第27讲功率放大电路.ppt
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,一、概述,1. 功率放大电路研究的问题 （1） 性能指标：输出功率和效率。 若已知Uom，则可得Pom。,最大输出功率与电源损耗的平均功率之比为效率。 （2） 分析方法：因大信号作用，故应采用图解法。 （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，承受的最大管压降接近c-e反向击穿电压，消耗的最大功率接近集电极最大耗散功率，工作在尽限状态。,2. 对功率放大电路的要求,根据直流工作点的位置不同，放大器的工作状态可分为 （1）A类方式：晶体管在信号的整个周期内均处于导通状态 （2）B类方式：晶体管仅在信号的半个周期处于导通状态 （3）AB类方式：晶体管在信号的多半个周期处于导通状态 （4）C类方式：晶体管在信号的小半个周期处于导通状态,（1）在电源电压一定的情况下，最大不失真输出电压最大，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。,3、晶体管的工作方式,放大器的工作状态 A类(导通角为360°); B类(导通角为180°); C类(导通角180°),3、晶体管的工作方式 A类工作时非线性失真虽小，但效率太低，无论有无信号时，电源供给功率不变，当无信号时，这些功率全部转化为无用的管耗。B类工作时非线性失真虽大(波形只有半周)，但效率却很高，只要我们在电路结构上加以弥补，非线性失真是可以减小的，所以，在功率放大器中大多采用B类或接近B类的AB类工作状态。C类工作方式主要用于高频功率放大器中。,（1）变压器耦合功率放大电路 单管甲类电路, 输入信号增大，输出功率如何变化？ 输入信号增大，管子的平均电流如何变化？ 输入信号增大，电源提供的功率如何变化？效率如何变化？,4. 功率放大电路的种类,适合做功放吗？,n=N1/N2。若RL太小，则要求RLRL，于是n1，变压器为降压变压器；反之，若RL太大，则要求RLRL，n1。已知RL和最佳RL，即可确定变压比n的值，从而得到幅值较大的输出电压和输出电流得到较大的输出功率。 ICQ由RB偏置电阻决定。如果变压器是理想的，则直流工作点电压UCEQ=UCC，直流负载线为一垂直线，而交流负载线通过Q点，其斜率为(-1/RL)，输出电压的幅值近似可达UCC。,（1）变压器耦合功率放大电路 单管甲类电路,变压器耦合的作用,电源提供的功率：电压为VCC，平均电流为ICQ，故PV=VCCICQ,（1）变压器耦合功率放大电路 单管甲类电路,功率、效率,PV是一个固定不变的值，与信号的有无或大小均无关。 负载得到的最大交流功率（假设变压器无损耗） RL中电压、电流的最大幅值为VCC、ICQ,效率： =50%。当信号为零时，电源功率全部变为管耗,乙类推挽电路,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 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。,（2）OTL电路,输入电压的正半周： VCCT1CRL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，频带窄。去掉变压器，构成OTL电路。,（3） OCL电路,输入电压的正半周： VCCT1RL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 UBQ0。,（4）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,是双端输入、双端输出形式，输入信号、负载电阻均无接地点。 管子多，损耗大，使效率低。 单电源，无电容。,几种电路的比较,变压器耦合乙类推挽：单电源供电，成本高，笨重，效率低，低频特性差。 OTL电路：单电源供电，低频特性差。 OCL电路：双电源供电，效率高，低频特性好。 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,求解输出功率和效率的方法:,然后求出电源的平均功率，,效率,1. 输出功率,在已知RL的情况下，先求出Uom，则,2. 效率,3. 晶体管的极限参数,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,因此，选择晶体管时，其极限参数,将UOM代入PT的表达式，可得,PT对UOM求导，并令其为0，可得,1. 指出图中放大电路部分； 2. 说明电路中是否引入了级间反馈，是直流反馈还是交流反馈，若为交流负反馈则说明其反馈组态； 3. 最大输出功率和效率的表达式； 4. 说明如何估算在输出最大功率时输入电压的有效值； 5. 说明D1D3和RW的作用，C1C4的作用； 6. 说明哪些元件构成过流保护电路及其原理。,讨论一,讨论二：图示各电路属于哪种功放？,讨论三：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、T4的极限参数： PCM1.5W，ICM600mA，UBR（CEO）40V。,
