功率放大電路

1、功率放大電路功率放大電路模擬電子技術(shù)基礎v功率放大電路的一般問題功率放大電路的一般問題v乙類互補對稱功率放大電路乙類互補對稱功率放大電路v甲乙類互補對稱功率放大電路甲乙類互補對稱功率放大電路v其它類型互補對稱功率放大電路其它類型互補對稱功率放大電路模擬電子技術(shù)基礎功率放大電路概述功率放大電路概述 1. 性能指標：輸出功率和效率。：輸出功率和效率。 若已知若已知Uom，則可得則可得Pom。L2omomRUP 最大輸出功率與電源損耗的平均功率之比為效率。最大輸出功率與電源損耗的平均功率之比為效率。 2. 分析方法：因大信號作用，故應采用圖解法。：因大信號作用，故應采用圖解法。 3. 晶體管的選用：

2、根據(jù)極限參數(shù)選擇晶體管。：根據(jù)極限參數(shù)選擇晶體管。 在功放中，晶體管集電極或發(fā)射極電流的最大值接近在功放中，晶體管集電極或發(fā)射極電流的最大值接近最大集電極電流最大集電極電流ICM，管壓降的最大值接近，管壓降的最大值接近c-e反向擊穿電反向擊穿電壓壓U(BR)CEO， 集電極消耗功率的最大值接近集電極最大耗集電極消耗功率的最大值接近集電極最大耗散功率散功率PCM 。稱為工作在盡限狀態(tài)。稱為工作在盡限狀態(tài)。一、功率放大電路研究的問題一、功率放大電路研究的問題模擬電子技術(shù)基礎二、對功率放大電路的要求二、對功率放大電路的要求1. 1.輸出功率盡可能大:即在電源電壓一定的情況下，最即在電源電壓一定的情況

3、下，最大不失真輸出電壓最大。大不失真輸出電壓最大。2. 效率盡可能高: 即電路損耗的直流功率盡可能小，靜即電路損耗的直流功率盡可能小，靜態(tài)時功放管的集電極電流近似為態(tài)時功放管的集電極電流近似為0。模擬電子技術(shù)基礎三、晶體管的工作方式三、晶體管的工作方式 三極管根據(jù)正弦信號整三極管根據(jù)正弦信號整個周期內(nèi)的導通情況，可個周期內(nèi)的導通情況，可分為幾個工作狀態(tài)：分為幾個工作狀態(tài)：乙類：乙類：導通角等于導通角等于180甲類：甲類：一個周期內(nèi)均導通一個周期內(nèi)均導通甲乙類：甲乙類：導通角大于導通角大于180丙類：丙類：導通角小于導通角小于180模擬電子技術(shù)基礎三種工作狀態(tài)的三種工作狀態(tài)的靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點

4、模擬電子技術(shù)基礎乙類雙電源互補對稱功率放大電路乙類雙電源互補對稱功率放大電路電路及工作原理電路及工作原理 由一對由一對NPN、PNP特性相同的互補特性相同的互補BJT組組成，用正、負雙電源供電。這種電路也稱為成，用正、負雙電源供電。這種電路也稱為OCL (Output Capacitorless)互補功率放大互補功率放大電路。電路。 兩個三極管在信號一個正、負半兩個三極管在信號一個正、負半周輪流導通，使周輪流導通，使負載得到一個完整的負載得到一個完整的波形：波形： vi 0 T1 導通導通 T2 截止截止 vO = iE1RL vi 22448 VICM 24 / 8 = 3 (A)可選：可選

5、：V(BR)CEO = 60 100 VICM = 5 APCM = 10 15 W或用或用PT1計算計算公式公式計算計算PCM 0.2 PomaxV(BR)CEO 2VCCICM VCC / RL模擬電子技術(shù)基礎甲乙類互補對稱功率放大電路甲乙類互補對稱功率放大電路乙類互補對稱電路存在的問題乙類互補對稱電路存在的問題輸入信號幅度越小失真越明顯。輸入信號幅度越小失真越明顯。 當輸入電壓當輸入電壓小于小于死區(qū)電壓死區(qū)電壓時，三極管截時，三極管截止，引起止，引起交越失真交越失真。如何消除？如何消除？RLT1T2+VCC+ui +uo VCC模擬電子技術(shù)基礎1. 靜態(tài)偏置靜態(tài)偏置為克服交越失真，在為克

6、服交越失真，在vi=0時，應使時，應使T1、T2的發(fā)射結(jié)的發(fā)射結(jié)具有一定的正偏壓，處于具有一定的正偏壓，處于微導通微導通 狀態(tài)狀態(tài)二極管等效為恒壓模型二極管等效為恒壓模型理想二極管理想二極管設設T3已有合適已有合適的靜態(tài)工作點的靜態(tài)工作點vc1利用二極管提供偏置的互補對稱功率放大電路利用二極管提供偏置的互補對稱功率放大電路模擬電子技術(shù)基礎當當 vi = 0 時，時，T1、T2 微導通，電路對稱，微導通，電路對稱，iC1=iC2，iL=0，vo=0。當當 vi 0 T2 微導通微導通 充分導通充分導通微導通微導通 T1 微導通微導通 截止截止微導通微導通 2. 動態(tài)工作情況動態(tài)工作情況克服交越失

7、真的電路克服交越失真的電路T1T2T3T4T1T2RtB1B2T1T2T3R2R1缺點：缺點：偏置電壓不易調(diào)整偏置電壓不易調(diào)整模擬電子技術(shù)基礎VBE可認為是定值，調(diào)節(jié)可認為是定值，調(diào)節(jié)R1、R2的比值，可改變的比值，可改變T1、T2的偏壓值的偏壓值 R1、R2不變時，不變時，VCE4也也是定值，可看作是一個直流是定值，可看作是一個直流電源電源功率計算同乙類功率計算同乙類采用采用VBE擴大電路擴大電路2BE411CE4)21(RVIRRIVI1)21(2BE4CE4RRRVV模擬電子技術(shù)基礎其他類型互補對稱功率放大電路其他類型互補對稱功率放大電路vOTLv采用復合管的OTLvBTL模擬電子技術(shù)基

8、礎甲乙類單電源互補對稱電路甲乙類單電源互補對稱電路(OTL)模擬電子技術(shù)基礎1. 靜態(tài)偏置靜態(tài)偏置CCK21VV 此時電容上電壓此時電容上電壓CCC21VV 電容電容 C 的作用：的作用：1) )充當充當 VCC / 2 負電源負電源2) )耦合交流信號耦合交流信號甲乙類單電源互補對稱電路甲乙類單電源互補對稱電路(OTL)模擬電子技術(shù)基礎2. 動態(tài)工作情況動態(tài)工作情況 2V CCK/V 當當 vi = 0 時時: 2V CCC/V 當當 vi 0 時時：T2 導通，導通，C 放電放電，T2 的等效電源電壓的等效電源電壓: 0.5VCC當當 vi 0 時時：T1導通，導通，C 充充電，電，T1

9、的等效電源電壓的等效電源電壓: + 0.5VCC R1、R2引入了負反饋，穩(wěn)定了引入了負反饋，穩(wěn)定了K點電位，改善了動態(tài)性能點電位，改善了動態(tài)性能若溫度變化若溫度變化VKVB3IB3IC3VC3 (VB2) VK 模擬電子技術(shù)基礎采用復合管的采用復合管的OCL電路：電路：采用采用一對同型號的大功率一對同型號的大功率管和管和一對異型號的互補的小功率管一對異型號的互補的小功率管各自構(gòu)成復各自構(gòu)成復合管來取代互補對稱管，所以又稱為合管來取代互補對稱管，所以又稱為準互補對稱準互補對稱（Quasi complementary circuit）功率放大器。）功率放大器。 模擬電子技術(shù)基礎橋式推挽功率放大電

10、路橋式推挽功率放大電路(BTL電路電路)在輸入信號在輸入信號vi正半周時，正半周時，T1、T3導通，導通，T2，T4截止，負載電流由截止，負載電流由VCC經(jīng)經(jīng)T1，RL，T3流到虛地端；流到虛地端；在輸入信號在輸入信號vi負半周時，負半周時，T2、T4導通，導通，T1，T3截止，負載電流由截止，負載電流由VCC經(jīng)經(jīng) T2，RL，T4流到虛地端。流到虛地端。 實質(zhì)仍然為乙類推挽放大電路實質(zhì)仍然為乙類推挽放大電路 L2CCL2）max（omomax22RVRVP 相同條件下，輸出功率為相同條件下，輸出功率為OTL電路的電路的4倍倍，電源利用率高；，電源利用率高； 效率在理想情況下，仍近似效率在理想

11、情況下，仍近似為為78.5%。 L2omLo222RVRVVIVPomomoo單電源供電時：單電源供電時：模擬電子技術(shù)基礎功率器件及其選用功率器件及其選用電路設計時考慮：電路設計時考慮：1.散熱散熱 （1）優(yōu)化設計）優(yōu)化設計減少損耗減少損耗 （2）使用散熱器）使用散熱器2.極限電壓極限電壓 （如（如BJT的的V(BR)CEO） 選擇器件時，器件極限電壓選擇器件時，器件極限電壓 最壞條件下工作電壓最壞條件下工作電壓分立器件的選用分立器件的選用3.極限電流極限電流（如（如BJT的的ICM） 選擇器件時，器件極限電流選擇器件時，器件極限電流 最壞條件下工作電流最壞條件下工作電流4.最大管耗最大管耗（

12、如（如BJT的的PCM） 選擇器件時，器件在最大工作環(huán)境溫度下的最大允許功耗選擇器件時，器件在最大工作環(huán)境溫度下的最大允許功耗 最壞條件下的管耗最壞條件下的管耗模擬電子技術(shù)基礎5.二次擊穿二次擊穿 （1）一次擊穿）一次擊穿不發(fā)生損壞不發(fā)生損壞 （2）二次擊穿）二次擊穿不可逆轉(zhuǎn)不可逆轉(zhuǎn)損壞損壞6.工作頻率工作頻率 PN結(jié)電容結(jié)電容上限頻率上限頻率模擬電子技術(shù)基礎集成功率放大器集成功率放大器在集成運放的基礎上發(fā)展而來；在集成運放的基礎上發(fā)展而來；在在安全安全性、轉(zhuǎn)換性、轉(zhuǎn)換效率效率、輸出、輸出功率功率和和保真保真度方面有特殊的要求度方面有特殊的要求 。 電路內(nèi)部通常引入的是電路內(nèi)部通常引入的是深度

13、負反饋深度負反饋 有過熱、過電流、過電壓等有過熱、過電流、過電壓等保護保護電路電路 模擬電子技術(shù)基礎TDA2030A簡介簡介電路特點：電路特點：1外接元件非常少。外接元件非常少。2輸出功率大，輸出功率大，Po=18W(RL=4)。3采用超小型封裝（采用超小型封裝（TO-220）,可提高組裝密度。可提高組裝密度。4開機沖擊極小。開機沖擊極小。5內(nèi)含各種保護電路，因此工作安全可靠。主要保護電路有：短路保護、熱保護、內(nèi)含各種保護電路，因此工作安全可靠。主要保護電路有：短路保護、熱保護、地線偶然開路、電源極性反接（地線偶然開路、電源極性反接（Vsmax=12V）以及負載泄放電壓反沖等。）以及負載泄放電

14、壓反沖等。 6TDA2030A能在最低能在最低6V最高最高22V的電壓下工作。在的電壓下工作。在19V、8阻抗時能夠輸阻抗時能夠輸出出16W的有效功率，的有效功率，THD0.1%。TDA2030是德律風根生產(chǎn)的音頻功放電路，是德律風根生產(chǎn)的音頻功放電路，采用采用V型型5 腳單列直插式塑料封裝結(jié)構(gòu)。廣泛腳單列直插式塑料封裝結(jié)構(gòu)。廣泛應用于汽車立體聲收錄音機、中功率音響設備，應用于汽車立體聲收錄音機、中功率音響設備，具有體積小、輸出功率大、失真小等特點。并具有體積小、輸出功率大、失真小等特點。并具有內(nèi)部保護電路。具有內(nèi)部保護電路。模擬電子技術(shù)基礎3. 最大輸出功率和效率的表達式；最大輸出功率和效率的表達式；1. 指出圖中放大電路部分；指出圖中放大電路部分；2. 說明電路中是否引入了級間反饋，是直流反饋還是交流反饋，說明電路中是否引入了級間反饋，是直流反饋還是交流反饋，若若為交流負反饋則說明其反饋組態(tài)；