《模电课件7-刘润华》由会员分享，可在线阅读，更多相关《模电课件7-刘润华（36页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1,Chapter 7 功率放大电路,概述 互补推挽功率放大电路 集成功率放大器 功率管的使用和保护,2,7.1 概述,功率放大器的用途和特点 功放提高效率的主要途径,3,7.1.1功率放大器的用途和特点,信号源,把微弱的信号电压放大，是小信号放大器,高效率地向负载提供失真不大的额定功率，以驱动负载,把电能转换为其他形式的能量,功放以获得输出功率为直接目的。为了获得大的输出功率，必须使 输出信号电压大；输出信号电流大；放大电路的输出电阻与负载匹配。,4,功放电路的特点,1、输出功率,2、效率,功率放大器的输出功率是由直流电源能量转换得到的。其效率为：,PT：耗散在管子集电极上的功率，称管耗,为
2、获得大的功率输出，要求功放管的电压电流都有足够大的输出幅度，因此管子通常在极限状态下工作。主要技术指标：最大输出功率Pom。,5,3、非线性失真,4、功放管的散热问题,5、分析方法,由于功率放大器工作在大信号状态，不可避免要产生非线性失真。且输出功率越大，失真越大。实际中需在获得最大功率的同时，尽可能把非线性失真限制在允许的范围内。,功放管在极限运用时，uCE最大值 接近U（BR）CEO，iC最大值 接近ICM，Po接近PCM，且有相当大功率消耗在集电结上，要考虑功放管的散热和保护问题。,在大信号下，小信号模型已不在适用，需采用采用图解分析法。,6,7.1.2 功放提高效率的主要途径, ,PT
3、,显然，管子在信号一周期内导通时间越短，相应管耗越小，效率就越高。,在低频功放电路中，按管子集电极电流流通时间的不同可分为：,甲类放大 乙类放大 甲乙类放大 丙类放大 丁类放大,7,甲类：Q点设在放大区中部，整个信号周期内iC0,甲乙类：管子在静态时微导通，信号半周期以上iC0。,乙类：Q点设在截止区边缘，信号半周期内iC0。, 最低， 50%。 失真最小。, 最高， 可接近78.5%。失真最大。, 略低于乙类。,8,乙类互补推挽放大电路 甲乙类互补推挽放大电路 单电源互补推挽放大电路 采用复合管的功率输出级,7.2 互补推挽功率放大电路,乙类和甲乙类放大的效率较高，但波形严重失真。为解决效率
4、和失真的矛盾，需要在电路结构上采取措施。,9,1、电路结构,当输入信号ui = 0 时， IC1= IC2= 0， uo= 0,7.2.1 乙类互补推挽放大电路,T1为NPN管，与负载RL组成正向跟随ui的射极输出器；,T2为PNP管，与负载RL组成反向跟随ui的射极输出器；,10,2、工作原理,当ui 处于正半周时，T1导通， 电流通iC1过负载RL。,当ui为负半周时，T2导通， 电流iC2通过负载RL。,T1、 T2轮流导通，在负载RL上合成一个完整的不失真波形。,利用两个特性对称的反型BJT互相补足的特点，完成推挽放大功能，故称双电源供电的互补对称推挽功率放大器。,11,3、主要参数估
5、算,设输入信号：,ui=Uimsint,输出信号电压幅值： Uom= Ucem Uim,输出信号电流幅值： Iom= Icm,12,1）输出功率Po,Uom= Ucem,Iom= Icm,管子极限运用时，,2）直流电源供给的功率Pv,互补推挽电路中，正、负电源在一周内轮流供电，故电源提供的总功率为：,管子极限运用时，,13,3）效率,管子极限运用时，,4）管耗PT,T1、T2在信号一周内轮流导通，则PT1=PT2。,乙类工作时，静态管耗为零,PT是Uom的二次函数。可用PT对Uom求导的办法求出其最大值：,14,当,时，PT取得最大值。,T1、T2在信号一周内轮流导通，则 PT1 = PT2。
6、,PT,15,5）功率管参数的选择,U(BR)CEO的选择,ICM的选择,PCM的选择,T1导通T2截止时，T2所承受的最大反压为,T1、T2的最大反压为,16,1、交越失真,因IB=0，形成死区电压,交越失真,7.2.2 甲乙类互补推挽放大电路,17,2、甲乙类互补推挽电路,二极管提供偏置,UBE倍增电路提供偏置,为消除交越失真，可给T1、T2一很小的偏置电压，使其在静态时处于微导通状态。这样既能减少交越失真，又不至于使功率和效率有太大影响。即放大管在甲乙类状态下工作。,18,R1、R2、Re提供合适的直流偏置，并使,当ui0，T2导电，iC2流过RL，同时向C充电； 当ui0，T3导电，C
7、通过RL放电。,1、OTL电路,7.2.3 单电源互补推挽放大电路,为稳定Q点和改善放大电路性能，由R2、R1引入电压并联负反馈。,19,由于T2、T3的工作电压均为0.5VCC，因而Po、PT、Pv等的计算，只须将乙类互补电路指标计算中的VCC代之以0.5VCC即可。,就用一个电源VCC和一个电容C代替双电源。,设ui的下限频率为fL，电容C的大小若满足：,20,2、带自举的OTL电路,无C3时，,电路的最大输出电压幅度较理想时小。,R3、C3为自举电路。,静态时，C3充电至,当ui0，T2导电，由于C3足够大， UC不变，则,UK UG Uom+,21,复合管（称达林顿）的类型由前面的一个
8、三极管决定。,互补推挽电路需要一对特性对称的互补管。,导电类型不同的大功率管难以做到特性对称，故在大功率输出电路中，常采用复合管互补推挽电路。,1、复合管,当11， 21时， 12。,7.2.4 采用复合管的功率输出级,22,2、复合管组成的准互补输出级,因T3、T4同型，故称准互补。,Re1、Re2为T1、T2的穿透电流ICEO提供泄放通路，以避免这两个不稳定电流被输出管放大，造成输出电流的稳定性变差。,23,LM386通用型集成功放,差动输入级,共射驱动级,准互补输出级,R中点为差模地,7.3 集成功率放大器,24,调增益,去耦 防自激,容性负载 抵消部分感性负载,单电源供电的隔直电容,L
9、M386接线图,25,7.4 功率管的使用和保护,1、功率管的散热问题,功率管的集电极损耗会使管子发热，结温上升。,当结温超过允许值时（锗管约100C，硅管约200C）将烧坏管子。故必须给功放管加散热片。,必要时还可采用风冷、水冷、油冷等方法来散热。,26,2、功率管的安全使用和保护,1）安全使用, 管子应工作在安全区内，且留有充分的余量。大功率管须加散热器以提高PCM。 避免产生过压和过流。如不要将负载开路、短路或过载，不允许电源电压有较大波动等。,2）采用适当的保护措施, 加接过压、过流保护电路。 在感性负载两端并容性网络。 功放管的输入、输出端并保护二极管或稳压管。,27,例题分析,Ch
10、apyer 7,28,例1,OTL互补电路,1、标明T1T4的类型； 2、静态时输出电压Uo=？ 怎样调整？ 3、VCC=18V，RL=12， 设UCES=0V，求Pomax=？ 4、 VCC=18V，RL=12， 设UCES2V，求Pomax=？,5、 VCC=18V，RL=12，当ui的幅值Uim= 10 V，,求Po=？ 6、当RL=16， Pomax=10W，设UCES=0V，求VCC=？,29,解：,1、标明T1T4的类型,T1、T3NPN管，复合为NPN型； T2、T4PNP管，复合为PNP型。,2、静态时输出电压Uo=？ 怎样调整？,静态时Uo=0V， 调电阻R1或R4。,3、V
11、CC=18V，RL=12，设UCES=0V，求Pomax=？,30,4、 VCC=18V，RL=12， 设UCES 2V，求Pomax=？,5、 VCC=18V，RL=12，当ui的幅值Uim= 10 V， 求Po=？,射随器的电压增益Au 1，则,31,6、当RL=16， Pomax=10W，设UCES=0V， 求VCC=？,32,例2,运放驱动OTL功放电路,已知VCC=18V， 运放最大输出电流 Iom=25mA， T1、T2管饱和压降 UCES=2V。,1、 T1、T2管的=？时，RL上有最大输出电流ILmax？ 2、为有最大不失真Uom，输入信号的幅度Uim=？ 3、Pomax=？
12、4、试计算电路的效率。 5、若在输出端uo出现交越失真，应怎样调整？,33,解：,1、 T1、T2的=？时， RL有最大输出电流ILmax？,T1、T2管的大小取决于运放输出电流Io和负载RL上的电流IL。,运放最大输出电流Iom=25mA，故,34,2、为有最大不失真Uom， 输入信号的幅度Uim=？,输入信号的幅度Uim应满足：,VCC=18V UCES=2V,该电路引入电压串联负反馈，在深度负反馈下,则输入信号的幅度Uim为,35,3、Pomax=？,VCC=18V UCES=2V,4、电路的效率,36,5、交越失真的消除,出现交越失真是因为T1、T2管静态工作点设置不合理。 可调节R3， 使其阻值增大，即可消除交越失真。,注意： R3过大，易造成T1、T2过流直至烧毁。,
