功率輸出級(jí)電路

功率輸出級(jí)電路第1頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

導(dǎo)通角：=乙類：導(dǎo)通角：<丙類：導(dǎo)通角：<<2ICQ甲乙類：導(dǎo)通角：=2ICQ甲類：三極管的工作狀態(tài)：為提高效率和改善失真，三極管可工作在不同的靜態(tài)工作點(diǎn)，根據(jù)導(dǎo)通時(shí)間可分為如下四個(gè)狀態(tài)，如圖所示。第2頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期日一、甲類功率輸出級(jí)T1----射極跟隨輸出級(jí)T2

----恒流源偏置電路，可提供ICQ，并作為T1發(fā)射極有源負(fù)載電阻常采用共射組態(tài)甲類功率輸出級(jí)電路如圖。特點(diǎn)：AI高，輸入阻抗高，輸出阻抗低。所以它既具有較大的功率又有很強(qiáng)的帶載能力。η＝Po/PDc=25%實(shí)際η＝10％～20％可見(jiàn)甲類工作狀態(tài)的效率極低：原因是靜態(tài)工作點(diǎn)的存在。第3頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期日二、乙類功率輸出級(jí)原理：當(dāng)Ui為正弦信號(hào)正半周，T2截止，T1導(dǎo)通，Uo隨Ui變化；互補(bǔ)對(duì)稱乙類推挽輸出級(jí)(一)乙類推挽輸出級(jí)工作原理1.互補(bǔ)對(duì)稱乙類推挽輸出級(jí)結(jié)構(gòu)：由T1(NPN管)和T2(PNP管)分別與負(fù)載RL連成射極跟隨器，T1、T2管的輸出特性對(duì)稱。故輸出完整波形。當(dāng)Ui為正弦信號(hào)負(fù)半周，T1截止，T2導(dǎo)通，Uo隨Ui變化：第4頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期日?qǐng)D6-29乙類輸出特性（二）乙類推挽輸出級(jí)的功率分析Uom=

Ec-

Uce1第5頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期日忽略三極管的飽和壓降，Uom=

Ec

-

Uce1Ec,負(fù)載上的最大不失真功率為1.交流輸出功率Po2．電源提供的直流功率PDC電源供給每管的直流功率為:電源提供給雙管的直流功率為:電源提供給雙管的最大直流功率為:2PDC(單)每管半周平均電流為：第6頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期日3．功率轉(zhuǎn)換效率η當(dāng)Uom=EC

時(shí)效率最大，乙類推挽輸出級(jí)的最大效率可達(dá)78.5%，考慮到損耗和改善波形失真問(wèn)題，實(shí)際<70%。第7頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期日4．晶體管集電極功耗Pc

電源輸入的直流功率，有一部分通過(guò)三極管轉(zhuǎn)換為輸出功率，剩余的部分則消耗在三極管上，形成三極管的管耗。

令，可求得Pc=Pcmax時(shí)的將此式代入上式可求得集電極最大功耗為：第8頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期日5.PC與Po關(guān)系曲線（如圖）PCmax=Poη=50%O→MPo↑,PC↑;N點(diǎn)

Po=Pomax,η=ηmax=78.5%此時(shí)，Pc=0.273Po0.2PoM→NPo↑PC↓,η↑;M點(diǎn)Pc與Po的關(guān)系poPCPc=Po,=0.5Pc=0.273Po=0.785MN第9頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

3．功率管的選擇為了確保功率管的安全和輸出功率的要求，電源及輸出功率管參數(shù)的選擇原則如下：1）已知Pomax與RL，選擇電源UCC，則有：2）已知Pomax，選擇管子允許的最大功耗PCM，則有：3）管子的反向擊穿電壓BUCEO當(dāng)信號(hào)最大時(shí)，一管趨于飽和，而另一管趨于截止，截止管承受的最大反壓為UCC－(－UCC)=2UCC，所以4）管子允許的最大集電極電流ICM第10頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期日(三)乙類推挽輸出級(jí)轉(zhuǎn)移特性第11頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2.互補(bǔ)推挽輸出級(jí)（OCL電路）T1--共射激勵(lì)級(jí),可提高輸入信號(hào)電壓幅度;T2,T3--互補(bǔ)推挽輸出級(jí)T4,T5--給T2,T3提供小偏壓。第12頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期日3.準(zhǔn)互補(bǔ)推挽輸出級(jí)前面介紹的互補(bǔ)推挽功率輸出級(jí)，在大功率應(yīng)用時(shí)還存在以下問(wèn)題：輸出異型管（T2、T3）的輸出特性很難做到完全對(duì)稱，結(jié)果造成輸出波形上下不對(duì)稱；輸出管的β值有限，會(huì)限制最大輸出功率。解決辦法：可采用由復(fù)合管構(gòu)成的準(zhǔn)互補(bǔ)推挽功率輸出級(jí)。1）復(fù)合管將兩個(gè)或三個(gè)晶體管按一定的原則級(jí)聯(lián)起來(lái)所構(gòu)成的三端器件稱做復(fù)合管或達(dá)林頓（Darlington）管。組成復(fù)合管要遵從以下原則：（1）電流流向必須一致；（2）各極電壓必須保證所有管子工作在放大區(qū)；（3）復(fù)合管的基極電流等于第一個(gè)管子的基極電流，因此復(fù)合管的類型與第一個(gè)管子的類型相同。第13頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期日正確的復(fù)合管連接方式有四種，如圖所示。hfe=hfe1hfe2hie=hie1+(1+hfe1)hie2復(fù)合管的電流放大系數(shù)為：復(fù)合管（a,c）的輸入電阻為復(fù)合管（b,d）的輸入電阻為hie=hie1第14頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2）準(zhǔn)互補(bǔ)推挽功率輸出級(jí)

T1、T2復(fù)合成NPN管，T3、T4復(fù)合成PNP管。R1和R2是為了給T2、T4的反向飽和電流提供泄放通道而加的電阻。（以免在T2、T4結(jié)溫升高時(shí)，ICBO隨溫度指數(shù)上升，引起T2、T4的ICEO迅速增大而造成惡性熱循環(huán)。）注意：準(zhǔn)互補(bǔ)推挽功率輸出級(jí)只要求上下兩個(gè)復(fù)合管在總特性上相互匹配，不必一一對(duì)應(yīng)匹配；也不強(qiáng)求上下兩個(gè)復(fù)合管管子數(shù)目相等。第15頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星