第27讲 功率放大电路

第二十七讲功率放大电路一、概述二、互补输出级的分析计算三、功率放大电路的安全运行（了解）

四、集成功率放大电路简介（理解、会实用）

五、讨论

在实用电路中，往往要求放大电路的末级（即输出级）输出一定的功率，以驱动负载。能够向负载提供足够信号功率的放大电路称为功率放大电路。提供足够大的电压和电流。一、概述（1）主要技术指标

1.功率放大电路要研究的问题1）最大输出功率Pom在电路参数确定的情况下，负载上可能获得的最大交流功率。

若已知Uom，则可得Pom。2）转换效率

η最大输出功率与电源损耗的平均功率之比为效率。（3）晶体管的选用：根据极限参数选择晶体管。在功放中，晶体管通过的最大集电极或射极电流接近最大集电极电流ICM，承受的最大管压降接近c-e反向击穿电压U(BR)CEO，消耗的最大功率接近集电极最大耗散功率PCM。故称为工作在尽限状态。所以功放管通常为大功率管，使用时必须安装散热片，有时还要采取各种保护措施。（2）分析方法：因大信号作用，故应采用图解法分析电压及电流。引入交流负反馈：改善波形。2.对功率放大电路的要求（1）在电源电压一定的情况下，最大不失真输出电压Uom最大，即输出功率尽可能大。（2）效率尽可能高，因而电路损耗的直流功率尽可能小，静态时功放管的集电极电流近似为0。（1）甲类方式：晶体管在信号的整个周期内均处于导通状态（2）乙类方式：晶体管仅在信号的半个周期处于导通状态（3）甲乙类方式：晶体管在信号的多半个周期处于导通状态3.晶体管的工作方式4.为什么共射放大电路不宜用做功率放大电路因为静态时，RC、Rb、晶体管均消耗能量，IB很小，Rb消耗的能量可略，流过RC的电流为ICQ，则电源提供的功率为：，为矩形ABCO晶体管消耗的功率，，矩形AQDO电阻RC消耗的功率，，矩形QBCD动态时：流过RC、晶体管的电流均为交直流叠加，RC、晶体管的消耗功率求解非常繁琐，只能通过求解输出功率来说明。电源输出电流的平均值：电源提供的功率为：（电源提供的功率不变）。从图上可知，输出功率（包含RC）很小，三角形QDE中还包含RC消耗的功率，效率很低，所以不能用于功放。R’L=RL//RC（1）变压器耦合功率放大电路单管甲类电路5.功率放大电路的种类适合做功放吗？效率为50%。可以做功放电路，但效果不理想。因为电源提供的功率不变，输入电压为零时，效率也为零；输入电压愈大，负载获得的功率就愈大，管子的损耗也愈大，转换效率也就愈高。但人们通常希望输入信号为零时电源不提供功率，输入信号愈大，负载获得的功率也愈大，从而提高转换效率。①输入信号增大，输出功率如何变化？负载获得的功率就愈大，输出功率愈大。②输入信号增大，管子的平均电流如何变化？

管子的平均电流增大，管子的损耗也增大，转换效率也就愈高。③输入信号增大，电源提供的功率如何变化？效率如何变化？

电源提供的功率不变，转换效率也就愈高。乙类工作状态失真大，静态电流为零，管耗小，效率高。甲乙类工作状态失真大，静态电流小，管耗小，效率较高。甲类工作状态失真小，静态电流大，管耗大，效率低。（2）变压器耦合乙类推挽功放电路信号的正半周T1导通、T2截止；负半周T2导通、T1截止。

两只管子交替工作，称为“推挽”。设β为常量，则负载上可获得正弦波。输入信号越大，电源提供的功率也越大。双管乙类电路（3）OTL电路

输入电压的正半周：＋VCC→T1→C→RL→地

C充电。输入电压的负半周：

C

的“＋”→T2→地→RL→C“－”

C放电。C足够大，才能认为其对交流信号相当于短路。OTL电路低频特性差。因变压器耦合功放笨重、自身损耗大，故选用OTL电路。电容C的作用：1)充当VCC/2电源2)耦合交流信号（4）OCL电路输入电压的正半周：＋VCC→T1→RL→地输入电压的负半周：

地→RL→T2→－VCC两只管子交替导通，两路电源交替供电，双向跟随。静态时，UEQ＝UBQ＝0。存在交越失真，即在输入信号过零点附近产生输出失真。交越失真输入信号幅度越小失真越明显。（5）BTL电路

输入电压的正半周：＋VCC→T1→

RL→T4→地输入电压的负半周：＋VCC→T2→

RL→T3→地①是双端输入、双端输出形式，输入信号、负载电阻均无接地点。②管子多，损耗大，使效率低。几种电路的比较

变压器耦合乙类推挽：单电源供电，笨重，效率低，低频特性差。OTL电路：单电源供电，低频特性差。应用较广。OCL电路：双电源供电，效率高，低频特性好。应用较广。BTL电路：单电源供电，低频特性好；双端输入双端输出。二、互补输出级的分析估算（以OCL电路为例）1.消除交越失真的OCL电路

（1）电路构成：见右图（2）消除交越失真原理1）静态时，从+VCC经过R1、R2、D1、D2、R3到﹣VCC有一个直流电流，它在T1和T2管两个基极之间所产生的电压为：UB1B2=UR2+UD1+UD2使UB1B2略大于T1管发射结和T2发射结开启电压之和，从而使两只管子均处于微导通状态，即都有一个微小的基极电流，分别为IB1和IB2。静态时应调节R2，使发射极电位UE为零，即输出电压uO为0。2)当所加信号为正弦波时，由于二极管D1、D2的动态电阻很小，而且R2的阻值也较小，所以可以认为D1、D2、R2的压降可忽略。当ui>0时，T1导通、T2截止；当ui<0时，T2导通、T1截止。

输出波形如图所示，可见即使ui很小，总能保证至少有一只晶体管导通，因而消除了交越失真。由于两管的导通时间都比输入信号的半个周期长，即在信号电压很小时，两只管子同时导通，因而它们工作在甲乙类工作状态。然后求出电源的平均功率，最后求效率η（2）输出功率在已知RL的情况下，先求出Uom，则再求解输出功率2.消除交越失真的OCL电路参数计算（1）求出Uom因U0max=VCC-UCES1，UCES1=--UCES2=UCES；则（4）效率η（3）电源的平均功率（电源提供的功率）理想条件下，UCES=0，η=（π/4）=75%，有22.5%被晶体管消耗。

3.晶体管的极限参数PT对UOM求导，并令其为0，可得

在输出功率最大时，因管压降最小，故管子损耗不大；输出功率最小时，因集电极电流最小，故管子损耗也不大。管子功耗与输出电压峰值的关系为最大管压降最大集电极电流因此，选择晶体管时，其极限参数将UOM代入PT的表达式，可得集电极最大功耗三、功率放大电路的安全运行（了解）四、集成功率放大电路简介（理解、会实用）1.功放管的二次击穿2.功放管的散热问题3.功放管的散热器：散热器应垂直或水平放置，这样有利于通风，散热效果较好；同时散热其表面应钝化涂黑，有利于热辐射，从而可以减小热阻。1.LM386集成功放及其应用12348765引脚图直流电源：4

12V（LM386–1、LM386-3）额定功率：660mW带宽：300kHz输入阻抗：50k

2.LM386集成功放的各管脚作用电压放大倍数的调节范围：26~46dB引脚2为反相输入端；3为同相输入端；引脚5为输出端；引脚6和4分别为电源和地端；引脚1和8为电压增益设定端；使用时在引脚7和地之间接旁路电容，通常取10微法。输出端引脚5应外接电容后再接负载。3.LM386集成功放的属性为OTL集成功放。

LM3861234785RPC1C2C3C4C5C610F36k10F100F220F0.1

F810.047F+VCC6输出电容(OTL)频率补偿，抵消电感高频的不良影响防止自激等调节电压放大倍数讨论一：图示各电路属于哪种功放？解：属于OTL功放LM386的一种基本接法。C1为输出电容，由于引脚1和8开路，所以集成功放的电压增益为26dB，即电压放大倍数为20，利用RW

可以调节扬声器的声音。R和C2串联构成校正网络用来进行相位补偿。静态时：VC1=VCC/2，U0m=VCC。作业9.16题TDA1556为2通道BTL功放电路。右图所示为TDA1556种一个通道组成的使用电路，已知VCC=15V；U0m=13V解（1）基准电压UREF=VCC/2=7.5V。静态时u01=u01=7.5V。（2）最大输出功率和效率：（3）输入电压有效值：讨论二：出现下列故障时，将产生什么现象?1.R2短路；2.R2断路；3.D1短路；4.D1断路；5.T1集电极开路。T2、T5的极限参数：PCM＝1.5W，ICM＝600mA，UBR（CEO）＝40V。解（1）R2短路，则T1和T2的发射结起钳位作用，u0=VCC-UBE1-UBE2=16.6V。（2）R2短路，则D1、D2不可能导通，T5管截止，信号无法传递，故电路输出为零。（3）D1短路，则将导致T1和T2、T3和T4两只复合管不能工作在临界导通状态，因而输出电压回右交越失真。