教学第8章集成功率放大器课件

计算机及信息工程学院(常州）江冰教授第8章功率放大电路计算机及信息工程学院(常州）第8章功率放大电路1本章主要内容8.1功率放大电路的一般问题8.3乙类双电源互补对称功率放大电路8.4甲乙类互补对称功率放大电路*8.5集成功率放大器8.2射极输出器——甲类放大的实例本章主要内容8.1功率放大电路的一般问题8.3乙类双28.1功率放大电路的一般问题2.功率放大电路提高效率的主要途径1.功率放大电路的特点及主要研究对象8.1功率放大电路的一般问题2.功率放大电路提高效率的31.功率放大电路的特点及主要研究对象(1)功率放大电路的主要特点功率放大电路是一种以输出较大功率为目的。要求同时输出较大的电压和电流。管子工作在接近极限状态。(2)要解决的问题提高效率减小失真管子的保护一般直接驱动负载，带载能力要强。1.功率放大电路的特点及主要研究对象(1)功率放大电路42.功率放大电路提高效率的主要途径降低静态功耗，即减小静态电流。四种工作状态根据正弦信号整个周期内三极管的导通情况划分乙类：导通角等于180°(c)甲类：一个周期内均导通(a)甲乙类：导通角大于180°(b)丙类：导通角小于180°(d)end(d)2.功率放大电路提高效率的主要途径降低静态功耗，即减小静58.2射极输出器——甲类放大的实例简化电路带电流源详图的电路图特点：(1)电压增益近似为1，电流增益很大，可获得较大的功率增益，输出电阻小，带负载能力强。(2)vI=vi+VI,管子导通角是180度,甲类.8.2射极输出器——甲类放大的实例简化电路带电流源详图的6输出电压与输入电压的关系设T1的饱和压VCES≈0.2V

vO正向振幅最大值vO负向振幅最大值若T1首先截止若T3首先出现饱和8.2射极输出器——输出电压振幅输出电压与输入电压的关系设T1的饱和压VCES≈0.2V78.2射极输出器——工作效率VI=0.6V当放大器的效率书386页,例8.2.1计算结果效率低end8.2射极输出器——工作效率VI=0.6V当放大器的效88.3乙类双电源互补对称功率放大电路8.3.2分析计算8.3.1电路组成8.3.3功率BJT的选择8.3乙类双电源互补对称功率放大电路8.3.2分析计98.3.1电路组成由一对NPN、PNP特性相同的互补三极管组成，采用正、负双电源供电。这种电路也称为OCL(P393)互补功率放大电路。1.电路组成2.工作原理两个三极管在信号正、负半周轮流导通，使负载得到一个完整的波形。8.3.1电路组成由一对NPN、PNP特性相103.图解表示3.图解表示111.最大不失真输出功率Pomax实际输出功率8.3.2分析计算忽略VCES时1.最大不失真输出功率Pomax实际输出功率8.3.2128.3.2分析计算单个管子在半个周期内的管耗输入正弦波时2.管耗PT两管管耗8.3.2分析计算单个管子在半个周期内的管耗2.管耗P133.电源供给的功率PV当4.效率当8.3.2分析计算3.电源供给的功率PV当4.效率当8.3.2分析计141.最大管耗和最大输出功率的关系因为8.3.3功率BJT的选择依据则≈0.6VCC具有最大管耗≈0.2Pom

选管依据之一1.最大管耗和最大输出功率的关系因为8.3.3功率BJ152.管子的最大反相压降V(BR)CEO8.3.3功率BJT的选择2.最大的集电极电流iCM

endV(BR)CEO>2Vcc阅读例8.3.1,作业8.3.32.管子的最大反相压降V(BR)CEO8.3.3功168.4甲乙类互补对称功率放大电路8.4.2甲乙类单电源互补对称电路8.4.1甲乙类双电源互补对称电路8.4甲乙类互补对称功率放大电路8.4.2甲乙类单电178.4.1甲乙类双电源互补对称电路乙类电路存在的问题8.4.1甲乙类双电源互补对称电路乙类电路存在的问题188.4.1甲乙类双电源互补对称电路(1)1.静态偏置D1,D2克服交越失真2.动态工作情况二极管等效为恒压模型设T3已有合适的静态工作点交流相当于短路8.4.1甲乙类双电源互补对称电路(1)1.静态偏置198.4.1甲乙类双电源互补对称电路(2)VBE4可认为是定值R1、R2不变时，VCE4也是定值，可看作是一个直流电源。8.4.1甲乙类双电源互补对称电路(2)VBE4可认为是208.4.2甲乙类单电源互补对称电路静态时，偏置电路使VK＝VC≈VCC/2（电容C充电达到稳态）。

end当有信号vi时负半周T1导通，有电流通过负载RL，同时向C充电正半周T2导通，则已充电的电容C通过负载RL放电。只要满足RLC>>T信，电容C就可充当原来的－VCC。8.4.2甲乙类单电源互补对称电路静态时，偏置电路使

e21注意：计算问题利用双电源公式，只要将公式中的Vcc用Vcc/2代替即可。8.4.2甲乙类单电源互补对称电路注意：计算问题8.4.2甲乙类单电源互补对称电路22功率器件安全使用问题图功率运算放大器OPA2544的外形图及管脚图(a)外形图；(b)管脚图8.5集成功率放大器功率器件安全使用问题图功率运算放大器OPA2544的外23管子的安全问题：——功率管最大工作电流必须小于最大允许电流ICM；——最大工作反压必须小于允许的击穿电压U(BR)CEO；——功率管的功耗要小于允许的最大功耗PCM管子的安全问题：24管子散热问题：普通功率管外壳较小,散热效果差,所以允许的耗散功率低。当加上散热片,输出功率可以提高很多。例如低频大功率管3AD6在不加散热片时,允许的最大功耗Pcm仅为1W,加了120mm×120mm×4mm的散热片后,其Pcm可达到10W。在实际功率放大电路中,为了提高输出信号功率,在功放管一般加有散热片。管子散热问题：普通功率管外壳较小,散热效果差,所以允许的258.5集成功率放大器8.5集成功率放大器261、功率放大器关注的主要问题（输出功率要大、效率要高、非线性失真要小、管子的安全和散热）2、四种类型的功率放大器（甲类、乙类、甲乙类、丙类）管子的导通角是多少？输出信号波形特点。3、乙类双电源互补对称功放电路形式/计算公式（Po，Pom，PTm，Pv）/例题5.2.1/4、乙类功放存在的问题：交越失真的概念，克服交越失真的措施5、甲乙类双电源互补对称功放电路形式，克服交越失真的作用？/计算公式（Po，Pom，PTm，Pv）与乙类双电源计算相同。6、甲乙类单电源互补对称功放电路形式，C的作用？/OTL和OCL名称含义？/计算公式（Po，Pom，PTm，Pv）与乙类双电源计算只相差用Vcc/2代替Vcc）/自举电路的优点？复习知识点1、功率放大器关注的主要问题（输出功率要大、效率要高、非线性27计算机及信息工程学院(常州）江冰教授第8章功率放大电路计算机及信息工程学院(常州）第8章功率放大电路28本章主要内容8.1功率放大电路的一般问题8.3乙类双电源互补对称功率放大电路8.4甲乙类互补对称功率放大电路*8.5集成功率放大器8.2射极输出器——甲类放大的实例本章主要内容8.1功率放大电路的一般问题8.3乙类双298.1功率放大电路的一般问题2.功率放大电路提高效率的主要途径1.功率放大电路的特点及主要研究对象8.1功率放大电路的一般问题2.功率放大电路提高效率的301.功率放大电路的特点及主要研究对象(1)功率放大电路的主要特点功率放大电路是一种以输出较大功率为目的。要求同时输出较大的电压和电流。管子工作在接近极限状态。(2)要解决的问题提高效率减小失真管子的保护一般直接驱动负载，带载能力要强。1.功率放大电路的特点及主要研究对象(1)功率放大电路312.功率放大电路提高效率的主要途径降低静态功耗，即减小静态电流。四种工作状态根据正弦信号整个周期内三极管的导通情况划分乙类：导通角等于180°(c)甲类：一个周期内均导通(a)甲乙类：导通角大于180°(b)丙类：导通角小于180°(d)end(d)2.功率放大电路提高效率的主要途径降低静态功耗，即减小静328.2射极输出器——甲类放大的实例简化电路带电流源详图的电路图特点：(1)电压增益近似为1，电流增益很大，可获得较大的功率增益，输出电阻小，带负载能力强。(2)vI=vi+VI,管子导通角是180度,甲类.8.2射极输出器——甲类放大的实例简化电路带电流源详图的33输出电压与输入电压的关系设T1的饱和压VCES≈0.2V

vO正向振幅最大值vO负向振幅最大值若T1首先截止若T3首先出现饱和8.2射极输出器——输出电压振幅输出电压与输入电压的关系设T1的饱和压VCES≈0.2V348.2射极输出器——工作效率VI=0.6V当放大器的效率书386页,例8.2.1计算结果效率低end8.2射极输出器——工作效率VI=0.6V当放大器的效358.3乙类双电源互补对称功率放大电路8.3.2分析计算8.3.1电路组成8.3.3功率BJT的选择8.3乙类双电源互补对称功率放大电路8.3.2分析计368.3.1电路组成由一对NPN、PNP特性相同的互补三极管组成，采用正、负双电源供电。这种电路也称为OCL(P393)互补功率放大电路。1.电路组成2.工作原理两个三极管在信号正、负半周轮流导通，使负载得到一个完整的波形。8.3.1电路组成由一对NPN、PNP特性相373.图解表示3.图解表示381.最大不失真输出功率Pomax实际输出功率8.3.2分析计算忽略VCES时1.最大不失真输出功率Pomax实际输出功率8.3.2398.3.2分析计算单个管子在半个周期内的管耗输入正弦波时2.管耗PT两管管耗8.3.2分析计算单个管子在半个周期内的管耗2.管耗P403.电源供给的功率PV当4.效率当8.3.2分析计算3.电源供给的功率PV当4.效率当8.3.2分析计411.最大管耗和最大输出功率的关系因为8.3.3功率BJT的选择依据则≈0.6VCC具有最大管耗≈0.2Pom

选管依据之一1.最大管耗和最大输出功率的关系因为8.3.3功率BJ422.管子的最大反相压降V(BR)CEO8.3.3功率BJT的选择2.最大的集电极电流iCM

endV(BR)CEO>2Vcc阅读例8.3.1,作业8.3.32.管子的最大反相压降V(BR)CEO8.3.3功438.4甲乙类互补对称功率放大电路8.4.2甲乙类单电源互补对称电路8.4.1甲乙类双电源互补对称电路8.4甲乙类互补对称功率放大电路8.4.2甲乙类单电448.4.1甲乙类双电源互补对称电路乙类电路存在的问题8.4.1甲乙类双电源互补对称电路乙类电路存在的问题458.4.1甲乙类双电源互补对称电路(1)1.静态偏置D1,D2克服交越失真2.动态工作情况二极管等效为恒压模型设T3已有合适的静态工作点交流相当于短路8.4.1甲乙类双电源互补对称电路(1)1.静态偏置468.4.1甲乙类双电源互补对称电路(2)VBE4可认为是定值R1、R2不变时，VCE4也是定值，可看作是一个直流电源。8.4.1甲乙类双电源互补对称电路(2)VBE4可认为是478.4.2甲乙类单电源互补对称电路静态时，偏置电路使VK＝VC≈VCC/2（电容C充电达到稳态）。

end当有信号vi时负半周T1导通，有电流通过负载RL，同时向C充电正半周T2导通，则已充电的电容C通过负载RL放电。只要满足RLC>>T信，电容C就可充当原来的－VCC。8.4.2甲乙类单电源互补对称电路静态时，偏置电路使

e48注意：计算问题利用双电源公式，只要将公式中的Vcc用Vcc/2代替即可。8.4.2甲乙类单电源互补对称电路注意：计算问题8.4.2甲乙类单电源互补对称电路49功率器件安全使用问题图功率运算放大器OPA2544的外形图及管脚图(a)外形图；(b)管脚图8.5集成功率放大器功率器件安全使用问题图功率运算放大器OPA2544的外50管子的安全问题：——功率管最大工作电流必须小于最大允许电流ICM；