乙类双电源互补对称功率教材.ppt

8.2 乙类双电源互补对称功率 放大电路 工作在乙类的放大电路，虽然管耗少，有利于提高效率，但存在严重的失真，使得输入信号的半个波形被削掉了如果用两个管子，使之都工作在乙类放大状态，但一个在正半周工作，而另一个在负半周工作，同时使这两个输出波形都能加到负载上，从而在负载上得到一个完整的波形，这样就能解决效率与失真的矛盾1．电路组成 采用正、负电源构成的乙类互补对称功率放大电路如图8.2.1所示VT1和VT2分别为NPN型管和PNP型管两管的基极和发射极相互连接在一起，信号从基极输入，从射极输出，RL为负载 静态时，两管的ICQ=0，输出电压vo=0，此时电路不消耗功率 动态下，当放大电路有正弦信号vi输入时，在vi的正半周，VT1管导通，VT2管截止，RL上产生由上而下的电流iC1；当信号为负半周时，VT1管截止，VT2管导通，RL上产生由下而上的电流iC2可见，由于VT1、VT2管轮流导通，交替工作，相互补足对方缺少的半个周期，RL上仍得到一个完整的正弦波信号既避免了输出波形的严重失真，又提高了电路的效率 由于两管互补对方的不足，工作性能对称，所以这种电路通常称为互补对称电路，又称OCL电路。

OCL是Output Capacitorless(无输出电容器)的缩写图8.2.1 乙类互补对称功率放大电路,2．分析计算 在分析方法上，通常采用图解法，这是因为BJT处于大信号工作状态图8.2.2（a）表示在vi 为正半周时VT1管的工作情况图中假定，只要vBE1= vi 0，VT1就开始导电，则在一周期内VT1导电时间约为半周期随着vi 的增大，工作点沿着负载线上移，则io = iC1增大，vo 也增大，当工作点上移到图中A点时，vCE1 =VCES ，到达输出特性的饱和区，此时输出电压为最大不失真幅值 Vom a) (b) 图8.2.2 乙类互补对称功放的图解分析 (a) vi 为正半周时VT1管的工作情况 (b) 互补对称功放工作情况,根据上述图解分析，可得输出电压的幅值为Vom = VCC - VCE1，其最大值为Vomax= VCC - VCES VT2管的工作情况和VT1相似，只是在信号的负半周导电为了便于分析两管的工作情况，将VT2的特性曲线倒置在VT1的右下方，并令二者在Q点，即vCE = VCC处重合，形成VT1和VT2的所谓合成曲线，如图8.2.2(b)所示。

这时负载线通过VCC点形成一条斜线，其斜率为 -1/RL允许的iC的最大变化范围为2ICm，vCE的变化范围为2（VCC - VCES）=2Vcem= 2IcmRL如果忽略BJT的饱和压降VCES，Vcem= IcmRL ≈ VCC 根据以上分析，不难求出工作在乙类的互补对称电路的输出功率、管耗、直流电源供给的功率和效率1)输出功率 输出功率是输出电压有效值Vo和输出电流有效值Io的乘积（也常用管子中变化电压、变化电流有效值的乘积表示）设输出电压的幅值为，则 (8.2.1) 当输入信号足够大，使Vom= Vcem= VCC -VCES ≈VCC和Iom=Icm时，可获得最大的输出功率 (8.2.2),,(2)管耗PT 考虑到VT1和VT2在一个信号周期内各导电约180°，且通过两管的电流和两管两端的电压vCE在数值上都分别相等（只是在时间上错开了半个周期）因此，为求出总管耗，只需先求出单管的损耗就行了设输出电压为vo = Vomsinwt ，则VT1的管耗为 (8.2.3),而两管的管耗为 (8.2.4),(3)直流电源供给的功率PV 直流电源供给的功率PV ，它包括负载得到的信号功率和VT1、VT2消耗的功率两部分。

当 有 当输出电压幅值达到最大，即Vom ≈ VCC时，则得电源供给的最大功率为,,(8.2.5),(8.2.6),(4)效率 一般情况下效率为,,当Vom ≈ VCC时，则,,(8.2.7),(8.2.8),3．功率BJT的选择 （1）最大管耗与最大输出功率的关系 工作在乙类的基本互补对称电路，在静态时，管子几乎不取电流，管耗接近于零因此，当输入信号较小时，输出功率较小，管耗也小，这是容易理解的；但能否认为，当输入信号愈大，输出功率也愈大，管耗就愈大呢？答案是否定的那么，最大管耗发生在什么情况下呢？ 由管耗表达式(8.2.3)可知，管耗PT1是输出电压幅值Vom的函数，因此，可以用求极值的方法来求解上式表明：当Vom=0.6VCC时，BJT具有最大的管耗，,(8.2.9),(8.2.10),（2）功率BJT的选择 在功率放大电路中，为了输出较大的信号功率，管子承受的电压要高，通过的电流要大，功率管损坏的可能性也就比较大，所以功率管的参数选择不容忽视选择时一般应考虑BJT的三个极限参数，即集电极最大允许功率损耗PCM ，集电极最大允许电流ICM和集电极-发射极间的反向击穿电压V(BR)CEO 。

由前面知识点的分析可知，若想得到最大输出功率，又要使功率BJT安全工作，BJT的参数必须满足下列条件： 每只BJT的最大管耗 PCM PT1m ≈0.2 Pom 通过BJT的最大集电极电流为ICM iCmax≈Vcc/RL 考虑到当VT2导通时，-vCE2 =VCES≈0 ，此时vCE1具有最大值，且等于 2VCC ，因此，应选用反向击穿电压| V(BR)CEO | 2VCC的管子 注意，在实际选择管子时，其极限参数还要留有充分的余地.,,,。