1、9.1 概 述,9.2 乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路,9.3 甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路,*9.4 集成功率放大器,第九章 功率電子電路,甲乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱電路,甲乙類單電源互補(bǔ)對(duì)稱電路,例： 擴(kuò)音系統(tǒng),功率放大器的作用： 用作放大電路的輸出級(jí)，以驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。如使揚(yáng)聲器發(fā)聲、繼電器動(dòng)作、 儀表指針偏轉(zhuǎn)等。,9.1 概述,一. 功放電路的特點(diǎn),（2） 功放電路中電流、電壓要求都比較大，必須注意電路參數(shù)不能超過晶體管的極限值: ICM 、UCEM 、 PCM 。,（1）輸出功率Po盡可能大,(3) 電流、電壓信號(hào)比較大，必須注意防止波形失真。,(4) 電源提供的能量盡可能轉(zhuǎn)換給負(fù)載，減少 晶體管及

2、線路上的損失。即注意提高電路的效率（）。,Pomax : 負(fù)載上得到的交流信號(hào)功率。 PE ： 電源提供的直流功率。,（5）功放管散熱和保護(hù)問題,二. 甲類功率放大器分析,三極管的靜態(tài)功耗：,若,動(dòng)態(tài)功耗,（當(dāng)輸入信號(hào)Ui時(shí)）,放大電路向電阻性負(fù)載提供的輸出功率,在輸出特性曲線上，正好是三角形ABQ的面積，這一三角形稱為功率三角形。,要想PO大，就要使功率三角形的面積大，即必須使Vom 和Iom 都要大。,最大輸出功率,電源提供的功率,此電路的最高效率,甲類功率放大器存在的缺點(diǎn)：,輸出功率小 靜態(tài)功率大，效率低,三. 幾種工作狀態(tài),根據(jù)在正弦信號(hào)整個(gè)周期內(nèi)的導(dǎo)通情況，三極管可分為幾個(gè)工作狀態(tài)：

3、,乙類：導(dǎo)通角等于180,甲類：一個(gè)周期內(nèi)均導(dǎo)通,甲乙類：導(dǎo)通角大于180,丙類：導(dǎo)通角小于180,動(dòng)畫演示,一. 結(jié)構(gòu),互補(bǔ)對(duì)稱：電路中采用兩個(gè)晶體管：NPN、 PNP各一支；兩管特性一致。組成 互補(bǔ)對(duì)稱式射極輸出器,9.2 乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路,二、工作原理（設(shè)ui為正弦波）,靜態(tài)時(shí)：,ui = 0V ic1、ic2均=0（乙類工作狀態(tài)） uo = 0V,動(dòng)態(tài)時(shí)：,ui 0V,T1截止，T2導(dǎo)通,ui 0V,T1導(dǎo)通，T2截止,iL= ic1 ;,iL=ic2,注意：T1、T2兩個(gè)晶體管都只在半個(gè)周期內(nèi)工作。,輸入輸入波形圖,死區(qū)電壓,(1) 靜態(tài)電流 ICQ、IBQ等于零； (2)

4、每管導(dǎo)通時(shí)間為半個(gè)周期 ； (3) 存在交越失真。,特點(diǎn)：,組合特性分析圖解法,負(fù)載上的最大不失真電壓為Vom=VCC- VCES,vo=-vce,動(dòng)畫演示,（1）最大不失真輸出功率Pomax,實(shí)際輸出功率Po,圖解分析演示圖,三、分析計(jì)算,單個(gè)管子在半個(gè)周期內(nèi)的管耗,（2）管耗PT,兩管管耗,（3）電源供給的功率PE,當(dāng),（4）效率,四三極管的最大管耗,問：Vom=？ PT1最大, PT1max=？,用PT1對(duì)Vom求導(dǎo)得出： PT1max發(fā)生在Vom=0.64VCC處。 將Vom=0.64VCC代入PT1表達(dá)式：,選管條件,1. PCM PT1max =0.2PoM,2,存在交越失真,OC

5、L電路,乙類互補(bǔ)對(duì)稱功放的缺點(diǎn),靜態(tài)時(shí): T1、T2兩管發(fā)射結(jié)電位分別為二極管D1、 D2的正向?qū)▔航?，致使兩管均處于微弱?dǎo)通狀態(tài)甲乙類工作狀態(tài),動(dòng)態(tài)時(shí)：設(shè) ui 加入正弦信號(hào)。正半周 T2 截止，T1 基極電位進(jìn)一步提高，進(jìn)入良好的導(dǎo)通狀態(tài)；負(fù)半周T1截止，T2 基極電位進(jìn)一步提高，進(jìn)入良好的導(dǎo)通狀態(tài)。,電路中增加 R1、D1、D2、R2支路,1.基本原理,9.3 甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路,一. 甲乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱電路,波形關(guān)系：,特點(diǎn)：存在較小的靜態(tài)電流 ICQ 、IBQ 。每管導(dǎo)通時(shí)間大于半個(gè)周期，基本不失真。,2.帶前置放大級(jí)的功率放大器,動(dòng)畫演示,3. 電路中增加復(fù)合管,增加復(fù)

6、合管的目的：擴(kuò)大電流的驅(qū)動(dòng)能力。, 1 2,晶體管的類型由復(fù)合管中的第一支管子決定。,復(fù)合NPN型,復(fù)合PNP型,4. 改進(jìn)后的OCL準(zhǔn)互補(bǔ)輸出功放電路：,T1：電壓推動(dòng)級(jí)（前置級(jí)）,T2、R1、R2：UBE擴(kuò)大電路,T3、T4、T5、T6：復(fù)合管構(gòu)成互補(bǔ)對(duì)稱功放,準(zhǔn)互補(bǔ),輸出級(jí)中的T4、T6均為NPN型晶體管，兩者特性容易對(duì)稱。,合理選擇R1、R2大小，b3、b5間便可得到 UBE2 任意倍數(shù)的電壓。,1、基本原理,. 單電源供電；,. 輸出加有大電容。,（1）靜態(tài)分析,則 T1、T2 特性對(duì)稱，,令：,二. 甲乙類單電源互補(bǔ)對(duì)稱電路,（2）動(dòng)態(tài)分析,若輸出電容足夠大，其上電壓基本保持不變，

7、則負(fù)載上得到的交流信號(hào)正負(fù)半周對(duì)稱，但存在交越失真。,（電容相當(dāng)于電源）,時(shí)，T1導(dǎo)通、T2截止；,設(shè)輸入端在0.5VCC直流電平基礎(chǔ)上加入正弦信號(hào),（3）輸出功率及效率,若忽略交越失真的影響，且 ui 幅度足夠大。則：,（1） 靜態(tài)偏置,（2）動(dòng)態(tài)工作情況,調(diào)整R1、R2阻值的大小，可使,此時(shí)電容上電壓,此電路存在的問題：,輸出電壓正方向變化的幅度受到限制，達(dá)不到VCC/2。,2、實(shí)際電路克服交越失真,動(dòng)畫演示,3. 帶自舉電路的單電源功放,靜態(tài)時(shí),C3充電后，其兩端有一固定電壓,動(dòng)態(tài)時(shí),由于C3很大，兩端電壓基本不變，使D點(diǎn)電位隨輸出電壓升高而升高。保證輸出幅度達(dá)到VCC/2。,OTL:

8、Output TransformerLess,OCL: Output CapacitorLess,總結(jié)：互補(bǔ)對(duì)稱功放的類型,9.4 集成功率放大器,這里介紹一個(gè)實(shí)用的OCL準(zhǔn)互補(bǔ)功放電路。其中主要環(huán)節(jié)有 ：,(1) 恒流源式差動(dòng)放大輸入級(jí)（T1、T2、T3）； (2) 偏置電路（R1、D1、D2）； (3) 恒流源負(fù)載（T5）； (4) OCL準(zhǔn)互補(bǔ)功放輸出級(jí)（T7、T8、T9、 T10）； (5) 負(fù)反饋電路（Rf、C1、Rb2構(gòu)成交流電壓串聯(lián)負(fù)反饋）； (6) 共射放大級(jí)（T4）； (7) 校正環(huán)節(jié)（C5、R4）； (8) UBE倍增電路（T6、R2、R3）； (9) 調(diào)整輸出級(jí)工作點(diǎn)元件

9、（Re7、Rc8、Re9、Re10）。,將其集成起來，就成為集成功放電路。,差動(dòng)放大級(jí),反饋級(jí),偏置電路,共射放大級(jí),UBE 倍增 電路,恒流源 負(fù)載,準(zhǔn)互補(bǔ)功放級(jí),保險(xiǎn)管,負(fù)載,實(shí)用的OCL準(zhǔn)互補(bǔ)功放電路：,集成功放 LM384管腳說明:,14 - 電源端（ Vcc）,3、4、5、7 - 接地端（ GND） 10、11、12 - 接地端（GND）,2、6 - 輸入端 （一般2腳接地）,8 - 輸出端 （經(jīng)500 電容接負(fù)載）,1 - 接旁路電容（5 ）,9、13 - 空腳（NC）,集成功放 LM384 外部電路典型接法：,調(diào)節(jié)音量,電源濾波電容,外接旁路電容,低通濾波,去除高頻噪聲,輸入信號(hào),輸出耦合大電容,1功率放大器的特點(diǎn)：工作在大信號(hào)狀態(tài)下，輸出電壓和輸出電流都很大。要求是在允許的失真條件下，盡可能提高輸出功率和效率。 2為了提高效率，在功率放大器中，BJT常工作在乙類和甲乙類狀態(tài)下，并用互補(bǔ)對(duì)稱結(jié)構(gòu)使其基本不失真。這種功率放大器理