功率输出级电路

功率输出级电路第一页，共十六页，2022年，8月28日

导通角：=乙类：导通角：<丙类：导通角：<<2ICQ甲乙类：导通角：=2ICQ甲类：三极管的工作状态：为提高效率和改善失真，三极管可工作在不同的静态工作点，根据导通时间可分为如下四个状态，如图所示。第二页，共十六页，2022年，8月28日一、甲类功率输出级T1----射极跟随输出级T2

----恒流源偏置电路，可提供ICQ，并作为T1发射极有源负载电阻常采用共射组态甲类功率输出级电路如图。特点：AI高，输入阻抗高，输出阻抗低。所以它既具有较大的功率又有很强的带载能力。η＝Po/PDc=25%实际η＝10％～20％可见甲类工作状态的效率极低：原因是静态工作点的存在。第三页，共十六页，2022年，8月28日二、乙类功率输出级原理：当Ui为正弦信号正半周，T2截止，T1导通，Uo随Ui变化；互补对称乙类推挽输出级(一)乙类推挽输出级工作原理1.互补对称乙类推挽输出级结构：由T1(NPN管)和T2(PNP管)分别与负载RL连成射极跟随器，T1、T2管的输出特性对称。故输出完整波形。当Ui为正弦信号负半周，T1截止，T2导通，Uo随Ui变化：第四页，共十六页，2022年，8月28日图6-29乙类输出特性（二）乙类推挽输出级的功率分析Uom=

Ec-

Uce1第五页，共十六页，2022年，8月28日忽略三极管的饱和压降，Uom=

Ec

-

Uce1Ec,负载上的最大不失真功率为1.交流输出功率Po2．电源提供的直流功率PDC电源供给每管的直流功率为:电源提供给双管的直流功率为:电源提供给双管的最大直流功率为:2PDC(单)每管半周平均电流为：第六页，共十六页，2022年，8月28日3．功率转换效率η当Uom=EC

时效率最大，乙类推挽输出级的最大效率可达78.5%，考虑到损耗和改善波形失真问题，实际<70%。第七页，共十六页，2022年，8月28日4．晶体管集电极功耗Pc

电源输入的直流功率，有一部分通过三极管转换为输出功率，剩余的部分则消耗在三极管上，形成三极管的管耗。

令，可求得Pc=Pcmax时的将此式代入上式可求得集电极最大功耗为：第八页，共十六页，2022年，8月28日5.PC与Po关系曲线（如图）PCmax=Poη=50%O→MPo↑,PC↑;N点

Po=Pomax,η=ηmax=78.5%此时，Pc=0.273Po0.2PoM→NPo↑PC↓,η↑;M点Pc与Po的关系poPCPc=Po,=0.5Pc=0.273Po=0.785MN第九页，共十六页，2022年，8月28日

3．功率管的选择为了确保功率管的安全和输出功率的要求，电源及输出功率管参数的选择原则如下：1）已知Pomax与RL，选择电源UCC，则有：2）已知Pomax，选择管子允许的最大功耗PCM，则有：3）管子的反向击穿电压BUCEO当信号最大时，一管趋于饱和，而另一管趋于截止，截止管承受的最大反压为UCC－(－UCC)=2UCC，所以4）管子允许的最大集电极电流ICM第十页，共十六页，2022年，8月28日(三)乙类推挽输出级转移特性第十一页，共十六页，2022年，8月28日2.互补推挽输出级（OCL电路）T1--共射激励级,可提高输入信号电压幅度;T2,T3--互补推挽输出级T4,T5--给T2,T3提供小偏压。第十二页，共十六页，2022年，8月28日3.准互补推挽输出级前面介绍的互补推挽功率输出级，在大功率应用时还存在以下问题：输出异型管（T2、T3）的输出特性很难做到完全对称，结果造成输出波形上下不对称；输出管的β值有限，会限制最大输出功率。解决办法：可采用由复合管构成的准互补推挽功率输出级。1）复合管将两个或三个晶体管按一定的原则级联起来所构成的三端器件称做复合管或达林顿（Darlington）管。组成复合管要遵从以下原则：（1）电流流向必须一致；（2）各极电压必须保证所有管子工作在放大区；（3）复合管的基极电流等于第一个管子的基极电流，因此复合管的类型与第一个管子的类型相同。第十三页，共十六页，2022年，8月28日正确的复合管连接方式有四种，如图所示。hfe=hfe1hfe2hie=hie1+(1+hfe1)hie2复合管的电流放大系数为：复合管（a,c）的输入电阻为复合管（b,d）的输入电阻为hie=hie1第十四页，共十六页，2022年，8月28日2）准互补推挽功率输出级

T1、T2复合成NPN管，T3、T4复合成PNP管。R1和R2是为了给T2、T4的反向饱和电流提供泄放通道而加的电阻。（以免在T2、T4结温升高时，ICBO随温度指数上升，引起T2、T4的ICEO迅速增大而造成恶性热循环。）注意：准互补推挽功率输出级只要求上下两个复合管在总特性上相互匹配，不必一一对应匹配；也不强求上下两个复合管管子数目相等。第十五页，共十六页，2022年，8月2