第5章功率放大電路

1、5.1 5.1 功率放大電路的一般問題功率放大電路的一般問題5.2 5.2 乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大器乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大器5.3 5.3 甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大器甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大器5。1功率放大電路的一般問題一、一、功率放大電路的特點(diǎn)及主要研究對(duì)象功率放大電路的特點(diǎn)及主要研究對(duì)象 二、二、功率放大電路提高效率的主要途徑功率放大電路提高效率的主要途徑功率放大電路功率放大電路：要求獲得一定的不失真的輸出功率要求獲得一定的不失真的輸出功率。電壓放大電路：電壓放大電路：要求負(fù)載得到不失真的電壓信號(hào)要求負(fù)載得到不失真的電壓信號(hào)。通常在大信號(hào)下工作，一般采用通常在大信號(hào)下工作，一般采用圖解

2、法圖解法進(jìn)行分析。進(jìn)行分析。討論的問題是：討論的問題是： 要求輸出功率盡可能大。要求輸出功率盡可能大。 效率要高。效率要高。 非線性失真要小。非線性失真要小。 功率管的散熱問題功率管的散熱問題功率大功率大VoVo、IoIo大大發(fā)熱發(fā)熱討論的主要指標(biāo)：電壓增益（討論的主要指標(biāo)：電壓增益（v v），輸入、輸出電阻，輸入、輸出電阻（R Ri i ,R,Ro o ）輸出功率不一定大。輸出功率不一定大。分析方法：小信號(hào)模型分析法分析方法：小信號(hào)模型分析法一、一、 功率放大電路的特點(diǎn)及主要研究對(duì)象功率放大電路的特點(diǎn)及主要研究對(duì)象比較比較在一周期內(nèi)在一周期內(nèi)i ic c 0 0，最大效率最大效率5050v

3、vC EC EQ Qi ic cI ICQCQtt I ICQCQi ic cI IC Q C Q I IC MC MI IC MC M工作點(diǎn)下移工作點(diǎn)下移二、二、 功率放大電路提高效率的主要途徑功率放大電路提高效率的主要途徑O OO O在一周期內(nèi)有半個(gè)周期以上在一周期內(nèi)有半個(gè)周期以上i ic c 0 0I ICQCQi ic ctt v vCECEQ Qi ic cI ICQCQI ICMCMI ICQ CQ I ICMCM工作點(diǎn)下移工作點(diǎn)下移O OO O在一周期內(nèi)只有半個(gè)周期在一周期內(nèi)只有半個(gè)周期i ic c 0 0，最大效率最大效率78.578.5I ICQCQi ic ctt I IC

4、MCMQ Qi ic cv vCECEI ICQCQ=0=0雖然提高了效率，但出現(xiàn)了嚴(yán)重的波形失真，需要改進(jìn)電路既不失真，又要高效率O OO O5.2.1 5.2.1 電路組成電路組成5.2 乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路5.2.2 5.2.2 分析計(jì)算分析計(jì)算5.2.3 BJT5.2.3 BJT的選擇的選擇vi= 0 時(shí)，為靜態(tài)時(shí)，為靜態(tài)vi正半周時(shí)正半周時(shí)，T1導(dǎo)通導(dǎo)通,T2截止截止5.2.1 5.2.1 電路組成電路組成 vi負(fù)半周時(shí)，負(fù)半周時(shí)，T2導(dǎo)通，導(dǎo)通，T1截止截止vitovoto5.2.2 分析計(jì)算分析計(jì)算（1）輸出功率 Po（為有效值）L2CCL2CESCCL2CESCCom

5、ax22)()2(=RVRVVRVVP L2CCL2CESCCL2CESCComax22)()2(=RVRVVRVVP 當(dāng)管子飽和導(dǎo)通時(shí)，當(dāng)管子飽和導(dǎo)通時(shí)，Vom= Vcc - VCES Vcc最大輸出功率最大輸出功率 PomaxL2omLomomo222=RVRVVooIVP=（2）管耗）管耗PT單個(gè)管子在一個(gè)周期內(nèi)的平均管耗單個(gè)管子在一個(gè)周期內(nèi)的平均管耗)d( )sinsin(2102L2omLomCCttRVtRVV )4(12omomCCLVVVR 兩管管耗兩管管耗 T2T1T=PPP)4(22omomCCLVVVR 管壓降輸出電壓流過管子的電流) ( d )(21=0LooCCT1t

6、RvvVP )d( sin)sin(210LomomCCtRtVtVV 管耗輸出功率ToV=PPP（3）電源供給的功率）電源供給的功率 PVLomCC2RVV時(shí)時(shí)， CComVV 2L2CCVmRVP （4）效率）效率 CComVo4=VVPP 時(shí)時(shí)， CComVV % 78.54 )4(2212omCC2omLLomVVVRRV523功率BJT的選擇1.1.最大管耗和最大輸出功率的關(guān)系最大管耗和最大輸出功率的關(guān)系管耗P PT1T1是輸出電壓幅值V Vomom的函數(shù)（用求極值的方法求解）omdVdP /T1)2(1omCCLVVR令02omCCVV0/T1omdVdP，則故CCCComVVV6

7、.0/2具有最大管耗則每管最大管耗和電路的最大輸出功率具有如下的關(guān)系：則每管最大管耗和電路的最大輸出功率具有如下的關(guān)系：P PT1mT1m0.2Pom0.2Pom2020PomPom523功率BJT的選擇要得到最大輸出功率，BJT的參數(shù)必須滿足下列條件：每只BJT的最大允許管耗必須大于最大允許管耗必須大于P PT1mT1m0 02Pom2Pom； 考慮到當(dāng)T2導(dǎo)通時(shí)，VCES20,此時(shí)VCE1具有最大值，且等于2VCC。因此，應(yīng)選用V（BR）CEO2VCC的管子； 通過 BJTBJT 的最大集電極電流為最大集電極電流為 VCC/RL，所選 BJT BJT 的 I ICM CM 一般不宜低于此值

8、。例5212.2.功率功率BJTBJT的選擇的選擇一一. .問題的提出問題的提出二二. .克服交越失真的措施克服交越失真的措施iLvi-VCCT1T2vo+VCCRL一一。問題的提出問題的提出vi vo死區(qū)電壓死區(qū)電壓交越失真交越失真二、克服交越失真的措施二、克服交越失真的措施5.3.1 5.3.1 甲乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱電路甲乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱電路5.3.2 5.3.2 甲乙類單電源互補(bǔ)對(duì)稱電路甲乙類單電源互補(bǔ)對(duì)稱電路1. 利用二極管進(jìn)行偏置利用二極管進(jìn)行偏置的雙電源互補(bǔ)對(duì)稱電路的雙電源互補(bǔ)對(duì)稱電路T T3 3組成前置放大級(jí)，組成前置放大級(jí)，T T1 1.T.T2 2組成互補(bǔ)輸出級(jí)組成互補(bǔ)輸出

9、級(jí)靜態(tài)時(shí)，在靜態(tài)時(shí)，在D D1 1、 D D2 2上產(chǎn)生的壓上產(chǎn)生的壓降為降為T T1 1、T T2 2提供了一個(gè)適當(dāng)?shù)钠峁┝艘粋€(gè)適當(dāng)?shù)钠珘?，使之處于微?dǎo)通狀態(tài)。壓，使之處于微導(dǎo)通狀態(tài)。有信號(hào)時(shí)，工作在甲乙類，有信號(hào)時(shí)，工作在甲乙類，基本實(shí)現(xiàn)線性放大基本實(shí)現(xiàn)線性放大缺點(diǎn)：電位難調(diào)缺點(diǎn)：電位難調(diào)Re3Rc3+VCC-VCCVOviRLT1T2T3D1D2 只要適當(dāng)調(diào)節(jié)只要適當(dāng)調(diào)節(jié)R1、 R2的比值，的比值，就可改變就可改變T T1 1 、 T T2 2的偏壓值的偏壓值2。利用利用uBE擴(kuò)大電路進(jìn)行偏置的雙電源互補(bǔ)對(duì)稱電路擴(kuò)大電路進(jìn)行偏置的雙電源互補(bǔ)對(duì)稱電路Re3Rc3+VCC-VCCVOviR

10、LT1T2T3R1R2T4流入流入T T4 4的基極電流遠(yuǎn)小于的基極電流遠(yuǎn)小于流過流過R R1 1、R R2 2的電流的電流UCE4=UBE4（R1+R2）/R2ic1ic221244RRRCEUBEU 采用一個(gè)電源采用一個(gè)電源的的 互補(bǔ)對(duì)稱偏置電路互補(bǔ)對(duì)稱偏置電路T T3 3組成前置放大級(jí)，組成前置放大級(jí)，T T1 1.T.T2 2組成互補(bǔ)輸出級(jí)組成互補(bǔ)輸出級(jí)靜態(tài)時(shí)調(diào)節(jié)靜態(tài)時(shí)調(diào)節(jié)R R1 1和和R R2 2 ，為，為T T1 1、T T2 2提供了一個(gè)適當(dāng)?shù)钠珘禾峁┝艘粋€(gè)適當(dāng)?shù)钠珘篤K = VC = VCC / 2信號(hào)負(fù)半周時(shí)，信號(hào)負(fù)半周時(shí)，T1導(dǎo)通，導(dǎo)通，C充電充電信號(hào)正半周時(shí)，信號(hào)正半周

11、時(shí)，T2導(dǎo)通，導(dǎo)通，C放電。放電。RcRe+VccVORLT1T2T3D1D2C1+b3R2R1b2b1CeC+KDVi 功放電路如圖所示，設(shè)V VCCCC=12V=12V，R RL L=8=8，BJT的極限參數(shù)為I ICMCM=2A=2A， V V（BRBR）CEOCEO =30V=30V，P PCMCM=5W=5W。試求：最大最大輸出功率輸出功率Pom值，并檢驗(yàn)所給值，并檢驗(yàn)所給BJT是否能安全工作？是否能安全工作？放大電放大電路在路在= 0.6 時(shí)的輸出功率時(shí)的輸出功率Po值。值。解：求PomPom，并檢驗(yàn)BJT的安全工作情況L2CCL2CESCCL2CESCComax22)()2(=R

12、VRVVRVVPPom =（12V）2 / 2 8 = 9W通過BJT的最大集電極電流最大集電極電流最大管耗最大管耗BJTc、e極間的最大壓降最大壓降iCm= Vcc / RL = 12V / 8 = 1。5AvCEm = 2VCC = 24VPT1m 0。2Pom = 0。2 9W = 1。8W所求iCm 、 vCEm 和 PT1m ，均分別小于極限參數(shù)I ICM CM 、 V V（BRBR）CEOCEO 和 P PCM CM ，故BJT能安全工作。 例521求= 0。6時(shí)的 Po Po 值CComVo4=VVPP 由可求出Vom = 4Vcc / = 0。6 4 12V / = 9。2V= 9。22 / 8 / 2 = 5。3VL2omooo2=RVIVP故可得到例521圖 基本互補(bǔ)對(duì)稱電路單電源基本互