第八章功率放大电路(2-8)

第九章功率放大电路

了解放大电路消耗功率、将直流电源能量转换为信号输出(交流)功率的作用；了解放大电路提高能量转换效率的途径，及各类功率放大电路的效率特点；

重点掌握互补对称推挽乙类功放电路的组成、工作原理和分析计算，以及功放管的参数选择。

1/219.1

功率放大电路的一般问题9.1.1功放电路的特点和要求1、大信号状态工作要输出足够大的功率，要求功率管上的电压和电流都要足够大；用正弦波信号表示为2、非线性失真问题大信号工作致非线性失真，线性放大要求非线性失真小；3、转换效率问题大信号放大，功放管及电路功耗大，要求转换效率高；4、功放管安全问题功放管接近极限参数工作，必须保证正常工作不损坏。2/219.1

功率放大电路的一般问题9.1.1功放电路的特点和要求3/21大信号状态非线性失真转换效率安全工作图解分析法极限参数的选择电路工作状态低低高高9.1

功率放大电路的一般问题9.1.2功放电路的工作状态根据静态工作点Q的设置不同，引起功放管的导通状态不同，将功放电路的工作状态分类：1、A(甲)类工作状态：

360°导通角2、B(乙)类工作状态：

180°导通角3、C(丙)类工作状态：

小于180°导通角AB类工作状态：

略大于180°导通角4/21iCuBEiCtOQQQ9.1

功率放大电路的一般问题9.1.3A类功放电路的转换效率大信号状态下，|uCE|>>|uBE|，且iC>>iB，功放管的功耗几乎都在集电结上。设iB=IBQ+Ibmsinωt，则iC=ICQ+Icmsinωt1、电源提供功率2、功放管消耗功率(管耗)5/21iCRCUCCiB+-uCE+uBE-9.1

功率放大电路的一般问题1、电源提供功率2、功放管消耗功率3、集电极负载电阻RC上消耗功率小结：(1)PE≡PC+PL，且A类功放电源提供功率与信号无关；(2)负载获得的信号功率是功放管功耗转移过来的；(3)信号功率最大时，功放管功耗最小。6/21RCUCCiBiC+-uCE+uBE-9.1

功率放大电路的一般问题1、电源提供功率2、功放管消耗功率3、负载消耗功率最大信号功率时：(忽略饱和压降)Ucm=UCEQ=UCC/2，Icm=ICQ故效率：7/21RCUCCiBiC+-uCE+uBE-UCCUCEQICQICMUCEO(BR)PCMuCEOiCQ9.1

功率放大电路的一般问题9.1.4功放电路提高转换效率的途径1、消除负载上的直流功耗；例如，变压器耦合输出功放，静态时UCEQ=UCC，所以2、减小功放管上的静态功耗。静态时ICQ=0，B(乙)类工作状态，或导通角≤180°。8/21RLUCCiBiC+-uCE+uBE-uCE2UCCOUCEQICQICMPCMUCC直流负载线UCEO(BR)Q9.2

互补对称B(乙)类功率放大电路9.2.1乙类推挽功率放大电路一、变压器耦合输出

T1、T2为同型三极管，分别由中心抽头变压器的两个绕组电压极性控制导通。二、互补对称射极输出

T1、T2为异型互补三极管，由同一电压直接激励。9/21uCE12UCCOiC1UCCOiC2T1T2uCE22UCCRLUCCui●●●●●●T1T2uoiC1iC2ui1ui2T1T2iC1iC2RLuiUCC-UCCuo特点：乙类工作状态，静态功耗为零；半周轮流导通。Q9.2

互补对称B(乙)类功率放大电路

10/21uCE12UCCOiC1UCCOiC2T1T2uCE22UCCOiC1iC1iC2iC2uBE1uBE2OttttOOuiuo9.2

互补对称B(乙)类功率放大电路9.2.2B(乙)类互补对称射极输出功率放大电路(OCL)一、电路组成及工作原理电路组成：互补：T1、T2异型管特性一致；对称：R1=R2，D1、D2特性一致，

UCEQ1=UCEQ2，ICQ1=ICQ2，

ui=0时，uo=0。工作原理：正弦波输入时，T1、T2管轮流半周导通射极输出，在负载RL上合成完整正弦波；D1、D2提供预导通偏压减小交叉失真，R1、R2为偏置电阻，RL负载电阻。11/21T1T2iC1iC2RLuiUCC-UCCuoR2R1D1D29.2

互补对称B(乙)类功率放大电路二、电路功率分析计算1、输出功率最大输出功率：Uom=UCC-UCE(sat)≈UCC2、电源提供功率单个电源：两个电源：最大提供功率：12/21T1T2iC1iC2RLuiUCC-UCCuoR2R1D1D2最小功率：Uom=0时9.2

互补对称B(乙)类功率放大电路3、效率4、管耗

令得出时，最大管耗：13/21静态时，Uom=0，管耗为零；(单管)9.2

互补对称B(乙)类功率放大电路三、选择功率管例如，已知Pom和RL，则1、确定UCC；由可得2、选择每个功放管允许的最大管耗；3、功放管的最大耐压(击穿电压)；4、功放管允许的最大集电极电流；14/21T1T2iC1iC2RLuiUCC-UCCuoR2R1D1D29.2

互补对称B(乙)类功率放大电路例9.2.1图示功率放大电路中，已知UCC=15V，RL=8Ω，功率管的饱和压降UCE(Sat)=1V，试问：1、静态时，调整那个电阻可使uo=0？2、当ui≠0时，发现输出波形产生交越失真，应调节哪个电阻，如何调节？3、二极管D的作用是什么？若二极管反接，对T1、T2会产生什么影响？4、当输入信号ui为正弦波且有效值为10V时，求电路输出功率Pom、电源提供功率PE、单管的管耗PC和效率η；5、若T1、T2功率管的极限参数为PCM=10W，ICM=5A，U(BR)CEO=40V，则验证功率管的工作是否安全。15/21T1T2RLuiUCC-UCCuoR3R1DR29.2

互补对称B(乙)类功率放大电路解：1、静态时，调整那个电阻可使uo=0？2、当ui≠0时，发现输出波形产生交越失真，应调节哪个电阻，如何调节？3、二极管D的作用是什么？若二极管反接，对T1、T2会产生什么影响？4、当输入信号ui为正弦波且有效值为10V时，求电路输出功率Pom、电源提供功率PE、单管的管耗PC和效率η；5、若T1、T2功率管的极限参数为PCM=10W，ICM=5A，U(BR)CEO=40V，则验证功率管的工作是否安全。16/21T1T2RLuiUCC-UCCuoR3R1DR215V-15V8Ω调R1调大R2减小交越失真；烧毁T1、T29.2

互补对称B(乙)类功率放大电路9.2.3AB类单电源互补对称射极输出功率放大电路(OTL)一、电路组成和工作原理1、T1、T2互补对称射极输出与前级共射电路T3级联；2、静态时UA=UCC/2，通过AB类状态工作的T1、T2，给T3提供直流偏置，并形成电压负反馈稳定UA；3、大电容C2上静态电压为UCC/2，并在信号变化周期内基本不变；4、T1导通T2截止时，UCC通过T1向C2充电；T2导通T1截止时，C2通过T2放电，起负电源作用；5、充放电电流在负载电阻RL上合成输出电压。17/21iC1iC2uiT1T2RLR3D1D2R1R2+++C1C2CET3UCCuoA9.2

互补对称B(乙)类功率放大电路二、电路分析计算

由于UA=UCC/2，T1、T2管最大动态范围也被限制在UCC/2，所以忽略饱和压降，则有最大输出电压幅度:最大输出功率：最大输出电流：管子承受最大电压：UCC18/21T1T2iC1iC2RLuiUCCuoR3D1D2R1R2+++C1C2CET3A9.3

集成功率放大电路9.3.1通用型集成功率放大器LM386

19/21T10T8U-UCCuoR3D1D2R1R22接旁路电容T7T4T3T2T5T1R4R5R6T6T9U+3781456GND增益设置9.3

集成功率放大电路9.3.2桥式功率放大器(BTL)一、电路原理1、两个相同功放组成；2、静态时，UA=UB=UCC/2，RL跨接两输出端，uo=0，不需要耦合和电容；3、两功放输入信号反相，则T1导通T2截止时，T4导通T3截止，故uCE1=0时，uCE4=0，可得最大输出功率：20/21RLuoT1T2uiUCCT3T4-uiUCCAB单个功放输出功率的四倍9.3

集成功率放大电路一、桥式集成功放LM4860及其外围电路A1、R1、R2反相放大(-2倍)A