《模拟电子技术基础教程》课件第六章 集成功率放大电路

第六章集成功率放大电路6.16.2集成功率放大电路概述乙类互补对称功率放大电路6.3其他类型互补功率放大电路01集成功率放大电路概述

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，简称功放。其作用是用作放大电路的输出级，去推动负载工作。例如使扬声器发声、继电器动作、仪表指针偏转、电动机旋转等。图6.1扩音系统示意框图一、功率放大电路的特点和要求（1）功率要大；（2）效率要高：效率就是负载得到的有用信号功率和电源供给的直流功率的比值，代表了电路将电源直流能量转换为输出交流能量的能力；（3）失真要小；（4）散热要好；（5）电路分析时，采用图解法。电路中应采用适当方法改善输出波形，如引入交流负反馈。二、功率放大电路的主要技术指标1.最大输出功率Pom2.转换效率η3.非线性失真系数THD三、功率放大电路的分类（1）甲类放大（A类放大）

①特点：工作点Q处于放大区，基本在负载线的中间，在输入信号的整个周期内，三极管都有电流通过，导通角为360°。

②缺点：为避免非线性失真，此类电路η低，理论上50%，实际30%。

③作用：用于小信号电压放大器、小功率的功率放大器。（2）乙类放大（B类放大）

①特点：工作点Q处于截止区。半个周期内有电流流过三极管，导通角为180°。由于ICQ=0，使得没有信号时，管耗很小，从而效率提高。

②缺点：波形被切掉一半，严重失真。

③作用：用于功率放大。（3）甲乙类放大（AB类放大）

①特点：工作点Q处于放大区偏下。大半个周期内有电流流过三极管，导通角大于180°度而小于360°。由于存在较小的ICQ，所以效率较乙类低，较甲类高。

②缺点：波形被切掉一部分，严重失真。

③作用：用于功率放大。（4）丙类放大（C类放大）功率管的导电角小于半个周期，即0<θ<π。四、提高效率的主要途径

效率η是负载得到的有用信号功率（即输出功率PO）和电源供给的直流功率（PV）的比值。要提高效率，就应消耗在晶体管上的功率PT，将电源供给的功率大部分转化为有用的信号输出功率。

提高效率的主要途径是减小静态电流从而减少管耗。如果把静态工作点Q向下移动，使信号等于零时电源输出的功率也等于零（或很小），信号增大时电源供给的功率也随之增大，这样电源供给功率及管耗都随着输出功率的大小而变，也就改变了甲类放大时效率低的状况。五、功率放大电路与电压放大电路的比较（1）本质相同电压放大电路或电流放大电路：主要用于增强电压幅度或电流幅度。功率放大电路：主要输出较大的功率。（2）任务不同电压放大电路：使负载得到不失真的电压信号。输出的功率并不一定大，在小信号状态下工作。

功率放大电路：使负载得到不失真（或失真较小）的输出功率，在大信号状态下工作。（3）指标不同电压放大电路：主要指标是电压增益、输入和输出阻抗；功率放大电路：主要指标是功率、效率、非线性失真。（4）研究方法不同电压放大电路：图解法、等效电路法；功率放大电路：图解法。02乙类互补对称功率放大电路一、OCL放大电路

功率放大器早期采用变压器耦合输出，可实现阻抗匹配，但体积大、传输损耗大，在实际中已使用不多。目前大量应用的是无变压器的乙类互补对称功率放大电路。按电源供给的不同，分为双电源互补对称功放电路（OCL）和单电源互补对称功放电路（OTL）。1.基本电路组成2.工作原理（1）静态分析静态时两管零偏而截止，故静态电流为零，又由于两管特性对称，故两管输出端的静态电压为零。（2）动态分析①当输入信号处于正半周时，且幅度远大于三极管的开启电压，此时NPN型三极管导电，有电流通过负载RL，按图中方向由上到下，与假设正方向相同。②当输入信号为负半周时，且幅度远大于三极管的开启电压，此时PNP型三极管导电，有电流通过负载RL，按图中方向由下到上，与假设正方向相反。任意一个半周期内，每个管子C、E两端信号电压为|uCE|=|VCC|-|uo|，而输出电压uo=-uCE=ioRL=icRL。在一般情况下，Uom=Ucem，Iom=Icm，其大小随输入信号幅度而变，最大输出电压幅度为Uom(max)=VCC-UCE(sat)≈VCC。3.图解分析4.电路性能参数计算（1）最大输出功率Pom（2）直流电源供给功率PV

（3）管耗PC（4）效率①平均管耗②输出最大功率时的管耗③最大管耗当时出现最大管耗，且Pcm1≈0.2Pom5.功放管的选择（1）功放管集电极的最大允许功耗（2）功放管的最大耐压U(BR)CEO当一只管子饱和导通时，另一只管子承受的最大反向电压为2VCC，因此：（3）功放管的最大集电极电流例6.1：OCL电路的VCC=|-Vcc|=20V，负载RL=8Ω，功放管如何选择？解：（1）最大输出功率（2）功放管的最大耐压（3）功放管的最大集电极电流6.消除交越失真的OCL放大电路（1）交越失真

乙类放大电路静态IC为零，效率高。但严格说，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，信号在过零点附近，其波形会出现失真，称为交越失真，如下图所示。（2）消除交越失真的OCL电路①静态时：两只管子均处于微导通状态。通过调节R2使UE为0，即输出电压uO为0。②动态时：两管的导通时间都比输入信号的半个周期长，因而消除了交越失真。二、OTL放大电路1.电路组成原理（1）电路组成R2、D1、D2为二极管偏置电路，提供合适偏置电压，使T1、T2静态时处于微导通状态。T1、T2组成互补对称电路。（2）电容C的作用C容量很大，有信号输入时，电容两端电压基本不变，利用大电容的储能作用，来充当另一组电源-VCC。此外，C还有隔直作用。2.工作原理

该电路工作原理与OCL电路相似。

（1）当ui＞0，T1反偏截止，T2正偏导通，C放电，经T2放大的电流由该管集电极经RL和C流回发射极，负载RL上获得负半周电压；

（2）当ui＜0，T1正偏导通，T2反偏截止。经T1放大后的电流经C送给负载RL，且对C充电，RL上获得正半周电压。

（3）输出电压uo的最大幅值约为VCC/2。3.电路性能参数计算（1）最大输出功率Pom（2）直流电源供给功率PV

（3）管耗PC（4）效率①平均管耗②输出最大功率时的管耗③最大管耗当时出现最大管耗，且Pcm1≈0.2Pom03其他类型互补功率放大电路一、采用复合管的互补功率放大电路

输出功率较大的电路，应采用较大功率的功率管。但大功率管的电流放大系数β往往较小，且选用特性一致的互补管也比较困难。故在实际应用中，用复合管来解决这两个问题。复合管是指用两只或多只三极管按一定规律进行组合，等效成一只三极管，复合管又称达林顿管。二、集成功率放大器

集成功率放大器广泛用于音响、电视和小电机的驱动方面。集成功放是在集成运算放大器的电压互补输出级后，加入互补功率输出级而构成的。大多数集成功率放大器实际上也就是一个具有直接耦合特点的运算放大器。

集成功放使用时不能超过规定的极限参数，极限参数主要有功耗和最大允许电源电压。三、BTL互补功率放大电路双通道功率放大电路是用于立体声音响设备的功率放大电路，一般有专门的集成功率放大器产品。它有一个左声道功放和一个右声道功放，这两个功放的技术指标是相同的，需要在专门的立体声音源下才能显现出立体声效果。有的高级音响设备一个声道分成二、三个频段放大，有相应的低频段、中频段和高频段放大器。四、双通道功率放大电