功率放大电路

功率放大电路第1页，共28页，2023年，2月20日，星期三主要内容概述互补推挽功率放大电路功率管的使用和保护2第2页，共28页，2023年，2月20日，星期三§7.1概述功率放大器的用途和特点功放提高效率的主要途径3第3页，共28页，2023年，2月20日，星期三模拟电子设备的四大部分如图：~电压放大器功率放大器负载（换能器）把电能转换为其他形式的能量为了获得大的输出功率，必须使：1、输出信号电压大；2、输出信号电流大；3、放大电路的输出电阻与负载匹配。高效率地向负载提供失真不大的额定功率，以驱动执行机构把微弱的信号电压放大，是小信号放大器信号源7.1.1功率放大器的用途和特点4第4页，共28页，2023年，2月20日，星期三对功放电路的要求1、输出功率尽可能大2、效率高为获得大的功率输出，要求功放管的电压、电流都有足够大的输出幅度，因此管子通常在极限状态下工作。主要技术指标：最大输出功率Pom。功率放大器的输出功率是由直流电源能量转换得到的。其转换能力称为效率，即PT：耗散在管子集电极上的功率，称管耗5第5页，共28页，2023年，2月20日，星期三3、非线性失真小4、功放管的散热问题5、分析方法

由于功率放大器工作在大信号状态，不可避免要产生非线性失真。且输出功率越大，失真越大。实际中需在获得最大功率的同时，尽可能把非线性失真限制在允许的范围内。

功放管在极限运用时，uCE最大值接近U（BR）CEO，iC最大值接近ICM，Po接近PCM，且有相当大功率消耗在集电结上，要考虑功放管的散热和保护问题。

在大信号下，小信号模型已不再适用，需采用图解分析法。6第6页，共28页，2023年，2月20日，星期三7.1.2功放提高效率的主要途径PT

管子在信号一周期内导通时间越短，相应管耗越小，效率就越高。

在低频功放电路中，按管子集电极电流流通时间的不同可分为：甲类放大乙类放大甲乙类放大7第7页，共28页，2023年，2月20日，星期三甲类：Q点设在放大区中部，整个信号周期内iC≥0甲乙类：管子在静态时微导通，信号半周期以上iC≥0。乙类：Q点设在截止区边缘，信号半周期内iC≥0。最低，≤50%。失真最小。最高，可接近78.5%。失真最大。略低于乙类。8第8页，共28页，2023年，2月20日，星期三§7.2互补推挽功率放大电路乙类互补推挽放大电路甲乙类互补推挽放大电路单电源互补推挽放大电路

乙类和甲乙类放大的效率较高，但波形严重失真。为解决效率和失真的矛盾，需要在电路结构上采取措施。9第9页，共28页，2023年，2月20日，星期三7.2.1乙类互补推挽放大电路1、电路结构T1为NPN管，与负载RL组成正向跟随ui的射极输出器；T2为PNP管，与负载RL组成反向跟随ui的射极输出器；10第10页，共28页，2023年，2月20日，星期三当输入信号ui=0时，Q？IC1=IC2=0，UCE1=UCE2=VCCuo=011第11页，共28页，2023年，2月20日，星期三2、工作原理

当ui

处于正半周时，T1导通，T2截止，电流iC1通过负载RL。

当ui为负半周时，T2导通，T1截止，电流iC2通过负载RL。T1、T2轮流导通，在负载RL上合成一个完整的不失真波形。

利用两个特性对称的反型BJT互相补足的特点，完成推挽放大功能，故称双电源供电的互补对称推挽功率放大器。12第12页，共28页，2023年，2月20日，星期三3、主要参数估算设输入信号：ui=Uimsinωt输出信号电压幅值：

UomUim输出信号电流幅值：

Iom=Icm13第13页，共28页，2023年，2月20日，星期三1）输出功率PoUom

UimIom=Icm管子极限运用时，2）直流电源供给的功率Pv

互补推挽电路中，正、负电源在一周内轮流供电，故电源提供的总功率为：管子极限运用时，14第14页，共28页，2023年，2月20日，星期三3）效率η管子极限运用时，4）管耗PTT1、T2在信号一周内轮流导通，则PT1=PT2。乙类工作时，静态管耗为零PT是Uom的二次函数。可用PT对Uom求导的办法求出其最大值：15第15页，共28页，2023年，2月20日，星期三当时，PT取得最大值。T1、T2在信号一周内轮流导通，则

PT1=PT2。PT16第16页，共28页，2023年，2月20日，星期三5）功率管参数的选择U(BR)CEO的选择ICM的选择PCM的选择T1导通T2截止时，T2所承受的最大反压为T1、T2的最大反压为17第17页，共28页，2023年，2月20日，星期三

严格说，输入信号很小时，达不到三极管的开启电压，三极管不导电。因此在正、负半周交替过零处会出现一些非线性失真，这个失真称为交越失真。交越失真图7.2.2甲乙类互补推挽放大电路18第18页，共28页，2023年，2月20日，星期三1、交越失真问题交越失真的含义tuo交越失真uit

当输入信号ui为正弦波时，输出信号在过零前后出现的失真便为交越失真。iBiBuBEtuitUT

交越失真产生的原因在于晶体管特性存在非线性，

ui

<UT以前晶体管导通不好。19第19页，共28页，2023年，2月20日，星期三克服交越失真的措施（1）、电路中增加Ｒ１、Ｄ２、Ｄ２、R2支路R1D1D2R2+VCC-VCCuouiiLRLT1T2

静态时，T1、T2两管发射结电位分别为二极管D1，D2的正向导通压降，致使两管均处于微弱导通状态；

动态时，设ui加入正弦交流信号。正半周，T2截止，T1进入良好的导通状态；负半周，T1截止，T2

进入良好的导通状态。20第20页，共28页，2023年，2月20日，星期三

为更换好地和T1、T2两发射结电位配合，克服交越失真，电路中的D1、D2两二极管可以用UBE电压倍增电路替代。（2）、UBE电压倍增电路B1B2+-BER1R2UIBIUUBE

合理选择R1、R2大小，B1、B2间便可得到UBE任意倍数的电压。

图中B1、B2分别接T1、T2的基极。假设I>>IB，则21第21页，共28页，2023年，2月20日，星期三2、甲乙类互补推挽电路

为消除交越失真，可给T1、T2一很小的偏置电压，使其在静态时处于微导通状态，工作在甲乙类。二极管提供偏置UBE倍增电路提供偏置22第22页，共28页，2023年，2月20日，星期三7.2.3单电源互补推挽放大电路R1、R2、Re提供合适的直流偏置，并使

当ui≤0，T2导电，iC2流过RL，同时向C充电；当ui≥0，T3导电，C通过RL放电。1、OTL电路(OutputTransformerLess)23第23页，共28页，2023年，2月20日，星期三由于T2、T3的工作电压均为0.5VCC，因而Po、PT、Pv等的计算，只须将乙类互补电路指标计算中的VCC代之以0.5VCC即可。就可用一个电源VCC和一个电容C代替双电源。设ui的下限频率为fL，电容C的大小若满足：24第24页，共28页，2023年，2月20日，星期三2、带自举的OTL电路无C3时，电路的最大输出电压幅度较理想时小。R3、C3为自举电路。静态时，C3充电至当ui≤0，T2导电，由于C3足够大，UC3不变，则UKUGUom+25第25页，共28页，2023年，2月20日，星期三7.2.4采用复合管的互补对称放大电路

复合管可由两个或两个以上的三极管组合而成。它们可以由相同类型的三极管组成，也可以由不同类型的三极管组成。无论由相同或不同类型的三极管组成复合管时，必须：1、在前后两个三极管的连接关系上，应保证前级三极管的输出电流与后级三极管的输入电流的实际方向一致。2、外加电压的极性应保证前后两个三极管均为发射结正偏，集电结反偏，使两管都工作在放大区。26第26页，共28页，2023年，2月20日，星期三becibic1

2晶体管的类型由复合管中的第一支管子决定。复合NPN型复合PNP型becibic1、复合管的结构与参数27第27页，共28页，2023年，2月20日，