第8章功率电子电路

1、8.1 低频功率放大电路低频功率放大电路 功率放大：以输出功率为重点，驱动负载。功率放大：以输出功率为重点，驱动负载。电压放大：不失真地增大输出信号电压幅度，以驱动功放。电压放大：不失真地增大输出信号电压幅度，以驱动功放。 功率放大器实质上也是能量转换电路，它的主要功率放大器实质上也是能量转换电路，它的主要特点就是工作在大信号状态下。特点就是工作在大信号状态下。1.预备知识预备知识 电压放大和功率放大有不同的特点及指标要求，在多级电压放大和功率放大有不同的特点及指标要求，在多级放大器中，电压放大器处于前置级和中间级，而功率放大器放大器中，电压放大器处于前置级和中间级，而功率放大器处在末级（也可

2、能包括末前级），以驱动负载。处在末级（也可能包括末前级），以驱动负载。（2 2）功率放大器的效率）功率放大器的效率和晶体管集电极效率和晶体管集电极效率c 2. 主要指标主要指标%o100UPP cU100%oPP 功率放大器在线性区能够向负载提供的功率放大器在线性区能够向负载提供的最大最大交流功率。交流功率。 工作在线性区。工作在线性区。op（1 1）输出功率）输出功率注意：注意： 提供的最大交流功率（管子充分利用或称尽限运用）。提供的最大交流功率（管子充分利用或称尽限运用）。 效率效率：放大器的输出信号功率：放大器的输出信号功率 与直流电源供给功率与直流电源供给功率 之比之比: :oPUP

3、：直流电源供给集电极和偏置电路等直流功率之和。：直流电源供给集电极和偏置电路等直流功率之和。UP 晶体管集电极效率晶体管集电极效率 ：输出功率：输出功率P Po o与电源供给集电极与电源供给集电极的直流功率的直流功率 之比之比: :UPc 直流电源供给功率直流电源供给功率 一部分变成了有用的输出信号，一部分变成了有用的输出信号，剩余的部分主要变成了晶体管的管耗剩余的部分主要变成了晶体管的管耗 ，即，即（3 3）非线性失真）非线性失真 由于功放工作在大信号状态下，所以很容易导致输出由于功放工作在大信号状态下，所以很容易导致输出信号产生非线性失真。要求功放产生的非线性失真尽可能小。信号产生非线性失

4、真。要求功放产生的非线性失真尽可能小。结论：结论： 功率放大器的任务是功率放大器的任务是: : 在确保晶体管安全运用情况下，在确保晶体管安全运用情况下，获得尽可能大的输出功率，尽可能高的效率和尽可能小的获得尽可能大的输出功率，尽可能高的效率和尽可能小的非线性失真。非线性失真。UPcP 180 导通角导通角 90 导通角导通角功率放大器根据功放管的导通时间的长短进行分类。功率放大器根据功放管的导通时间的长短进行分类。（1）甲类（）甲类（A类）工作状态类）工作状态 在输入信号的整个周期内晶体管在输入信号的整个周期内晶体管都是导通的。都是导通的。（2）乙类（）乙类（B类）工作状态类）工作状态 在输入

5、信号的半个周期内晶体管在输入信号的半个周期内晶体管导通。导通。18090（3）甲乙类（）甲乙类（AB类）工作状态类）工作状态 是介于甲类和乙类之间的工作状态，晶体管导通的时间大于是介于甲类和乙类之间的工作状态，晶体管导通的时间大于半个周期，但小于一个周期。半个周期，但小于一个周期。（4）丙类（）丙类（C类）工作状态类）工作状态晶体管导通的时间小于半个周期。晶体管导通的时间小于半个周期。 90 属于有偏置直接放大电路属于有偏置直接放大电路 工作期间，所有电流全部通过放大管工作期间，所有电流全部通过放大管 电路自身功耗大，效率低电路自身功耗大，效率低 一般采用共发射极电路。一般采用共发射极电路。

6、PT = VceIcQ Ps = VceIc 7-3 交流功率放大电路 VCCRb2CRbRcCRLQVceiCiCVce = ( Ps -PT ) / Ps 没有静态工作点没有静态工作点 电路自身功率损耗比较低电路自身功率损耗比较低 交流放大时存在很大的失真交流放大时存在很大的失真 一般采用共集电极电路（发射极输出电路）一般采用共集电极电路（发射极输出电路） PT=VecIcQ Ps=VecIc 推挽放大器推挽放大器7-3 交流功率放大电路 VCCRLvivovceQvceicic = ( Ps -PT ) / Ps 1.1.电路结构电路结构 （1 1） 和和 是一对对是一对对称的异型晶体管

7、；称的异型晶体管； （2 2） 和和 分别与分别与负载组成射极跟随器；负载组成射极跟随器； （3 3）采用）采用 两组电源两组电源供电。供电。 两管交替工作，一只在输入两管交替工作，一只在输入信号正半周导通，另一只在负半信号正半周导通，另一只在负半周导通，犹如一推一挽，在负载周导通，犹如一推一挽，在负载上合成完整的波形。上合成完整的波形。1VT2VT1VT2VTLRCCU 2. 工作原理工作原理21EELiiiCCULCCRULCCRUA2. 输出功率输出功率LomaxCCRUP2222cemcmoUIP cemcmUI21不考虑不考虑uCES时，输出功率是时，输出功率是AQO的面积，此时输出

8、功的面积，此时输出功率最大。率最大。两个晶体管的输出功率为两个晶体管的输出功率为 定义电压利用系数定义电压利用系数CCcem/UU222222121 LCCLCESCCLcemo)(RURuURUP时时当当1 即忽略晶体管的饱和压降即忽略晶体管的饱和压降结论：结论：oP 通常所指的输出功率通常所指的输出功率 是指在线是指在线性区得到的最大输出功率。性区得到的最大输出功率。实际输出功率与激励信号的大小有关。实际输出功率与激励信号的大小有关。op8.2 直流稳压电源8.2.1 单相桥式整流电路8.2.2 滤波电路8.2.3 串联型稳压电路第8章上页下页返回概述u1半导体直流电源的原理方框图半导体直

9、流电源的原理方框图电源变压器 整流电路滤波电路稳压电路u2uRuFuououFuRu2u1第8章上页下页返回ttttt00000u2D1D2D3D4RLu1+u0+u1在正半周时：在正半周时： D1、D3导通，导通，D2、D4截止截止8.2.1 8.2.1 单相桥式整流电路u2=2U2sint,第8章上页下页u2u0 （i0）ttU0=? I0=?UDRM=？思考： 返回u1在负半周时：在负半周时： D2、D4导通，导通，D1、D3截止截止D理想元件U0=0.9U2U0=0.9U2/RLUDRM=2 U200负载上得到的脉动电压：负载上得到的脉动电压：整流电压的平均值整流电流的平均值 二极管承

10、受的最高 反向电压:UDRM=?UDRM=2U2uoU0第8章上页下页返回t= 0.9U2U0RLI0 = 0.9U2RLID =12I0= 0.45U2RL=U222U0 =1 02U2sint dt0u2D1D2D3D4+RL二极管承受的最高反向电压：第8章上页下页返回UDRM=2 U2变压器二次侧的电流：i2U2RLI2 =1.11 IL 8.2.2 滤波电路滤波电路电容滤波单相半波整流滤波电路u2 =2U2sint第8章上页下页RL=RL0u2正半周上升段，D导通，C充电. u0 跟随 u2变化tttu2u0u0返回TrDu2u0RLCu1+u u2 2正半周下降段的开始，正半周下降段

11、的开始，D D仍导仍导通，通，u u0 0跟随跟随 u u2 2变化。变化。C C继续充电继续充电u2继续下降，u2uC ,D截止，C放电， u0按指数函数衰减 直到直到 u2上升到上升到 u0 ，D D再次导再次导通，进入下一周期通，进入下一周期000输出电压与负载的关系0.9U2电容滤波无电容滤波为了得到较为平直的输出电压：一般要求：RLC(35)T/2 T交流电源的周期U0 = U2 (半波）1.2U2 (全波）第8章上页下页返回(桥式整流桥式整流)tu0UDRM=2U2？tu000L滤波 RC滤波 LC滤波 型滤波RLLCRRLCRLLRLRLRCCCLC第8章上页下页其他形式的滤波电

12、路其他形式的滤波电路返回I0CUiR4UBE1UBE2UzUfR3R1RpR2T1T2RL+UO8.2.3 串联型稳压电路基准电压取样环节第8章上页下页1 1. .串联型稳压电路的工作原理串联型稳压电路的工作原理返回放大环节调整环节UCE1I0CUiR4UBE1UCE2UBE2UzUfR3R1RpR1 R2 R2T1T2RL+稳压原理：U0UBE2IB2IC2UCE2U0UCE1Ic1IB1UBE1第8章上页下页返回UO = Ui - UCE1URRRRRUP(22210Z + UBE2）串联型稳压电路其它形式思考 题：1.为了稳压,调整管应处于什么状态?2.最大输出电压U0max=?第8章上

13、页下页UiTI0U0UzDzUfR2R1R3+返回2. 集成稳压电路输出电压固定式两种稳压器：CW7800系列（输出正电压）CW7900系列（输出负电压）CW7800系列稳压器的外形管脚。输出电压有：5v、6V 、 8V、 12V 、15V、 18V、 24V。123第8章上页下页返回-CW7800UiCiCo123+-+U0固定输出的接法1 2 3 UiU0地CW7800集成稳压器的几种应用1. 提高输出电压CW7800CW79000.33F2.2F0.1F1F132-U0+U02. 正负电压同时输出第8章上页下页返回CW7805UiCiUzC0U0+3213211设：=10， +IcI2I

14、1=IR+IB=UBERR = 0.5，I2 = 1A 则：Ic=4A思考题：图示电路中U0=？3. 扩大输出电流扩大输出电流UBE = 0.3V第8章上页下页返回I0=I2+IC=5A。UiI3R1R2I0CW7805U0+_+IcUiRIRCiIBI1I2C0CW7800I0+_+_TU0U0=5+I0R2=5+5R1R2外形管脚1 2 3 1 2 3 调节输出输入调节输出输入CW117CW137CW117和 CW137系列稳压器输出电压可调的基本电路U0UiIR1R2I1 CW117+_+Ci312C0RLC第8章上页下页返回-CW117UiCiCo312+-+固定输出的接法Ro1.25VU0=1.25(1+R2R1)上页下页返回第8章030V连续可调稳压电源连续可调稳压电源220V35V6.3V2CZ12B4D2CP1050F/10VF/10VC220F/50VF/50