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1、4.1 概 述,4.2 乙类互补对称功率放大电路,4.3 甲乙类互补对称功率放大电路,*4.4 集成功率放大器,第四章 功率电子电路,甲乙类双电源互补对称电路,甲乙类单电源互补对称电路,例： 扩音系统,什么是功率放大器？ 在电子系统中，模拟信号被放大后，往往要去推动一个实际的负载。如使扬声器发声、继电器动作、 仪表指针偏转等。推动一个实际负载需要的功率很大。能输出较大功率的放大器称为功率放大器,4.1 概述,一. 功放电路的特点,（2） 功放电路中电流、电压要求都比较大，必须注意电路参数不能超过晶体管的极限值: ICM 、UCEM 、 PCM 。,（1）输出功率Po尽可能大,(3) 电流、电压
2、信号比较大，必须注意防止波形失真。,(4) 电源提供的能量应尽可能多地转换给负载，尽量减少晶体管及线路上的损失。即注意提高电路的效率（）。,Po: 负载上得到的交流信号功率。 PE ： 电源提供的直流功率。,（5）功放管散热和保护问题,二. 甲类功率放大器分析,1.三极管的静态功耗：,若,电源提供的平均功耗：,则,2.动态功耗,（当输入信号Ui时）,输出功率:,要想PO大，就要使功率三角形的面积大，即必须使Vom 和Iom 都要大。,最大输出功率:,电源提供的功率,此电路的最高效率,甲类功率放大器存在的缺点：,输出功率小 静态功率大，效率低,三. BJT的几种工作状态,甲类：Q点适中，在正弦信
3、号的整个周期内均有电流流过BJT。,甲乙类：介于两者之间，导通角大于180,动画演示,乙类：静态电流为0，BJT只在正弦信号的半个周期内均导通。,一. 结构,互补对称： 电路中采用两个晶体管：NPN、PNP各一支； 两管特性一致。组成互补对称式射极输出器。,4.2 乙类互补对称功率放大电路,二、工作原理（设ui为正弦波）,静态时：,ui = 0V ic1、ic2均=0（乙类工作状态） uo = 0V,动态时：,ui 0V,T1截止，T2导通,ui 0V,T1导通，T2截止,iL= ic1 ;,iL=ic2,T1、T2两个管子交替工作，在负载上得到完整的正弦波。,输入输出波形图,死区电压,组合特
4、性分析图解法,负载上的最大不失真电压为Uom=VCC- UCES,最大不失真输出功率Pomax,1.输出功率Po,三、分析计算,动画演示,一个管子的管耗,2.管耗PT,两管管耗,3.电源供给的功率PE,当,4.效率,最高效率max,四三极管的最大管耗,问：Uom=？ PT1最大, PT1max=？,用PT1对Uom求导，并令导数=0，得出： PT1max发生在Uom=0.64VCC处。 将Uom=0.64VCC代入PT1表达式：,选功率管的原则：,1. PCM PT1max =0.2PoM,2,存在交越失真,乙类互补对称功放的缺点,静态时: T1、T2两管发射结电压分别为二极管D1、 D2的正
5、向导通压降，致使两管均处于微弱导通状态甲乙类工作状态,动态时：设 ui 加入正弦信号。正半周 T2 截止，T1 基极电位进一步提高，进入良好的导通状态；负半周T1截止，T2 基极电位进一步降低，进入良好的导通状态。,电路中增加 R1、D1、D2、R2支路,1.基本原理,4.3 甲乙类互补对称功率放大电路,一. 甲乙类双电源互补对称电路,波形关系：,特点：存在较小的静态电流 ICQ 、IBQ 。每管导通时间大于半个周期，基本不失真。,EWB演示功放的交越失真,2.带前置放大级的功率放大器,动画演示,（甲乙类互补对称电路的计算同乙类）,3. 电路中增加复合管,增加复合管的目的：扩大电流的驱动能力。
6、, 1 2,晶体管的类型由复合管中的第一支管子决定。,复合NPN型,复合PNP型,4. 带复合管的OCL互补输出功放电路：,T1：电压推动级（前置级）,T2、R1、R2：UBE扩大电路,T3、T4、T5、T6： 复合管构成互补对称功放,输出级中的T4、T6均为NPN型晶体管，两者特性容易对称。,合理选择R1、R2，b3、b5间可得到 UBE2 任意倍的电压。,1、基本原理,. 单电源供电；,. 输出加有大电容。,（1）静态偏置,二. 甲乙类单电源互补对称电路,调整RW阻值的大小，可使,此时电容上电压,（2）动态分析,（电容起到了负电源的作用）,Ui负半周时， T1导通、T2截止；,Ui正半周时
7、， T1截止、T2导通。,动画演示,（3）输出功率及效率,若忽略交越失真的影响。则：,此电路存在的问题：,输出电压正方向变化的幅度受到限制，达不到VCC/2。,2. 带自举电路的单电源功放,静态时,C1充电后，其两端有一固定电压,动态时,由于C1很大，两端电压基本不变，使C1上端电位随输出电压升高而升高。保证输出幅度达到VCC/2。,C1、R7为自举电路,3.带运放前置放大级的功率放大电路,运放A接成同相输入方式作前置放大级。引入了电压 串联负反馈。整个电路的电压放大倍数：,总结：互补对称功放的类型,4.4 集成功率放大器,集成功率放大器DG4100简介：,集成功放DG4100的外部接线图：,1功率放大器的特点：工作在大信号状态下，输出电压和输出电流都很大。要求在允许的失真条件下，尽可能提高输出功率和效率。 2为了提高效率，在功率放大器中，BJT常工作在乙类和甲乙类状态下，并用互补对称结构使其基本不失真。这种功率放大器理论上的最大输出效率可以达到78.5。 3互补对称功率放大器的几种主要结构： OCL（双电源）乙类 甲乙类。 OTL（单电源）乙类 甲乙类。 4随着半导体工艺、技术的不断发展，输出功率几十瓦以上的集成放大器已经得到了广泛的应用。功率VMOS管的出现，也给功率放大器的发展带来了新的生机。,本章小结,
