第8章功率放大电路

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1、传感器传感器负载负载电压放大电压放大功率放大功率放大放大电路放大电路非电量非电量信号源信号源把电信号转换成把电信号转换成其他形式的能量其他形式的能量功率放大电路与电压放大电路的相同点：功率放大电路与电压放大电路的相同点： 放大电路实质上都是能量转换电路。是利用三极管的放大电路实质上都是能量转换电路。是利用三极管的控制作用把直流电源的能量按照输入信号的变化规律进控制作用把直流电源的能量按照输入信号的变化规律进行放大后传送给负载。行放大后传送给负载。 在工程上要驱动负载，不仅要求有较大的电压输出，在工程上要驱动负载，不仅要求有较大的电压输出，同时还要求有较大的电流输出，因此放大电路的末级常是同时还

2、要求有较大的电流输出，因此放大电路的末级常是功率放大电路。功率放大电路。第第8章章 功率放大电路功率放大电路1.1.功率放大电路的主要特点功率放大电路的主要特点2.2.要解决的问题要解决的问题 提高效率提高效率 减小失真减小失真 管子的保护管子的保护一般直接驱动负载，带负载能力要强。一般直接驱动负载，带负载能力要强。3.3.提高效率的途径提高效率的途径 降低静态功耗，即减小静态电流。降低静态功耗，即减小静态电流。8.1 功率放大电路的一般问题功率放大电路的一般问题1 . 要求给负载提供足够大的功率。要求给负载提供足够大的功率。2 . 在输入为大信号下工作。在输入为大信号下工作。3 . 分析方法

3、以图解法为主。分析方法以图解法为主。4 . 非线性失真矛盾突出。非线性失真矛盾突出。 5. 提高效率成为重要的关注点。提高效率成为重要的关注点。6. 功率器件的安全问题必须考虑功率器件的安全问题必须考虑。4. BJT三种工作状态三种工作状态 三极管根据正弦信号整三极管根据正弦信号整个周期内的导通情况，可个周期内的导通情况，可分为几个工作状态：分为几个工作状态：乙乙 类：类：导通角等于导通角等于180甲甲 类：类：一个周期内均导通一个周期内均导通甲乙类：甲乙类：导通角大于导通角大于1805.功放的分类功放的分类根据管子静态工作点的不同分为三类根据管子静态工作点的不同分为三类 甲类功放、乙类功放、

4、甲乙类功放甲类功放、乙类功放、甲乙类功放（1）甲类功放）甲类功放静点在负载线的中点，在整个信号周期内管子都导通。静点在负载线的中点，在整个信号周期内管子都导通。特点特点：集电极电流大、管耗大，集电极电流大、管耗大，效率效率50%低、低、波形不失真波形不失真用途用途：小信号放大小信号放大甲类功放：射极输出器甲类功放：射极输出器iCt0ICQuCEiCuCEt00UCEQQ（2） 乙类功放乙类功放在半个信号周期内，管子导通，静点在横轴上。在半个信号周期内，管子导通，静点在横轴上。iCt0uCEiCuCEt00Q特点特点：IC=0效率高效率高78.5%失真大失真大用途用途：用于互补对称的功放用于互补

5、对称的功放（3） 甲乙类工作状态甲乙类工作状态半个周期管子导通时间一个周期，静电在交流负载半个周期管子导通时间一个周期，静电在交流负载线中点以下横轴之上。线中点以下横轴之上。iCt0uCEiCuCEt00Q特点特点：IC小小效率高效率高失真小失真小用途用途：OCL互补对称的功放互补对称的功放8.2.18.2.1电路组成电路组成 由一对由一对NPNNPN、PNPPNP特性相同特性相同的互补三极管组成，采用正、的互补三极管组成，采用正、负双电源供电。这种电路也称负双电源供电。这种电路也称为为OCLOCL互补对称功率放大电路。互补对称功率放大电路。工作原理工作原理 两个三极管在信号正、两个三极管在信

6、号正、负半周轮流导通，使负载负半周轮流导通，使负载得到一个完整的波形。得到一个完整的波形。8.2 乙类双电源互补对称功率放大电路乙类双电源互补对称功率放大电路8.2.2 分析计算分析计算一、静态分析一、静态分析偏置电流为零，管子工作在乙类状态。偏置电流为零，管子工作在乙类状态。0, 021CCBIII因为两个管子参数特性相同，所以因为两个管子参数特性相同，所以0, 0OEVV二、动态分析二、动态分析 当当ui为正半周时，为正半周时，T1正偏导通，正偏导通，T2反偏截止，输出反偏截止，输出uo正半周波形；正半周波形；当当ui为负半周时，为负半周时，T2正偏导通，正偏导通，T1反偏截止，输出反偏截

7、止，输出uo负半周波形。负半周波形。负载在输入信号的整个周期内都有电流，输出电压为一完整正弦波。负载在输入信号的整个周期内都有电流，输出电压为一完整正弦波。两管交替工作，互相补充并且电路对称所以称为互补对称的功放。两管交替工作，互相补充并且电路对称所以称为互补对称的功放。V VCESCESV VCCCC1.1.输出功率输出功率P Po oL2CCL2CESCCL2CESCComax22)()2(=RVRVVRVVP 最大不失真最大不失真输出功率输出功率P PomaxomaxL2omLomomooo222=RVRVVIVP输出电压与输出电流有效值的乘积。输出电压与输出电流有效值的乘积。)(d )

8、(21=0LooCCT1tRvvVP 2. 2. 管耗管耗P PT T两管管耗两管管耗 T2T1T=PPP)4(22omomCCLVVVR )d( sin)sin(210LomomCCtRtVtVV )d( )sinsin(2102L2omLomCCttRVtRVV )4(12omomCCLVVVR 3.3.电源供给的功率电源供给的功率P PV V ToV=PPPLomCC2RVV 当当时，时， CComVV 2L2CCVmRVP 4.4.效率效率 CComVo4=VVPP 当当时，时， CComVV % 78.54 1.1.最大管耗与最大输出功率的关系最大管耗与最大输出功率的关系当当VOM0

9、.6VCC时每管具有最大管耗时每管具有最大管耗omT1m2 . 0PP 选管依据选管依据: :2.2. 功率功率BJT的选择的选择omT1m2 . 0 PP|V|V(BR)CEO(BR)CEO| 2V| 2VCCCCI ICM CM V VCCCC/R/RL L8.2.3 功率功率BJT的选择的选择3. 3. 改善器件的散热条件改善器件的散热条件 普通功率三极管的外壳较小普通功率三极管的外壳较小, , 散热效果差散热效果差, ,所以允许的耗散功率低。当加上散热片所以允许的耗散功率低。当加上散热片, ,使得器使得器件的热量及时散热后件的热量及时散热后, ,则输出功率可以提高很多。则输出功率可以提