流电源提供的功率包括负载得到的功率直流电源提供的功率包括负载得到的功率和和T1,T2管消耗的功率两部分。管消耗的功率两部分。VoTPPP 当输出电压幅度达到最大，则得电源供给的最大功率为：maxVP4 4效率效率oVPP 二、功率放大电路中的晶体管二、功率放大电路中的晶体管根据极限参数选择晶体管。根据极限参数选择晶体管。 三、功率放大电路的分析方法三、功率放大电路的分析方法对功放的要求：对功放的要求： 9.1.2 功率

2、放大电路的组成功率放大电路的组成因大信号作用，故应采用图解法。因大信号作用，故应采用图解法。在功放中，晶体管通过的最大在功放中，晶体管通过的最大集电极或射极电流接近最大集集电极或射极电流接近最大集电极电流，承受的最大管压降电极电流，承受的最大管压降接近接近c-e反向击穿电压，消耗的反向击穿电压，消耗的最大功率接近集电极最大耗散最大功率接近集电极最大耗散功率。称为工作在尽限状态。功率。称为工作在尽限状态。在电源电压一定的情况下在电源电压一定的情况下对功率放大电路的要求对功率放大电路的要求（1）在电源电压一定的情况下，最大不失真输出电压最）在电源电压一定的情况下，最大不失真输出电压最大，即输出功率

3、尽可能大。大，即输出功率尽可能大。（2）效率尽可能高，因而电路损耗的直流功率尽可能小，）效率尽可能高，因而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静态时功放管的集电极电流近似为0。 一、为什么共射放大电路不宜用作功率放大电路一、为什么共射放大电路不宜用作功率放大电路静态时（不计静态时（不计IBQ）电源提供的直流功率：电源提供的直流功率：矩形矩形ABCO的面积的面积RC的功耗的功耗C2RIPCQRc 矩形矩形QBCD的面积的面积动态时（动态时（ui为正弦波）为正弦波）电源提供的直流功率：电源提供的直流功率：RL可能获得的最大功率可能获得的最大功率)(212LCQCQL2CQom

4、RIIRIP 缺点缺点对功率放大电路的要求对功率放大电路的要求（1）在电源电压一定的情况下，最大不失真输出电压最）在电源电压一定的情况下，最大不失真输出电压最大，即输出功率尽可能大。大，即输出功率尽可能大。（2）效率尽可能高，因而电路损耗的直流功率尽可能小，）效率尽可能高，因而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静态时功放管的集电极电流近似为0。 二、变压器耦合功率放大电路二、变压器耦合功率放大电路 1. 变压器耦合单管功率放大电路变压器耦合单管功率放大电路 若不计基极回路损耗，则若不计基极回路损耗，则 电源提供的功率电源提供的功率 从变压器原边向负载方向看进去的交流等效

5、电阻从变压器原边向负载方向看进去的交流等效电阻L221LRNNR 最大输出功率最大输出功率CQCCCQCCom2122IVIVP QAB的面积的面积电路的最大效率电路的最大效率%50/Vom PP 缺点缺点改进办法：改进办法：静态时，使晶体管截止（静态时，使晶体管截止（PV=0） 信号的正半周信号的正半周T1导通、导通、T2截止；负半周截止；负半周T2导通、导通、T1截止。截止。 两只管子交替工作，称为两只管子交替工作，称为“ 推挽推挽 ”。则负载上可获得正弦。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。波。输入信号越大，电源提供的功率也越大。2CESCComUVUiBBEu0

6、2. 变压器耦合乙类推挽功放变压器耦合乙类推挽功放 （1）电路组成）电路组成“推挽推挽”工作方式：同类型两只晶体管在电路中交替导通的方式。工作方式：同类型两只晶体管在电路中交替导通的方式。2ci（1 1）甲类方式：晶体管在信号的整个周期内均处于导通状态）甲类方式：晶体管在信号的整个周期内均处于导通状态（2 2）乙类方式：晶体管仅在信号的半个周期处于导通状态）乙类方式：晶体管仅在信号的半个周期处于导通状态（3 3）甲乙类方式：晶体管在信号的多半个周期处于导通状态）甲乙类方式：晶体管在信号的多半个周期处于导通状态晶体管的工作方式晶体管的工作方式 晶体管的工作状态晶体管的工作状态a. 甲类状态甲类状

7、态b. 乙类状态乙类状态c. 甲乙类状态甲乙类状态 三、无输出变压器的功放（三、无输出变压器的功放（OTL电路）电路） 1. 电路组成电路组成 2. 工作原理工作原理 （1）静态时）静态时 （2）ui为正半周时为正半周时uoui （3）ui为负半周时为负半周时uoui 要求：要求：C越大越好，但越大越好，但C又不能过大（又不能过大（C为电解电容）为电解电容） 2)2(CESCComUVUC 足够大，才能认为其对足够大，才能认为其对交流信号相当于短路。交流信号相当于短路。OTL电路低频特性差。电路低频特性差。第六章 功率放大电路1.采用一个电源的互补推挽电路采用一个电源的互补推挽电路 单电源互补

8、推挽电路单电源互补推挽电路无输出电容的功放（无输出电容的功放（OCL电路）电路）+VCCRLT2uoT3.-+T1RC1Re-ui+.R2R1.+CKb2b3.Ce+. . .C1+.输入电压的正半周：输入电压的正半周： VCCT1RL地地输入电压的负半周：输入电压的负半周： 地地RL T2 VCC两只管子交替导通，两路电源交替供电，双向跟随。两只管子交替导通，两路电源交替供电，双向跟随。2CESCComUVU静态时，静态时，UEQ UBQ0。 四、无输出电容的功放（四、无输出电容的功放（OCL电路）电路） 互补工作方式互补工作方式输入电压的正半周：输入电压的正半周：VCC T1 RL T4地

9、地输入电压的负半周：输入电压的负半周：VCC T2 RL T3地地22CESCComUVU是双端输入、双端输是双端输入、双端输出形式，输入信号、负出形式，输入信号、负载电阻均无接地点。载电阻均无接地点。管子多，损耗大，使管子多，损耗大，使效率低。效率低。 五、桥式推挽功率放大电路（五、桥式推挽功率放大电路（BTL电路）电路）几种几种电路的比较电路的比较 单电源供电，单电源供电，笨重，效率笨重，效率低，低频特性差。低，低频特性差。单电源供电，单电源供电，低频特性差。低频特性差。双电源供电，双电源供电，效率高，低频特性好。效率高，低频特性好。单电源供电，单电源供电，低频特性好；双端输入低频特性好；

10、双端输入双端输出。双端输出。1.1.功率放大电路的种类？功率放大电路的种类？消除失真的方法：消除失真的方法：设置合适的静态工作点。设置合适的静态工作点。交越失真交越失真思考：思考：OCL电路存在什么问题？电路存在什么问题？如何消除交越失真？如何消除交越失真？onU2.2.图示电路是什么电路？图示电路是什么电路？UBEQ=?9.2.1 OCL9.2.1 OCL电路的组成及工作原理电路的组成及工作原理1.1.电路组成电路组成2.2.工作原理工作原理A1B2B静态时静态时：U UCEQCEQ=?=?CCCEQVU 静态时静态时：0e2e1L iiionB1UU onB2UU ，0EA UUT1 T2

11、 微导通，工作在甲乙类状态微导通，工作在甲乙类状态0o u2D1D2B1.B1UUUUR 动态时动态时：时：时：当当0 iu01 LeoRiuT1 导通，导通， T2截止截止时：时：当当0 iu02 LeoRiuT1截止，截止， T2导导通通1B2BAiBBuuu 21iouu B2U，B1U，9.29.2.2.2 OCLOCL电路的输出电路的输出功率及效率功率及效率1.1.最大输出电压有效值最大输出电压有效值2CESCComUVU 求解输出功率和效率的方法求解输出功率和效率的方法: :LomomRUP2 然后求出电源的平均功率：然后求出电源的平均功率：CCC(AV)VVIP 效率效率VomP

12、P 在已知在已知R RL L的情况下，先求出的情况下，先求出U Uomom，则，则OCLOCL电路的图解分析电路的图解分析输出电压的最大值：输出电压的最大值：CESCCOMUVU 输出电压的最大有效值：输出电压的最大有效值：2CESCComUVU LCESCComRUVRUPLom2)(22 2、最大输出功率、最大输出功率3、电源提供的功率：、电源提供的功率：LCESCCCCVRUVVP)(2 2CCCESVCC 0LCCCCCESL12.sin d 2()2 VUPt VtRVVURLCESCCLoLcRtUVRuii sin)(CCCESCC VUV 44、效率效率当饱和管压降忽略不计时：

13、当饱和管压降忽略不计时：%5 .78422222 LCCVCCLOmRVPRVRUPLomLCESCComRUVP2)(2 CCCESCC VUV 4LCESCCCCVRUVVP)(2 OCLOCL电路的输出电路的输出功率及效率功率及效率：第六章 功率放大电路设输入信号 tsinimiUu输出信号的电压幅值和电流幅值分别为 Uom和Iom 输出功率PoL2cemcmcemomomooo212121RUIUIUIUPL2CCL2cem(max)omax221RVRUP直流电源供给功率 tdtIVtiVP0cmCC1C20CCVsin1)(d212LcemcmCC22RVUIVCCL2CCmaxV

14、2RVP第六章 功率放大电路效率和管耗PTCCcemLCCcemL2cemVo4221VURVURUPP%5 .7844CCCmaxVVC)(d21C120CE1T1tiuP)(dsin)sin(21cm0cemCCttItUV)(dsin)sin(21Lcem0cemCCttRUtUV412cemcemCCLUUVR412omomCCLUUVR9.2.3、OCL电路中电路中晶体管的选择晶体管的选择一、最大管压降一、最大管压降CCCESCCecCE1max2122)(VUVUVVUUuTTCESCCCC 导通时管压降为：导通时管压降为：截止、截止、CCCECEO(BR)VuU2max CE2m

15、axCCOMCCCES2uVUVULCCmaxCCMRViI 二、集电极最大电流二、集电极最大电流LCESCCLommaxLCmaxRUVRUII PT对对UOM求导，并令其为求导，并令其为0，可得，可得：CCCCOM VVU6 . 02 在输出功率最大时，因管压降在输出功率最大时，因管压降最小，故管子损耗不大；输出功最小，故管子损耗不大；输出功率最小时，因集电极电流最小，率最小时，因集电极电流最小，故管子损耗也不大。故管子损耗也不大。管子功耗与输出电压峰值的关系为管子功耗与输出电压峰值的关系为LTmax RVPCC22 。，则，则若若omomTmaxL2CComCES2PPPRVPU2 .

16、0202 将将UOM代入代入PT的表达式，可得的表达式，可得ttRUtUVP d (LOM OMCCT sin)sin210)4(12OMOMCCLUUVR 返回9ceuci三、集电极最大功耗三、集电极最大功耗LTmax RVPCC22 omomTmaxPPP2 . 022 忽略管压降时：忽略管压降时：【推导】LCCTCMCCCECEO(BR)LCCCCMRVPPVuURViI22 . 022maxmaxmax 对于对于OCL电路，选电路，选择晶体管时，其极择晶体管时，其极限参数：限参数：例：例：9.2.1 9.2.2小结：小结： 一、一、OCL电路的组成及其工作原理电路的组成及其工作原理LC

17、ESCComRUVP2)(2 CCCESCC VUV 4omCMCCCEO(BR)LCCCM2 . 02PPVURVI 三、三、 OCL电路中晶体管的选择电路中晶体管的选择二、二、 OCL电路的输出功率及效率电路的输出功率及效率采用复合管的互补功率放大电路当输出功率较大时，输出级的推动级，即当输出功率较大时，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。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-NPN或PNP-PNP复合而成一般称为达林顿管。集成功率放大器集成功率放大器广泛用于音响

18、、电视和小电机的驱动方面。集成功放是在集成运算放大器的电压互补输出级后，加入互补功率输出级而构成的。大多数集成功率放大器实际上也就是一个具有直接耦合特点的运算放大器。它的使用方法原则上与集成运算放大器相同。集成功放使用时不能超过规定的极限参数，极限参数主要有功耗和最大允许电源电压。集成功放要加有足够大的散热器，保证在额定功耗下温度不超过允许值。集成功放一般允许加上较高的工作电压，但许多集成功放可以在低电压下工作，适用于无交流供电的场合，此时集成功放电源电流较大，非线性失真也较大。第六章 功率放大电路6.3 集成功率放大器集成功率放大器1. LM386通用型集成功率放大电路通用型集成功率放大电路T8.T9T10T4T3T6T5T2T1D1D2T75