非線性電子線路第一章

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功率放大器的設計功率合成直流穩(wěn)壓電源章功率電子線路本章主要內(nèi)容一功率放大器的設計內(nèi)容功率放大器的性能要求功率管的選擇功率管的運用（功率放大器的分類）集成功率放大器非線性電子線路章共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!2（一）功率放大器的性能要求安全效率失真功率——

不要損壞元件——

要高——

在允許范圍內(nèi)——

足夠大什么是功率放大器？與小信號放大器有何區(qū)別？

對小信號放大器的要求，主要體現(xiàn)在增益、頻率響應和穩(wěn)定性等方面；而對功率放大器的要求，除了增益、頻率響應、穩(wěn)定性以外，最主要的是在保證功率管安全工作的條件下，高效率地輸出盡可能大而失真在允許范圍內(nèi)的功率。非線性電子線路章共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!31功率管的安全三個極限參數(shù)功率管的二次擊穿功率管的熱設計非線性電子線路章共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!43功率足夠大充分激勵負載匹配靜態(tài)工作點、激勵、負載三者要最佳配置4失真在允許范圍內(nèi)Pon

輸出信號諧波的總功率Po

輸出信號基波功率指標——非線性失真系數(shù)非線性電子線路章共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!5

（三）功率管的應用甲類乙類甲乙類丙類丁類底效率高功率放大器的分類：根據(jù)放大管集電極電流導通時間的長短，功率放大器可分為甲類(或稱為A類)，乙類(或稱B類)，丙類(或稱C類)等。非線性電子線路章共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!62.變壓器耦合甲類功率放大電路甲類功放的特點：電源提供的功率只與靜態(tài)工作點有關，與激勵無關；輸入激勵越大，效率越高，最大不超過25％或50%。非線性電子線路章共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!72)無輸出變壓器乙類推挽電路無輸出變壓器乙類推挽電路，簡稱OTL電路互補對稱電路非線性電子線路章共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!84)乙類推挽功率放大實用電路非線性失真——交叉失真交叉失真消除措施單電源供電的互補推挽電路準互補推挽電路保護電路（過流、過壓、過熱）自舉電路要求：能設計并畫出實用電路非線性電子線路章共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!9二功率合成技術當需要的功率超過單個電子器件所能輸出的功率時，將幾個電子器件的輸出功率疊加起來，以獲得足夠大的輸出功率，這就是功率合成技術。（一）功率合成電路的作用示意圖有源器件/無源器件/隔離技術非線性電子線路章共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!102工作原理和作用前提條件:傳輸線理想無損耗，終端匹配（工程上）傳輸線變壓器滿足：端口電壓相等（即v1=v2=v

）流過傳輸線電流大小相等，方向相反(i1=i2)A1：1倒相器Ri

:RL=1:1vi=v，vo=－v非線性電子線路章共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!11C1：1不平衡-平衡變換器Dm:1傳輸線變壓器一般構成原則：n個1:1理想傳輸線變壓器與一根短路線始端相串，終端相并構成m:1傳輸線變壓器E1:m傳輸線變壓器

m=(1+n)2

一般構成原則：n個1:1理想傳輸線變壓器與一根短路線始端相并，終端相串構成1:m的傳輸線變壓器

m=(1+n)2非線性電子線路章共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!12整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路u1u2u3u4uo（一）穩(wěn)壓電源的組成三直流穩(wěn)壓電源電源變壓器:將交流電網(wǎng)電壓u1變?yōu)楹线m的交流電壓u2。整流電路:將交流電壓u2變?yōu)槊}動的直流電壓u3。濾波電路:將脈動直流電壓u3轉(zhuǎn)變?yōu)槠交闹绷麟妷簎4。穩(wěn)壓電路:清除電網(wǎng)波動及負載變化影響,保持輸出電壓uo穩(wěn)定。非線性電子線路章共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!13常見小功率整流電路:半波、全波、橋式和倍壓整流等。（三）整流電路1半波整流電路uo(3)輸出電壓平均值：(1)輸出電壓波形：u1u2aTbDRLuoiL(2)二極管上承受的最高電壓：(4)負載和二極管的平均電流非線性電子線路章共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!14全波整流電壓波形u2uLuD1t2340uD2非線性電子線路章共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!15uD20t（3）流過二極管的平均電流：ID

=IL/2（4）二極管承受的最高反向電壓：非線性電子線路章共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!16

-+u0u1u2TD4D2D1D3RLu2負半周時電流通路+-非線性電子線路章共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!17

a.整流輸出電壓平均值（Uo）b.負載上的(平均)電流:c.流過二極管的(平均)電流:d.二極管承受的最大反向電壓2）參數(shù)計算非線性電子線路章共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!181）二倍壓整流電路u2的正半周時：D1導通，D2截止，理想情況下，電容C1的電壓充到：u2的負半周時：D2導通，D1截止，理想情況下，電容C2的電壓充到：負載上的電壓：+–u1u2+–D1C2C1D2uoRL4倍壓整流電路非線性電子線路章共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!19

+–+–+–+–+–+–C1u1u2D1D2D3D4D5D6C3C5C2C4C6u2的第二個正半周：u2、C1、C3、D3、C2構成回路，C1補充電荷，C3充電到：u2的第二個負半周：u2、C2、C4、D4、C3、C1構成回路，C2補充電荷，C4充電到：從不同端點可引出所需的多倍壓直流輸出。非線性電子線路章共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!20u1u2u1abD4D2D1D3RLu0SCRL未接入時u2t設t1時刻接通電源t1充電結(jié)束忽略整流電路內(nèi)阻u0t沒有電容時的輸出波形1.電容濾波非線性電子線路章共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!21近似估算:UL=1.2U2(b)流過二極管瞬時電流很大整流管導電時間越短iD的峰值電流越大(a)UL與RLC的

關系：RLC愈大C放電愈慢UL(平均值)愈大RLC較大一般取：(T:電源電壓的周期)u2tuc=uL電容濾波電路的特點：非線性電子線路章共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!22電路結(jié)構:

在橋式整流電路與負載間串入一電感L。輸出電壓平均值:UL=0.9U2諧波分量:

f

越高，XL越大,電壓大部分降在電感上。

因此，在輸出端得到比較平滑的直流電壓。直流分量:

XL=0相當于短路,電壓大部分降在RL上2.電感濾波電路非線性電子線路章共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!23

為進一步改善濾波特性，采取多級濾波。LC濾波電路π型濾波電路3.其它濾波電路++++u++u-iC-oC12++++uo+-LCu-i+非線性電子線路章共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!242串聯(lián)型穩(wěn)壓器1）工作原理非線性電子線路章共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!25基準源電路使VREF溫度系數(shù)為零,降低輸出電壓溫度系數(shù)非線性電子線路章共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!261端:輸入端2端:公共端3端:輸出端W78XX系列穩(wěn)壓器1231端:公共端2端:輸入端3端:輸出端W79XX系列穩(wěn)壓器123穩(wěn)壓器的硅片封裝在普通功率管的外殼內(nèi)，電路內(nèi)部附有短路和過熱保護環(huán)節(jié)。型號后XX兩位數(shù)字代表輸出電壓值。非線性電子線路章共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!27輸出正負電壓的電路正負電壓同時輸出電路W78XXCIUI+_UO132+_CIW79XX13COCO2UO非線性電子線路章共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!283低壓差線性穩(wěn)壓電路LDO中調(diào)整管為共源連接，輸入與輸出電壓差可以非常小。非線性電子線路章共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!29（1）直流－直流變換器（斬波器）A降壓型B升壓型占空比非線性電子線路章共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!30

（2）PWM（脈沖寬度調(diào)制電路）構成:基準電壓源、放大器、電壓比較器、振蕩器開關穩(wěn)壓電路的原理電路PWM控制器芯片：LTC1148、MC34063A、TL494LM2575/2576等非線性電子線路章共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!31調(diào)整管狀態(tài)體積、重量紋波電壓效率（3）開關穩(wěn)壓器特點開關狀態(tài)放大狀態(tài)小、輕大、重高低高低（40～60％)開關電源模擬電源非線性電子線路章共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁!322效率的計算直流電源功率負載損耗功率負載輸出功率集電極耗散功率集電極效率非線性電子線路章共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁!33（二）功率管的選擇VMOS垂直溝道功率MOS管雙擴散功率MOS管

IGBT絕緣柵雙極型功率三極管達林頓管非線性電子線路章共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁!341.甲類功率放大電路非線性電子線路章共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁!353.乙類功率放大器提高效率：直流工作點降低為零（乙類工作）克服失真：兩管互補推挽1）變壓器耦合乙類推挽功率放大器非線性電子線路章共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁!363)乙類推挽性能分析電壓利用系數(shù)輸出功率管耗集電極效率極限應用乙類推挽功率放大器中的匹配負載非線性電子線路章共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第36頁!37（四）集成功率放大器LM380集成功率放大器LM386音頻功率放大器功率運算放大器橋式功率放大器（有源功率合成）橋式功率放大器：適合低電源工作，在電路參數(shù)相同情況下，它比單個OTL（或OCL）電路輸出電壓幅值增大2倍，輸出功率增大4倍。要求：能畫出橋式功率放大原理電路非線性電子線路章共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第37頁!381.傳輸線變壓器的基本構造和特點變壓器（二）傳輸線變壓器頻率覆蓋系數(shù)fH/fL≤103fH最高只能達到幾十MHz

磁環(huán)：鎳鋅高磁導率的鐵氧體磁心傳輸線：同軸電纜、雙絞線、或帶狀線fH高，頻率覆蓋系數(shù)高非線性電子線路章共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第38頁!39B平衡－不平衡變換器非線性電子線路章共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第39頁!40（三）功率合成和功率分配電路功率合成電路功率分配電路非線性電子線路章共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第40頁!41

（二）穩(wěn)壓電源的技術指標整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路u1u2u3u4uo

電壓調(diào)整率負載調(diào)整率紋波電壓效率η＝Po/Pi過流及短路保護輸出電壓可調(diào)最大輸出電流非線性電子線路章共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第41頁!42+–+–+–+–變壓器副邊中心抽頭，感應出兩個相等的電壓u2當u2正半周時，D1導通，D2截止。當u2負半周時，D2導通，D1截止。2單向全波整流電路非線性電子線路章共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第42頁!43uL20tIL=UL/RL=0.9U2

/RL

（2）輸出電流平均值IL：（1）輸出電壓平均值UL：IL非線性電子線路章共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第43頁!44

u2正半周時電流通路u1u2TD4D2D1D3RLuo+-+-1）工作原理3、單相橋式整流電路非線性電子線路章共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第44頁!45

u2>0時D1,D3導通D2,D4截止電流通路:A

D1RLD3Bu2<0時D2,D4導通D1,D3截止電流通路:BD2RLD4A輸出是脈動的直流電壓！橋式整流電路輸出波形及二極管上電壓波形u2D4D2D1D3RLuoABu2uD4,uD2uouD3,uD1非線性電子線路章共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第45頁!46幾種常見的硅整流橋+AC-~+~-~+-~u2uL+

–

非線性電子線路章共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第46頁!47

+–+–u2的第一個正半周：u2、C1、D1構成回路，C1充電到：u2的第一個負半周：u2、C2、D2、C1構成回路，C2充電到：C1u1u2D1D2D3D4D5D6C3C5C2C4C62）多倍壓整流電路非線性電子線路章共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第47頁!48交流電壓經(jīng)整流電路整流后輸出的是脈動直流，其中既有直流成分又有交流成份。濾波電路利用儲能元件電容兩端的電壓(或通過電感中的電流)不能突變的特性,將電容與負載RL并聯(lián)(或?qū)㈦姼信c負載RL串聯(lián))，濾掉整流電路輸出電壓中的交流成份，保留其直流成份，達到平滑輸出電壓波形的目的。（四）濾波電路非線性電子線路章共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第48頁!49u1u2u1abD4D2D1D3RLu0SCRL接入（且RLC較大）時u2tuot電容通過RL放電，在整流電路電壓小于電容電壓時，二極管截止，整流電路不為電容充電，uo會逐漸下降。非線性電子線路章共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第49頁!50輸出波形隨負載電阻RL或C

的變化而改變,Uo

和S（紋波因素）也隨之改變。例如：RL

愈小(IL

越大),Uo下降,S增大。結(jié)論：電容濾波電路適用于輸出電壓較高，負載電流較小且負載變動不大的場合。uo電容濾波純電阻負載1.4U20.9U20IL(c)輸出特性(外特性)非線性電子線路章共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第50頁!51電感濾波的特點整流管導電角較大，峰值電流很小，輸出特性比較平坦，適用于低電壓大電流(RL較小)的場合。缺點是電感鐵芯笨重，體積大，易引起電磁干擾。u2u1RLLuo非線性電子線路章共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第51頁!52穩(wěn)壓原理——利用穩(wěn)壓管的反向擊穿特性。由于反向特性陡直，較大的電流變化，只會引起較小的電壓變化。

++++UDziLRz-oU-++RUIZILI（五）穩(wěn)壓電路1穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路非線性電子線路章共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第52頁!53非線性電子線路章共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第53頁!54