集成电子技术基础教程 第三篇第4章(142)

1、集成电子技术基础教程,第三篇 模拟电路和系统,第四章 功率变换电路,1、从功率变换的角度讨论放大电路如何有效地将直流供电电源的能量转换为负载所需要的信号功率。,内容包括：,低频功率放大电路,直流稳压电路,第四章 功率变换电路,2、如何将交流电网的能量转换为电子电路所要求 的直流电能。,由于输出幅度较大，功率放大电路必须工作在大信号条件下，因而容易产生非线性失真。如何尽量减小输出信号的失真是首先要考虑的问题。,3.4.1 功率放大电路的特点和基本类型,半导体器件在大信号条件下运用时，电路中应考虑器件的过热、过流、过压、散热等一系列问题，并要有适当的保护措施。,输出信号功率的能量来源于直流电源，应

2、该考虑转换的效率。,主要特点,功率放大电路主要有互补对称式和变压器耦合推挽式两种类型,OTL电路要求输入端(T1、T2基极)上的静态电压也为VCC/2，即vI=VCC/2+vi,单电源供电的互补对称功放电路，又称OTL电路,互补对称式,( Output TransformerLess ),基本类型,双电源供电的互补对称功放电路，又称OCL电路,静态(vi0)时，T、T管均截止，VOQ0,正半周(vi0)时，T管导通，T管截止，+VCCT1RLGND,负半周(vi0)时，T1管截止，T2管导通，GNDRLT2-VCC,( Output CapacitorLess ),OTL功放电路与OCL功放电

3、路的工作原理类似，都由NPN和PNP管构成，但增加了一只大容量(几百几千微法)的电解电容器,静态(vi0)时，T、T管均截止， v oVCC /2 ，所以电容C 上充有VCC/2的电压，VOQ0,正半周(vi0)时，T导通，T截止，+VCCT1 C RLGND。电容充电。,负半周(vi0)时，T1截止，T2导通，电容放电(作为电源)，C T2GND RL。,单电源互补功放电路(OTL)的工作原理,功率放大器的工作点设置,甲类=360 乙类=180 甲乙类=180360,乙类放大,甲类放大,甲乙类放大ICQ略大于0,Tr1、Tr2为输入和输出变压器； T1、T2为同极型对称推挽管； Rb1、Rb

4、2提供静态偏置，克服交越失真。,正半周(vi0)时，v21为正，T导通， v22为负，T截止输出正半周。,负半周(vi0)时， v21为负，T1截止， v22为正，T2导通，输出负半周。,变压器耦合推挽式,变压器耦合的突出优点是，通过改变变压器的变比，能找到一个最佳的等效负载(此时输出功率最大，且不失真)。并且，在不提高电源电压的条件下，可以使输出电压幅度Vom超过电源电压。,设输入：,则输出：,输出功率：,以双电源互补对称式（OCL）功率放大电路为例,输出功率Po,3.4.2 功率放大电路的分析计算,功率放大电路的主要技术指标,电源提供平均功率：,输出效率,输出效率:,输出效率是输出功率与电

5、源提供的平均功率之比,当输入信号幅度达到理想的最大值 时，输出功率达到最大，此时输出效率也最大。,考虑功放管的饱和压降VCES时，Vom=VCC-VCES，实际效率将小于78.5%(一般为6070%)。,最大输出功率及最大效率,互补对称功放电路的工作波形,管耗PT,T1、T2二管的总管耗为：,为求最大管耗PTM，对上式求导，并令dPT/dVom= 0,所以每个功放管的最大功耗为：,此时:,在互补对称功率放大电路中，功放管须按以下几点原则选取：,(1) 管子的功耗 PCM0.2Pomax,(2) 功放管的耐压 V (BR)CEO2VCC,(3) 功放管允许的最大集电极电流 ICMVCC/RL,功

6、率管的选取,(1)功率管应该严格配对，大小工作电流时的一致，在大电流下饱和压降小，且一致；,(2)管子的散热问题。在大功率场合，必须给管子装上一定尺寸的散热板，或进行风冷和水冷；,(3)功放管因在大电流、高电压下工作，应对其采取过压和过流保护措施；,(4)当电源质量不高或内阻较大时，电源内阻上的压降可能会引起功放电路的低频自激。消除低频自激的有效方法是在前置放大电路的供电回路中加去耦滤波电容。,功放电路实际应用时需考虑的问题,集成运放扩流电路,在集成运放的输出端再加一级互补对称功放,利用T1、T2管子的电流放大作用，达到扩大输出电流的目的,3.4.3 集成运放的扩流和扩压,集成运放的扩流,经扩压后的输出电压可达24V以上,当加入信号vi后,集成运放的扩压,集成运放扩