模拟电子技术基础：第27讲 功率放大电路.ppt

第二十七讲第二十七讲 功率放大电路功率放大电路一、概述二、互补输出级的分析计算一、概述一、概述例：例： 扩音系统扩音系统实际负载实际负载1.什么是功率放大器？什么是功率放大器？ 在电子系统中，模拟信号被放大在电子系统中，模拟信号被放大后，往往要去推动一个实际的负载如使扬声器发声、继电器后，往往要去推动一个实际的负载如使扬声器发声、继电器动作、动作、 仪表指针偏转等推动一个实际负载需要的功率很大仪表指针偏转等推动一个实际负载需要的功率很大能输出较大功率的放大器称为功率放大器能输出较大功率的放大器称为功率放大器功功率率放放大大电电压压放放大大信信号号提提取取一、概述一、概述2. 功率放大电路的特点功率放大电路的特点 （（1）） 输出功率尽可能大输出功率尽可能大2）） 功放电路中电流、电压要求都比较大，必须注意电路功放电路中电流、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参数不能超过晶体管的极限值: ICM 、、UCEM 、、 PCM ICMPCMUCEMIcuce一、概述一、概述2. 功率放大电路的特点功率放大电路的特点(3) 电流、电压信号比较大，必须注意防止波形失真。

电流、电压信号比较大，必须注意防止波形失真4) 电源提供的能量应尽可能多地转换给负载，尽量电源提供的能量应尽可能多地转换给负载，尽量减少晶体管及线路上的损失即注意提高电路的减少晶体管及线路上的损失即注意提高电路的效率（效率（ ）Po: 负载上得到的交流信号功率负载上得到的交流信号功率PV ：： 电源提供的直流功率电源提供的直流功率5）功放管散热和保护问题）功放管散热和保护问题一、概述一、概述3. 功率放大电路研究的问题功率放大电路研究的问题 （（1）） 性能指标：输出功率和效率性能指标：输出功率和效率 若已知若已知Uom，，则可得则可得Pom （（2）） 分析方法：因大信号作用，故应采用图解法分析方法：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最大集电极电流，承受的最大管压降接近c-e反向击穿电反向击穿电压，消耗的最大功率接近集电极最大耗散功率。

称为工压，消耗的最大功率接近集电极最大耗散功率称为工作在作在尽限状态尽限状态4. 4. 晶体管的工作方式晶体管的工作方式甲甲类类：：Q点点适适中中，，在在正正弦弦信信号号的的整个周期内均有电流流过整个周期内均有电流流过BJT甲甲乙乙类类：：介介于于两两者者之之间间，，导通角大于导通角大于180°°iCuCEQ1UCEQICQVCCiCuCEQ3ICQVCC乙乙类类：：静静态态电电流流为为0，，BJT只只在在正弦信号的半个周期内均导通正弦信号的半个周期内均导通iCuCEQ2ICQVCC（（1 1）变压器耦合功率放大电路）变压器耦合功率放大电路 单管甲类电路单管甲类电路①① 输入信号增大，输出功率如何变化？输入信号增大，输出功率如何变化？②② 输入信号增大，电源提供的功率如何变化？效率如何变化？输入信号增大，电源提供的功率如何变化？效率如何变化？5. 功率放大电路的种类功率放大电路的种类乙类推挽电路乙类推挽电路 信号的正半周信号的正半周T1导通、导通、T2截止；负半周截止；负半周T2导通、导通、T1截止 相同类型的相同类型的两只管子交替工作，称为两只管子交替工作，称为“ 推挽推挽 ”。

设设 β为常量，则负载上可获得正弦波输入信号越大，电为常量，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源提供的功率也越大（（2））OTL电路电路 输入电压的正半周：输入电压的正半周： ＋＋VCC→T1→C→RL→地地 C 充电输入电压的负半周：输入电压的负半周： C 的的 “＋＋”→T2→地地→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电路低频特性差电路低频特性差因变压器耦合功放笨重、自身损耗大，故选用因变压器耦合功放笨重、自身损耗大，故选用OTL电路电路（（3）） OCL电路电路输入电压的正半周：输入电压的正半周： ＋＋VCC→T1→RL→地地输入电压的负半周：输入电压的负半周： 地地→RL →T2 → －－VCC两只管子交替导通，两路电源交替供电，双向跟随两只管子交替导通，两路电源交替供电，双向跟随静态时，静态时，UEQ＝＝ UBQ＝＝0（（4））BTL电路电路 输入电压的正半周：＋输入电压的正半周：＋VCC→ T1 → RL→ T4→地地输入电压的负半周：＋输入电压的负半周：＋VCC→ T2 → RL→ T3→地地①①是双端输入、双端输是双端输入、双端输出形式，输入信号、负出形式，输入信号、负载电阻均无接地点。

载电阻均无接地点②②管子多，损耗大，使管子多，损耗大，使效率低几种几种电路的比较电路的比较 变压器耦合乙类推挽：变压器耦合乙类推挽：变压器耦合乙类推挽：变压器耦合乙类推挽：单电源供电，单电源供电，笨重，效率笨重，效率低，低频特性差低，低频特性差OTLOTL电路：电路：电路：电路：单电源供电，单电源供电，低频特性差低频特性差OCLOCL电路：电路：电路：电路：双电源供电，双电源供电，效率高，低频特性好效率高，低频特性好BTLBTL电路：电路：电路：电路：单电源供电，单电源供电，低频特性好；双端输入低频特性好；双端输入双端输出双端输出二、二、互补输出级的分析估算互补输出级的分析估算求解输出功率和效率的方法求解输出功率和效率的方法:然后求出电源的平均功率，然后求出电源的平均功率，效率效率在已知在已知RL的情况下，先求出的情况下，先求出Uom，，则则uB1tUTtiBIBQ波形关系：波形关系：ICQiCuBEiBib特点：特点：存在较小的静态存在较小的静态电流电流 ICQ 、、IBQ 每管导通时间大每管导通时间大于半个周期，基于半个周期，基本不失真本不失真 iCQuceVCC /ReVCCIBQ2. 效率效率1. 输出功率输出功率3. 晶体管的极限参数晶体管的极限参数PT对对UOM求导，并令其为求导，并令其为0，可得，可得 在输出功率最大时，因管压降最小，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。

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，其极限参数因此，选择晶体管时，其极限参数将将UOM代入代入PT的表达式，可得的表达式，可得讨论讨论：：出现下列故障时，将产生什么现象出现下列故障时，将产生什么现象?1. R2短路；短路；2. R2断路；断路；3. D1短路；短路；4. D1断路；断路；5. T1集电极开路集电极开路T2、、T5的极限参数：的极限参数：PCM＝＝1.5W，，ICM＝＝600mA，，UBR（（CEO））＝＝40V清华大学 华成英 hchya@。