《功率放大電路》ppt課件

1、例：例： 擴(kuò)音系統(tǒng)擴(kuò)音系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)功率放大器的作用：功率放大器的作用： 用作放大電路的輸出級，以驅(qū)用作放大電路的輸出級，以驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)。如使揚(yáng)聲器發(fā)聲、繼電器動作、動執(zhí)行機(jī)構(gòu)。如使揚(yáng)聲器發(fā)聲、繼電器動作、 儀表儀表指針偏轉(zhuǎn)等。指針偏轉(zhuǎn)等。 功功率率放放大大電電壓壓放放大大信信號號提提取取 概述概述HOME 功率放大與電壓放大的區(qū)別功率放大與電壓放大的區(qū)別1 1。后者只能給出放大的電壓，不能給出大電流，。后者只能給出放大的電壓，不能給出大電流， 所以其功率輸出并不大。而前者那么既要輸出所以其功率輸出并不大。而前者那么既要輸出大電壓，又要輸出大電流。大電壓，又要輸出大電流。2 2。兩者都放

2、大信號，但前者要輸出大電流，所以。兩者都放大信號，但前者要輸出大電流，所以對器件要求高，即耐壓高，電流大，包括對三極對器件要求高，即耐壓高，電流大，包括對三極管，電阻，電容等。管，電阻，電容等。2 2。后者對電源轉(zhuǎn)換效率要求不高，由于輸出功率。后者對電源轉(zhuǎn)換效率要求不高，由于輸出功率較小，所以電源本身功耗不大，普通可以不思索較小，所以電源本身功耗不大，普通可以不思索功率損耗。而前者對電源要求高，電路設(shè)計中要功率損耗。而前者對電源要求高，電路設(shè)計中要提高能量轉(zhuǎn)換效率。提高能量轉(zhuǎn)換效率。尤其是便攜式，挪動式設(shè)備中對此要求更高。尤其是便攜式，挪動式設(shè)備中對此要求更高。HOME設(shè)計功放電路應(yīng)留意的問題

3、設(shè)計功放電路應(yīng)留意的問題(1) 功放電路中電流、電壓要求都比較大，功放電路中電流、電壓要求都比較大，必需留意電路參數(shù)不能超越晶體管的極必需留意電路參數(shù)不能超越晶體管的極限值限值: ICM 、UCEM 、 PCM 。 ICMPCMUCEMIcuce任務(wù)區(qū)任務(wù)區(qū)HOME(2) 電流、電壓信號比較大，必需留意防止電流、電壓信號比較大，必需留意防止波形失真。即動態(tài)范圍要盡能夠大。波形失真。即動態(tài)范圍要盡能夠大。(3) 電源提供的能量盡能夠地轉(zhuǎn)換給負(fù)載，以電源提供的能量盡能夠地轉(zhuǎn)換給負(fù)載，以減少晶體管及線路上的損失。即留意提高減少晶體管及線路上的損失。即留意提高電路的效率電路的效率。Pomax : 負(fù)載

4、上得到的交流信號功率。負(fù)載上得到的交流信號功率。PE ： 電源提供的直流功率。電源提供的直流功率。%100maxEoPPHOME 射極輸出器的輸射極輸出器的輸出電阻低，帶負(fù)載才出電阻低，帶負(fù)載才干強(qiáng)，能否可以作功干強(qiáng)，能否可以作功放呢？放呢？NoImage問題討論問題討論Rbuo UCCuiibRE射極輸出器能否做射極輸出器能否做功率放大？功率放大？HOMENoImageRbuoUCCuiRE思索最理想的情況：思索最理想的情況：設(shè)負(fù)載開路，此時輸出電壓最大；設(shè)負(fù)載開路，此時輸出電壓最大；同時忽略管子壓降。同時忽略管子壓降。uotuoibQicuceUCC首先做負(fù)載線首先做負(fù)載線確定任務(wù)點(diǎn)確定任

5、務(wù)點(diǎn)Q留意是留意是uo而不是而不是uceHOMEECCRU忽略晶體管的飽和壓忽略晶體管的飽和壓降和截止區(qū)，輸出信降和截止區(qū)，輸出信號號uo的峰值最大只能的峰值最大只能為：為：QIcuCEUCC直流負(fù)直流負(fù)載線載線UCEQ = 0.5UCC 那么靜態(tài)任務(wù)那么靜態(tài)任務(wù)點(diǎn)：點(diǎn)： 為得到較大的輸出信號，假設(shè)將射極輸出器的靜態(tài)為得到較大的輸出信號，假設(shè)將射極輸出器的靜態(tài)任務(wù)點(diǎn)任務(wù)點(diǎn)Q Q設(shè)置在負(fù)載線的中部，令信號波形正負(fù)半設(shè)置在負(fù)載線的中部，令信號波形正負(fù)半周均不失真周均不失真 ，如以下圖所示。再按照最理想情況：，如以下圖所示。再按照最理想情況：因負(fù)載開路，因負(fù)載開路，所以交直流所以交直流負(fù)載線合一負(fù)載

6、線合一HOMELCCECCCQRURUI5 . 05 . 0CCoUU5 . 0maxECCRU%25maxmaxEOPP放大電路的放大電路的Q設(shè)在負(fù)載線中間，輸出無失真，稱為甲類放大。設(shè)在負(fù)載線中間，輸出無失真，稱為甲類放大。)sin(tIIiIicmCQcCQC1. 直流電源輸出的功率直流電源輸出的功率2. 最大負(fù)載功率最大負(fù)載功率3. 最大效率最大效率(RL開路時開路時,最理想的情況最理想的情況)IcQ=(UCC/2)/RLHOMETCCCEdtiUTP01LCCCQCCTCCCTCCCERUIUdtiTUdtiUTP21200LCCLCCLomORURURUP825 . 02222ma

7、xmax如何處理效率低的問題？如何處理效率低的問題？方法：減小靜態(tài)損耗。即降低方法：減小靜態(tài)損耗。即降低Q點(diǎn)位置。點(diǎn)位置。既降低既降低Q點(diǎn)又不會引起截止失真的方法：點(diǎn)又不會引起截止失真的方法： 互補(bǔ)對稱射極輸出器?；パa(bǔ)對稱射極輸出器。缺陷：會引起截止失真。缺陷：會引起截止失真。HOMEHOME 互補(bǔ)對稱功放的類型互補(bǔ)對稱功放的類型 無輸出變壓器方式無輸出變壓器方式 OTL電路電路無輸出電容方式無輸出電容方式 OCL電路電路OTL: Output TransformerLessOCL: Output CapacitorLess互補(bǔ)對稱：電路中采用兩支晶體管，互補(bǔ)對稱：電路中采用兩支晶體管，NPN

8、、 PNP各一支；兩管特性一致。各一支；兩管特性一致。類型：類型：7.3.1 7.3.1 互補(bǔ)對稱功率放大電路互補(bǔ)對稱功率放大電路HOME1. OCL互補(bǔ)對稱功放電路互補(bǔ)對稱功放電路電路的構(gòu)造特點(diǎn)：電路的構(gòu)造特點(diǎn)：ui-UCCV1V2uo+UCCRLiL1. 由由NPN型、型、PNP型三極型三極管構(gòu)成兩個互補(bǔ)的射極管構(gòu)成兩個互補(bǔ)的射極輸出器對接而成。輸出器對接而成。2. 雙電源供電。雙電源供電。3. 輸入輸出端不加隔直電輸入輸出端不加隔直電容。直接耦合。容。直接耦合。HOMEHOMEic12動態(tài)分析：動態(tài)分析：ui 0VV1截止，截止，V2導(dǎo)通導(dǎo)通ui 0VV1導(dǎo)通，導(dǎo)通，V2截止截止iL=

9、ic1 ;ui-UCCV1V2uo+UCCRLiLiL=ic2V1、V2兩個晶體管都只在半個周期內(nèi)任務(wù)的方兩個晶體管都只在半個周期內(nèi)任務(wù)的方式，稱為乙類放大。式，稱為乙類放大。因此，不需求隔直電容。因此，不需求隔直電容。1靜態(tài)分析：靜態(tài)分析：ui = 0V V1、V2均不任務(wù)均不任務(wù) uo = 0Vic2HOME乙類放大的輸入輸出波形關(guān)系乙類放大的輸入輸出波形關(guān)系:ui-UCCV1V2uo+UCCRLiL死區(qū)電壓死區(qū)電壓uiuououo tttt交越失真：輸入信號交越失真：輸入信號 ui在過零在過零前后，輸出信號出現(xiàn)的失真便前后，輸出信號出現(xiàn)的失真便為交越失真。為交越失真。交越失真交越失真HO

10、MEHOMEui-UCCV1V2uo+UCCRLiL(1) 靜態(tài)電流靜態(tài)電流 ICQ、IBQ等于零；等于零；(2) 每管導(dǎo)通時間等于半個周期每管導(dǎo)通時間等于半個周期 ； (3) 存在交越失真。存在交越失真。 乙類放大的特點(diǎn)：乙類放大的特點(diǎn)：HOMEHOME3參數(shù)計算參數(shù)計算假設(shè)假設(shè) ui 為正弦波且幅度足夠?yàn)檎也ㄇ曳茸銐虼?，大，V1、V2導(dǎo)通時均能飽和，此導(dǎo)通時均能飽和，此時輸出到達(dá)最大值。時輸出到達(dá)最大值。ULmax負(fù)載上得到的最大功率為：負(fù)載上得到的最大功率為：iL-UCCRLuiV1V2UL+UCC假設(shè)忽略晶體管的飽假設(shè)忽略晶體管的飽和壓降，那么負(fù)載和壓降，那么負(fù)載RL)上的電壓和電

11、流的最大幅上的電壓和電流的最大幅值分別為：值分別為：HOMELCCLCCLRUIUUmaxmaxLCCLCCCCoRURUUP21222max電源提供的直流平均功率計算：電源提供的直流平均功率計算： 每個電源中的電流為半個正弦波，其平均值為每個電源中的電流為半個正弦波，其平均值為:兩個電源提供的總功率為：兩個電源提供的總功率為：UCC1 =UCC2 =UCC tic1HOMELCCRU01)(sin21LCCLCCavRUttdRUILCCavavRUII12LCCLCCCCEEERURUUPPP22122效率為：效率為：結(jié)論：結(jié)論：OCLOCL電路效率較高；電路效率較高； 電流、電壓波形存在

12、失真。電流、電壓波形存在失真。HOME%5 .7842222maxLCCLCCEoRURUPPLCCLCCCCoRURUUP21222maxLCCLCCCCEEERURUUPPP22122電路的改良電路的改良1. 抑制交越失真抑制交越失真交越失真產(chǎn)生的緣由：交越失真產(chǎn)生的緣由： 在于晶體管特性存在在于晶體管特性存在非線性，非線性，ui uT時晶體管截止。時晶體管截止。iBiBuBEtuitUTHOME抑制交越失真的措施：抑制交越失真的措施：R1V1V2R2+UCC-UCCULuiiLRLV1V2 靜態(tài)時靜態(tài)時 V1、V2兩管發(fā)射結(jié)電位兩管發(fā)射結(jié)電位分別為二極管分別為二極管V1、 V2的的正導(dǎo)游

13、通壓降，致使兩管正導(dǎo)游通壓降，致使兩管均處于微弱導(dǎo)通形狀。均處于微弱導(dǎo)通形狀。 電路中添加電路中添加 R1、V1、V2、R2支路。支路。0V+0.6V-0.6VHOMER1V1V2R2+UCC-UCCULuiiLRLV1V2兩管導(dǎo)通時間均比半個周期大一些的任務(wù)方式稱為兩管導(dǎo)通時間均比半個周期大一些的任務(wù)方式稱為“甲乙類放大甲乙類放大 。 動態(tài)時動態(tài)時 設(shè)設(shè) ui 參與正弦信號。參與正弦信號。正半周，正半周，VB上升，上升， V2 截止，截止，V1 基極電位進(jìn)一步提高，基極電位進(jìn)一步提高，進(jìn)入良好的導(dǎo)通形狀；進(jìn)入良好的導(dǎo)通形狀；負(fù)半周，負(fù)半周，VB下降，下降，V1截止，截止，V2 基極電位進(jìn)一步

14、降低，基極電位進(jìn)一步降低，進(jìn)入良好的導(dǎo)通形狀。從而進(jìn)入良好的導(dǎo)通形狀。從而抑制死區(qū)電壓的影響，去掉抑制死區(qū)電壓的影響，去掉交越失真。交越失真。BHOMEuB1tUTtiBIBQ甲乙類放大的波形關(guān)系：甲乙類放大的波形關(guān)系：ICQiCuBEiBib特點(diǎn)：存在較小的靜態(tài)特點(diǎn)：存在較小的靜態(tài)電流電流 ICQ 、IBQ 。每管導(dǎo)通時間大每管導(dǎo)通時間大于半個周期，根于半個周期，根本不失真。本不失真。 iCQuceUCC /REUCCIBQHOME2. 電路中添加復(fù)合管電路中添加復(fù)合管添加復(fù)合管的目的是：擴(kuò)展電流的驅(qū)動才干。添加復(fù)合管的目的是：擴(kuò)展電流的驅(qū)動才干。復(fù)合管的構(gòu)成方式：復(fù)合管的構(gòu)成方式：cbeV

15、1V2ibicbecibic方式一：方式一：bcccbcbebbciiiiiiiiiii)1 (,)1 (,1212122211211HOMEbecibic 1 2晶體管的類型由復(fù)合管中的第一支管子決議。晶體管的類型由復(fù)合管中的第一支管子決議。方式二：方式二：cbeV1V2ibic復(fù)合管構(gòu)成方式很多。不論哪種等效方式，等效復(fù)合管構(gòu)成方式很多。不論哪種等效方式，等效后晶體管的性能確定均如下：后晶體管的性能確定均如下：HOME在圖在圖7.36所示電路中，所示電路中，UCC1= UCC2= UCC=24V；RL=8，試求：，試求：(1) 當(dāng)輸入信號當(dāng)輸入信號Ui=12V(有效值有效值)時，電路的輸出

16、功率、時，電路的輸出功率、管耗、直流電源供應(yīng)的功率及效率。管耗、直流電源供應(yīng)的功率及效率。(2)輸入信號增大至使管子在根本不失真情況下輸出最大功率輸入信號增大至使管子在根本不失真情況下輸出最大功率時，互補(bǔ)對稱電路的輸出功率、管耗、電源供應(yīng)的功率及效時，互補(bǔ)對稱電路的輸出功率、管耗、電源供應(yīng)的功率及效率。率。(3) 晶體管的極限參數(shù)。晶體管的極限參數(shù)。 HOME例例7.8WRUPLomo1URUPCCLomU5 .322481722%7 .555 .321 .18UoPP解解: :(1) 在在Ui=12V有效值時的幅值為：有效值時的幅值為：Uim=Ui17V，即，即Uo

17、mUi=17V。2PV = PU Po = 32.5 18.1 =14.4WHOMEWRUPLCCom3682421212WRUPLCCUm8.458242222%5 .788 .4536UmomPP(2) 在最大輸出功率時，最大輸出電壓為在最大輸出功率時，最大輸出電壓為24V。PV = PU Po= 45.8 - 36 = 9.8W (此時兩管的功耗并不是最大功耗)HOMEARUILCCCM3824(3) 晶體管的極限參數(shù)晶體管的極限參數(shù)PCM0.2Pom=0.236=7.2W(每一管每一管)U(BR)CEO2UCC=224 = 48VHOME2. OTL互補(bǔ)對稱功放電路互補(bǔ)對稱功放電路(1

18、)、特點(diǎn)、特點(diǎn)1. 單電源供電；單電源供電；2. 輸出加有大電容。輸出加有大電容。(2)、靜態(tài)分析、靜態(tài)分析那么那么 V1、V2 特性對稱，特性對稱，先調(diào)靜態(tài)任務(wù)點(diǎn)令：先調(diào)靜態(tài)任務(wù)點(diǎn)令：UB=0.5UCC0.5UCCRLuiV1V2+UCCCAUL+-UCBHOME,2CCAUU2CCCUU(3)、動態(tài)分析、動態(tài)分析設(shè)輸入端在設(shè)輸入端在 0.5UCC 直流電平根底上參與正弦信號。直流電平根底上參與正弦信號。假設(shè)輸出電容足夠大，假設(shè)輸出電容足夠大， UC根根本堅持在本堅持在0.5UCC ，負(fù)載上得，負(fù)載上得到的交流信號正負(fù)半周對稱，到的交流信號正負(fù)半周對稱，但存在交越失真。但存在交越失真。ic1

19、ic2交越失真交越失真RLuiV1V2+UCCCAUL+-時，時，V1導(dǎo)通、導(dǎo)通、V2截止；截止；0.5UCCuit電容電容C起電源作用起電源作用HOME2CCiUu 時，時，2CCiUu V1截止、截止、 V2導(dǎo)通。導(dǎo)通。(4)、輸出功率及效率、輸出功率及效率假設(shè)忽略交越失真的影響，且假設(shè)忽略交越失真的影響，且 ui 幅度足夠大。那幅度足夠大。那么：么：%5 .784maxELPPuLULmaxuittHOMELCCavCCERUIUP22)(sin2210ttdRUILCCavLCCLLLRUIUP8222maxmaxmaxLCCLCCLRUIUU22maxmax、2CCUHOME在圖7.

20、41所示電路中，知：RB1=22k 、RB2=47k、RE1=24 、RE2= RE3=0.5、 R1=240、RP=470、RL=8，V2為3DD01A、V3為3CD10A，V4、V5為2CP。試求：(1)最大輸出功率； (2)假設(shè)負(fù)載RL上的電流為iL=0.8sintA時的輸出功率和輸出電壓幅值。 (1)最大輸出功率最大輸出功率WRUPLCCom981221)21(2122(2) 輸出功率輸出功率Wpo56. 288 . 0212輸出電壓幅值輸出電壓幅值U om=0.8 8=6.4V解：解：HOME例例7.9圖圖7.41HOME適用適用OTL互補(bǔ)輸出功放電路互補(bǔ)輸出功放電路調(diào)理調(diào)理R,使靜

21、態(tài)使靜態(tài)UAQ=0.5UCCV1 、 V2使使b1和和b2之間的之間的電位差等于電位差等于2個二極管正向個二極管正向壓降，抑制交越失真。壓降，抑制交越失真。Re1 、 Re2：電阻值：電阻值12 ，射極負(fù)反響電阻，射極負(fù)反響電阻，也起限流維護(hù)作用。也起限流維護(hù)作用。V1V2ui+UCCRLV1V2V3CRBRe1Re2b1b2AHOME 內(nèi)部設(shè)有靜噪抑制電內(nèi)部設(shè)有靜噪抑制電路，因此接通電源時爆破路，因此接通電源時爆破噪聲很小。它具有電源電噪聲很小。它具有電源電壓范圍寬，降壓特性良好壓范圍寬，降壓特性良好等優(yōu)點(diǎn)，適用于各種收錄等優(yōu)點(diǎn)，適用于各種收錄機(jī)。主要參數(shù)為：電源機(jī)。主要參數(shù)為：電源9V9V

22、、輸出功率輸出功率2.3W2.3W、輸入阻抗、輸入阻抗20k20k、電壓增益、電壓增益68dB68dB、諧波失真諧波失真2% 2% 。 1. 音頻集勝利率放大器(1) SL 4112圖圖7.42 SL 41127.42 SL 4112引腳圖引腳圖HOME圖圖 7.43 SL 41127.43 SL 4112運(yùn)用電路運(yùn)用電路 HOME 該集勝利放接線簡單，既可以接成OCL電路，又可以接成OTL電路，廣泛運(yùn)用于音響設(shè)備中。其內(nèi)部設(shè)有短路維護(hù)電路，具有過熱維護(hù)才干。主要參數(shù)為：電源618V、輸出功率9W、輸入阻抗5M、電壓增益30dB、諧波失真0.2% 。(2) TDA 2030TDA 2030TD

23、A 2030引腳圖引腳圖HOME圖圖 7.44 TDA 2030 7.44 TDA 2030 運(yùn)用電路運(yùn)用電路HOME2.2.雙音頻集勝利率放大器雙音頻集勝利率放大器(1) BTL(1) BTL電路電路 BTL BTL功率功率放大器，其主放大器，其主要特點(diǎn)是在同要特點(diǎn)是在同樣電源電壓和樣電源電壓和負(fù)載電阻條件負(fù)載電阻條件下，它可得到下，它可得到比比OCLOCL或或OTLOTL電電路大幾倍的輸路大幾倍的輸出功率。出功率。圖圖 7.45 BTL原理電路原理電路HOME 靜態(tài)時，電橋平衡，負(fù)載RL中無直流電流。動態(tài)時，橋臂對管輪番導(dǎo)通。在ui正半周，上正下負(fù)，V1、V4導(dǎo)通，V2、V3截止，流過負(fù)載

24、RL的電流如圖中實(shí)線所示；在ui負(fù)半周，上負(fù)下止，V1、V4截止，V2、V3導(dǎo)通，流過負(fù)載RL的電流如圖中虛線所示。忽略飽和壓降，那么兩個半周合成，在負(fù)載上可得到幅度為UCC的輸出信號電壓。HOME(2) LM378 LM378的外形及管腳如圖7.46所示。主要參數(shù)為：電源1035V、輸出功率4W/信道、輸入電阻3k、電壓增益34dB、帶寬50kHz。 圖圖7.46 LM3787.46 LM378引腳圖引腳圖 HOME 反相立體聲放大器反相立體聲放大器圖圖7.47 7.47 簡單反相立體聲放大器簡單反相立體聲放大器HOME 橋式構(gòu)造單放大器橋式構(gòu)造單放大器圖圖7.48 BTL7.48 BTL電

25、路電路HOME TDA 1519內(nèi)部設(shè)有多種維護(hù)電路(負(fù)載開路、AC及DC對地短路等)，并有靜噪控制及電源等待形狀等功能。它在雙聲道任務(wù)時只需外接4只元件，BTL任務(wù)時只需外接1只元件，無需調(diào)整就能稱心地任務(wù)。主要參數(shù)為：電源618V、輸出功率5.5W(單聲道，RL=4) 22W(BTL，RL=4)、電 壓 增 益 4 0 d B ( 立 體 聲 ) 46dB(BTL)、諧波失真10% 。(3) TDA 1519圖圖7.49 TDA15197.49 TDA1519引腳圖引腳圖HOME(a) (a) 立體聲電路立體聲電路圖圖7.50 TDA15197.50 TDA1519典型運(yùn)用典型運(yùn)用HOME

26、 (b)BTL電路 圖7.50 TDA1519典型運(yùn)用HOME3.3.場輸出集勝利率放大器場輸出集勝利率放大器 場輸出集勝利率放大器是用于顯示器、電視機(jī)場掃描電路的公用功率放大器，內(nèi)部采用泵電源型OTL電路方式，封裝普通為單列直插式。(1) 泵電源電路泵電源電路 圖7.51所示為IX0640CE和外圍元件組成的場輸出電路。圖中V4、V5、V6、V7及外接元件V8、C構(gòu)成泵電源電路。 HOME 圖51 IX0640CE組成的場輸電路 HOME圖圖 7.52 IX0640CE7.52 IX0640CE引腳圖引腳圖 在場輸出鋸齒波正程期內(nèi)，電源經(jīng)過V8及V6對C充電，C兩端電壓很快充到UCC，極性為

27、上正下負(fù)。 在場輸出鋸齒波逆程期間，電源電壓UCC與電容C上的電壓串聯(lián)供電，場輸出級電源電壓上升為2UCC，實(shí)現(xiàn)了泵電源供電，即在場掃描正程期間采用低電壓供電，而在逆程期間采用高電壓供電。(2) 運(yùn)用電路HOME IX0640CE的運(yùn)用電路如圖7.51所示。場鋸齒波信號從P4進(jìn)入集勝利放后首先加在V1的基極，經(jīng)過V1放大后推進(jìn)V2、V3組成的互補(bǔ)推挽場輸出電路，再從P2腳輸出送場偏轉(zhuǎn)線圈，實(shí)現(xiàn)功率放大。 TDA8172的外形及引腳如圖7.53(a)所示。 圖7.53(a) TDA8172引腳圖 HOME圖圖7.53(b) TDA81727.53(b) TDA8172組成的場輸出電路組成的場輸出電路 HOME 場鋸齒波信號經(jīng)RP1、R2從P1腳進(jìn)入集勝利放，調(diào)理RP1可以改動場幅； RP2、C2組成微分電路，由于C2和C3的存在對鋸齒波中的高頻分量分流作用大，對低頻分量分流作用小，因此它們構(gòu)成預(yù)失真，