模電-第九章功率放大電路

第九章功率放大電路第9章9.1概述9.2互補(bǔ)功率放大電路（OCL）第9章本章重點(diǎn)OCL互補(bǔ)功率放大電路組成及工作原理。第9章9.1概述能夠向負(fù)載提供足夠信號(hào)功率的放大電路稱為功率放大電路（簡稱功放）。在實(shí)用電路中，往往要求放大電路的輸出級(jí)輸出一定的功率，以驅(qū)動(dòng)負(fù)載。功率放大電路是在電源電壓確定的情況下，輸出盡可能大的功率。功率管工作在大信號(hào)狀態(tài)（盡限應(yīng)用狀態(tài)）。因此，從功放電路的組成和分析方法到元器件的選擇，都與小信號(hào)放大電路有著明顯的區(qū)別。1.主要技術(shù)指標(biāo)9.1.1功率放大電路的特點(diǎn)1）最大輸出功率Pom

2）轉(zhuǎn)換效率放大電路提供給負(fù)載的信號(hào)功率稱輸出功率(交流功率)。Po=Io

Uo（有效值）Pom指負(fù)載上可能得到的最大交流功率。功率放大電路的最大輸出功率與電源所提供的功率之比。

=Pom/Pv電源提供的功率是直流功率，其值等于電源輸出的平均電流與電源電壓之積。2.功率放大電路中的晶體管3.功率放大電路的分析方法功放電路中,晶體管一般工作在極限工作狀態(tài)。集電極電流接近ICM（最大集電極電流）；c-e間壓降接近U（BR）CEO（c-e間擊穿電壓）；管耗接近PCM（最大功耗）。（功放管一般為大功率管,使用應(yīng)注意散熱問題。）由于功率電路的輸出電壓和電流都很大,不能采用適用于小信號(hào)的交流等效電路分析方法,而采用圖解法。第9章第9章9.1.2功率放大電路的組成一、共射放大電路不宜用作功率放大電路＋Uo－RLRCRb＋Ui－T+Vcc直流負(fù)載線交流負(fù)載線iCuCEQICQABODECVCCUCEQ原因：電路輸出功率小，電源使用效率低。管集電極耗散功率RC功率損耗及RL獲得功率ABOC面積為直流電源提供功率第9章二、變壓器耦合功率放大電路iCuCEQICQOAB2VCCVCC理想情況下最大效率為50%。Pom=1/2(ICQVCC)RLRb＋Ui－T+VccN1N2電源提供功率最大輸出功率交流負(fù)載線（通過調(diào)匝數(shù)比，可使B點(diǎn)為2VCC）直流負(fù)載線（N1電阻可略）（1）晶體管工作在甲類狀態(tài)在放大電路中，當(dāng)輸入信號(hào)為正弦波時(shí)，晶體管在信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)均導(dǎo)通（導(dǎo)通角為360）。（2）晶體管工作在乙類狀態(tài)晶體管僅在正半周或負(fù)半周導(dǎo)通（導(dǎo)通角為180）。（3）晶體管工作在甲乙類狀態(tài)晶體管的導(dǎo)通時(shí)間大于半個(gè)周期且小于1個(gè)周期（導(dǎo)通角為180360）。?晶體管工作狀態(tài)的分類除此之外，還有丙類狀態(tài)（導(dǎo)通角<180)

、丁類狀態(tài)（工作在開關(guān)狀態(tài)，僅飽和導(dǎo)通時(shí)消耗功率。）tuCEiCiCIB=0Q00(3)乙類工作狀態(tài)（半周導(dǎo)通）(2)甲乙類工作狀態(tài)(1)甲類工作狀態(tài)（全導(dǎo)通）tuCEiCiCQ00IB=0tuCEiCiCQ00IB=0第9章?變壓器耦合乙類推挽功率放大電路兩只管子在信號(hào)的正負(fù)半周交替工作稱“推挽”工作方式。優(yōu)點(diǎn)：可實(shí)現(xiàn)阻抗變換。缺點(diǎn)：笨重、效率較低、高、低頻特性較差。第9章三、無輸出變壓器的功率放大電路（OTL）用大電容取代變壓器，T1、T2特性對(duì)稱，工作在乙類。A采用單電源供電，靜態(tài)時(shí)A點(diǎn)電位為1/2VCC。(OTL是OutputTransfomerless縮寫)四、無輸出電容的功率放大電路（OCL）BJT工作在乙類。(OCL是OutputCapacitorless縮寫)采用雙電源供電，靜態(tài)時(shí)A點(diǎn)電位為0V。-VCCA五、橋式推挽功率放大電路（BTL）不用變壓器和大電容,單電源供電。靜態(tài)時(shí)：URL=0V。動(dòng)態(tài)時(shí)：T1和T4,T2和T3交替工作（乙類)。(BTL是BalancedTransfomerless

縮寫)第9章9.2互補(bǔ)功率放大電路（OCL）一、基本電路9.2.1OCL電路的組成及工作原理第9章二、改進(jìn)電路（BJT工作在甲乙類狀態(tài)）靜態(tài)時(shí)通過調(diào)節(jié)R1或R3使E點(diǎn)電位UE=0V。增加R2、D1、D2用以消除交越失真。動(dòng)態(tài)時(shí)uB1

uB2ui（R2及D1、D2動(dòng)態(tài)電阻很?。５?章9.2tuiuBE1-uBE2O1O2iB2iB1T1管輸入特性T2管輸入特性iB1iB2兩管工作在甲乙類狀態(tài)，在輸入信號(hào)正半周，主要由T1管工作，負(fù)半周則主要為T2管。T1和T2管在ui作用下輸入特性中的圖解分析第9章9.2.2OCL電路的輸出功率及效率一、OCL電路的圖解分析最大不失真輸出電壓幅度第9章二、輸出功率及效率計(jì)算最大不失真輸出電壓有效值：最大輸出功率：電源提供的電流：電源提供的平均功率：整理后得：理想情況下(UCES=0):第9章9.2.3OCL電路中晶體管的選擇2.集電極最大電流1.最大管壓降截止管承受壓降。第9章3.BJT集電極最大功耗UCES=0時(shí)，經(jīng)推倒，可得：電源提供的功率除轉(zhuǎn)換為輸出功率外，其余部分主要消耗在晶體管上，存在：PTPV-PO。當(dāng)ui最大時(shí)PO最大，但此時(shí)管壓降小，PT也小。例1：已知VCC=15V，輸入電壓為正弦波，晶體管的飽和壓降|UCES|=3V，電壓放大倍數(shù)約為1，負(fù)載電阻RL=4。求解負(fù)載上可能獲得的最大功率和效率；2.若輸入電壓最大有效值為8V，則負(fù)載上能夠獲得的最大功率為多少？1.

2.

解：例2：電路如圖所示,已知負(fù)載所需最大功率為16W，負(fù)載電阻為8

。設(shè)晶體管的飽和壓降|UCES|=2V，試問：1.電源電壓至少為多少？若電源電壓取20V，則體管的最大集電極電流、最大管壓降和集電極最