模电课件第28、29讲

9.1 功率放大电路概述,9.2 互补功率放大电路,9.4 集成功率放大器,9.3 功率放大电路的安全运行,第9章 功率放大电路,1、功率放大电路的主要性能指标,2、共射放大电路用作功率放大电路的弊端,3、OCL功率放大电路的输出功率及效率的分析方法,4、OCL功率放大电路中晶体管的选择方法,预习：,功率放大电路的作用：是放大电路的输出级去驱动负载工作。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。,9.1 功率放大电路概述,功率放大电路是一种以输出较大功率为目的的放大电 路。,例： 扩音系统,对功率放大电路的基本要求,(1) 功放电路中电流、电压要求都比较大，必须注意电路参数不能超过晶体管的极限值: ICM 、UCEM 、 PCM 。,(2) 电流、电压信号比较大，必须注意防止波形失真。,(3) 电源提供的能量尽可能转换给负载，减少晶体管及线路上的损失。即注意提高电路的效率（）。,Pomax : 负载上得到的交流信号功率。 PE ： 电源提供的直流功率。,电压放大电路的要求,三极管工作在放大状态,主要讨论的是电压增益、输入和输出电阻等,不失真,功率放大的特殊要求,Pomax 大，三极管尽限工作, = Pomax / PDC 要高,非线性失真要小,管耗尽可能小,与前面介绍的电压放大电路有本质上的区别,1. 由共射电路组成的小功率放大电路(效率低),直流电源提供的直流功率为矩形ABCO的面积 负载电阻上的最大输出功率为三角形QDE的面积,为提高输出功率与效率,采用变压器耦合功率放大电路,直流电源提供的功率基本消耗在管子上 最大输出功率为QAB的面积, 电路最大效率为50%,2. 变压器耦合功率放大电路,为提高效率, 希望输入信号为0时电源不提供功率, 为此采用变压器耦合乙类推挽功率放大电路,放大电路中,当输入信号为正弦波时,若晶体管 整个周期内导通(导通角 =360), 称工作在甲类状态 半个周期内导通(导通角 =180), 称工作在乙类状态 导通角 =180 360, 称工作在甲乙类状态 导通角 0 180, 称工作在丙类状态 处于开关状态, 称工作在丁类状态,变压器耦合乙类推挽功率放大电路,同类型管子在电路中交替导通的方式称为“推挽”工作方式,晶体管的工作状态,甲类工作状态 晶体管在输入信号 的整个周期都导通 静态IC较大，波形好, 管耗大效率低。,乙类工作状态 晶体管只在输入信号 的半个周期内导通， 静态IC=0，波形严重失真, 管耗小效率高。,甲乙类工作状态 晶体管导通的时间大于半个周期，静态IC 0，一般功放常采用。,OTL: Output TransformerLess,OCL: Output CapacitorLess,互补对称功放的类型：,互补对称：电路中采用两个晶体管：NPN、 PNP各一支；两管特性一致。 对称电源：+UCC，-UCC 组成互补对称式射极输出器,ui,-UCC,T1,T2,uo,+UCC,RL,iL,NPN型,PNP型,9.2 乙类双电源互补对称功率放大电路(OCL) (OCL Output Capacitorless),1、工作原理（设ui为正弦波）,静态时：,ui = 0V T1、T2均不工作 uo = 0V,动态时：,ui 0V,T1截止，T2导通,ui 0V,T1导通，T2截止,iL= ic1 ;,iL=ic2,注意：T1、T2两个晶体管都只在半个周期内工作的方式。,2、 交越失真,当输入信号ui为正弦波时， 输出信号在过零前后出现的 失真称为交越失真。,(1) 静态电流 ICQ、IBQ等于零； (2) 每管导通时间于半个周期 ； (3) 存在交越失真。,特点：,克服交越失真的措施,？,OCL电路,克服交越失真的OCL电路输入特性图解,OCL电路,OCL电路输出特性图解,互补输出级的分析估算方法,求解输出功率和效率的方法:,（2）然后求出电源的平均功率,效率,1. 输出功率,（1）在已知RL的情况下，先求出Uom，则,2. 效率,效率,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,因此，选择晶体管时，其极限参数,将UOM代入PT的表达式，可得,第十章 直流电流源,小功率直流稳压电源的组成,功能：把交流电压变成稳定的大小合适的直流电压,交流电源,负载,整流电路的作用: 将交流电压转变为脉动的直流电压,常见的整流电路： 半波、全波、桥式和倍压整流；单相和三相整流等,分析时可把二极管当作理想元件处理： 二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大,整流原理： 利用二极管的单向导电性,一、 单相整流电路,（2）工作波形,（1） 电路结构,u=,1、半波整流,（3）参数计算,(1) 整流电压平均值 Uo,(2) 整流电流平均值 Io,（4）整流二极管的选择,平均电流 ID 与最高反向电压 UDRM 是选择整流二极管的主要依据。,选管时应满足： IF 1.1IO， URM 1.1,2、 单相桥式整流电路,（2） 工作波形,（1） 电路结构,四只管子如何接？,（3）估算,（4）二极管的选择,考虑到电网电压波动范围为±10，二极管的极限参数应满足：,（5） 参数计算,1) 整流电压平均值 Uo,2) 整流电流平均值 Io,3) 流过每管电流平均值 ID,4) 每管承受的最高反向电压 UDRM,RL,UO,RL,UO,I,9,.,0,o,=,=,（6） 简化画法,（7）整流桥,把四只二极管封装 在一起称为整流桥,例1：,试分析图示桥式整流电路中的二极管D2 或D4 断开时负载电压的波形。如果D2 或D4 接反，后果如何？如果D2 或D4因击穿或烧坏而短路，后果又如何？,解：当D2或D4断开后 电路为单相半波整流电路。正半周时，D1和D3导通，负载中有电流过，负载电压uo=u；负半周时，D1和D3截止，负载中无电流通过，负载两端无电压， uo =0。,如果D2或D4接反 则正半周时，二极管D1、D4或D2、D3导通，电流经D1、D4或D2、D3而造成电源短路，电流很大，因此变压器及D1、D4或D2、D3将被烧坏。,如果D2或D4因击穿烧坏而短路 则正半周时，情况与D2或D4接反类似，电源及D1或D3也将因电流过大而烧坏。,第八章 复习,设uI-UT，则 uN uP， uO+UZ。此时uP +UT，增大 uI，直至+UT，再增大， uO才从+UZ跃变为-UZ。 设 uI+UT，则 uN uP， uO-UZ。此时uP-UT，减小 uI，直至 -UT，再减小， uO才从-UZ跃变为+UZ。,滞回比较器,矩形波发生电路,正向充电： uO（+UZ）R3C地,反向充电： 地C R3 uO（UZ）,三角波发生电路,自测题 五,8.6 求：（1）RW的下限值； （2）振荡频率的调节范围。,8.7 稳压管DZ起稳幅作用，其稳定电压±UZ±6V。 试估算： （1）输出电压不失真情况下的有效值； （2）振荡频率。,