高频电子线路第一PPT

1、关于高频电子线路第一第一张，PPT共十八页，创作于2022年6月第 1 章 功率电子线路1.1功率电子线路概述1.1.1功率放大器1.1.2电源变换电路1.1.3功率器件第二张，PPT共十八页，创作于2022年6月1.1功率电子线路概述 作用：高效地实现能量变换和控制。 种类： (1)功率放大电路特点：放大用途：通信、音像等电子设备。 (2)电源变换电路特点：能量变换用途：电源设备、电子系统、工业控制等。第三张，PPT共十八页，创作于2022年6月1.1.1功率放大器特点：工作在大信号状态。一、功率放大器的性能要求 安全。输出功率大，管子在极限条件下运用。 高效率。 C 集电极效率(Colle

2、ctor Efficiency) Po 输出信号功率 ；PD 电源提供的功率； PC 管耗 (Power Dissipation)/集电极耗散功率； Po 一定，C 越高，PD 越小 PC 小， 既可选 PCM 小的管子，以降低费用，也节省能源。 失真小。第四张，PPT共十八页，创作于2022年6月尽管功率增益也是重要的性能指标，但安全、高效和小失真更重要，前者可以通过增加前置级祢补。 二、功率管的运用特点1功率管的运用状态根据功率管在一个信号周期内导通时间的不同，功率管运用状态可分为甲类、乙类、甲乙类、丙类等多种。 甲类：功率管在一个周期内导通 ，c = 。 乙类：功率管仅在半个周期内导通，

3、c = /2。 甲乙类：管子在大于半个周期小于一个周期内导通， /2 c 。 丙类：功率管在小于半个周期内导通，c /2。 功率管运用状态通常靠选择静态工作点来实现。功率管的运用状态第五张，PPT共十八页，创作于2022年6月根据下列曲线说出功率管的应用状态：图 111各种运用状态下的输出电流波形2不同运用状态下的 C管子的运用状态不同，相应的 Cmax 也不同。 减小 PC 可提高 C。 第六张，PPT共十八页，创作于2022年6月假设集电极瞬时电流和电压分别为 iC 和 vCE，则 PC 为 讨论：若减少 PC，则要减少 iC vCE 方法 1：由甲类 甲乙类 乙类 丙类，即减小管子在信号

4、周期内的导通(增大 iC = 0)的时间。 方法 2：管子运用于开关状态(又称丁类)，即一周期内半饱和半截止。饱和时，vCE VCE (sat) 很小 PC 很小；截止时，iC 很小，iC vCE 也很小 PC 很小。 总之：为提高 C，管应用状态可取乙类、丙类或丁类。但集电极电流波形失真严重，电路需采取特定措施(见 1.2 节)。第七张，PPT共十八页，创作于2022年6月1.1.2电源变换电路按变换方式不同： (1)整流器(Rectifier)：交流电-直流电。应用：电子设备供电。 (2)直流-直流变换器(DC-DC Converter)：直流电-直流电。应用：开关电源。 (3)逆变器(I

5、nverter)：直流电-交流电。应用：不间断电源。 (4) 交流-交流变换器(AC-AC Converter)：交流电-交流电。应用：调压器、变频电源等。 第八张，PPT共十八页，创作于2022年6月1.1.3功率器件功率管的种类：(1)双极型功率晶体管(2)功率 MOS 管(3)绝缘栅双极型功率管 功率管是功率放大电路的关键器件，为保证安全工作，需了解其极限参数及安全工作区。 以双极型功率管为例，安全工作区受如下极限参数限制： 最大允许管耗 PCM。与散热条件密切相关。 基极开路集 - 射反向击穿电压 V(BR)CEO 。 集电极最大允许电流 ICM 。以上参数与功率管的结构、工艺参数、封

6、装形式有关。第九张，PPT共十八页，创作于2022年6月一、功率管散热和相应的 PCM 管耗 PC 主要消耗在集电结上，使结温升高。若集电极的散热条件良好，集电结上的热量很容易散发到周围空气中去，则集电结就会在某一较低温度上达到热平衡，此时集电结上产生的热量等于散发到空气中的热量。反之，散热条件不好，集电结就会在更高的温度上达到热平衡，甚至产生热崩而烧坏管子。 热崩(Thermal Runaway)： 集电结结温(Tj) iC PC Tj 如此反复，直至 Tj TjM(集电结最高允许温度)而导致管子被烧坏的一种恶性循环现象。提高 PCM 的办法：第十张，PPT共十八页，创作于2022年6月图

7、114(a)、(b) 功率管底座上加装散热器 (c) 相应的热等效电路 管子集电极直接固定在金属底座上。 金属底座与管壳相连。 金属底座还加装金属散热器。第十一张，PPT共十八页，创作于2022年6月各种散热片第十二张，PPT共十八页，创作于2022年6月各种功率晶体管第十三张，PPT共十八页，创作于2022年6月 热传导过程T2 为热源温度，T1 为空气温度，P 为传输的热功率，Rth 为热阻，单位 /W当热源产生热量时，热源温度 T2 上升，向外部传输热量，若产生的热量和传输的热量相等，达到热平衡。T2 不再变化。晶体管的热量传递RjcRcsPcRCaRsaTjTa第十四张，PPT共十八页

8、，创作于2022年6月因为R(th)cs + R(th)sa R(th)ca 所以Rth R(th)jc + R(th)cs + R(th)ca 晶体管手册中给出的 PCM 是在指定散热器尺寸和环境温度(Ta = 25)时给出的数据。具体数值可由下式确定第十五张，PPT共十八页，创作于2022年6月二、二次击穿除 PCM、ICM 和V(BR)CEO 满足安全工作条件外，要保证功率管安全工作，还要求不发生二次击穿。 二次击穿(Secondary Breakdown)：当集 - 射反向电压超过 V(BR)CEO 时，会引起击穿，但只要外电路限制击穿后的电流，管子就不会损坏，待集电极电压小于 V(BR)CEO 后，管子可恢复正常工作。如果发生上述击穿，电流不加限制，就会出现集电极电压迅速减小，集电极电流迅速增大的现象，即为二次击穿。 后果：过热点的晶体熔化，集 - 射间形成低阻通道，引起vCE下降，iC 剧增，损坏功率管，且不可逆。 发生条件：它在