第9-10章 功率放大电路2013

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1、9.1低频功率放大器概述9.2互补跟随乙类(B类)功率放大器9.3集成功率放大器9.4功率器件第9章功率放大电路(1).输出信号功率大，采用大功率管；(2).大信号工作，分析方法采用图解法；(3).关注的性能指标：输出功率、效率、非线性失真和功率器件的极限参数选择；9.1低频功率放大器概述一、功率放大器的特点对功率放大器的基本要求：在非线性失真允许的范围内高效率地输出大功率。二.功率管的工作类型划分根据直流工作点的位置不同，放大管的工作类型分为甲类(A类)、乙类(B类)、丙类(C类)等。1.甲类(A类)如图所示，工作点Q较高(ICQ大)，正弦信号在360°

2、内变化时，管子均导通。θ=180oiBECu0QiCωt0π2π其通角θ(导通角的一半)

3、θ

4、2.乙类(B类)如图所示，工作点Q选在截止点，管子只有半周导通，另外半周截止。其通角为θ=90o3.丙类(C类)如图示，工作点Q选在截止区，信号导通角度小于180°。其通角为θ<90oiCωt0iCuBEQπ0

5、θ

6、iCωt0iCuBEQ

7、θ

8、2π09.2互补跟随乙类(B类)功率放大器一.双电源互补跟随乙类功率放大器1.电路及其工作原理2.图解分析单管的图解两个互补管的合成图解3.功率指标的计算(1).输出(负载获得)交流功率PL显然，信号越大，Ucm越大，PL越

9、大。其最大输出电压UCmax=UCC－UCES，故最大输出功率PLm为若忽略集电极饱和电压UCES，则(2).电源提供的功率当信号最大时，Uom≈UCC，则电源输出的最大功率为两路电源的平均电流两路电源输出的平均功率(3).效率η式中称之为集电极电压利用系数。当信号最大，ξ≈1时，效率达到最高，为可见，B类工作的效率远比A类的高。(4).功放管的损耗功率PC根椐能量守恒原理，每管的管耗为得出，当时，每管的管耗最大:PC可见，每管的最大管耗为最大输出功率的五分之一。这是选择功率管功耗的依据。即为4.电源和功率管极限参数的选择(2).功放管的耗散功率PCM为保

10、证功率晶体管的安全和输出功率的要求，电源及输出功率管参数的选择原则如下：(1).UCC的选择已知PLm及RL，由于则(3).管子的击穿电压U(BR)CEO。(4)管子允许的最大集电极电流ICM。当信号最大时，一管截止，另一管趋于饱和，因而，截止管承受的最大反压为UCC+

11、UCC

12、=2UCC，所以VD1,VD2克服交越失真互补跟随乙类(B类)功率放大器小结V1:NPN管V2:PNP管1.输出(负载获得)最大功率PLm2.最高效率为3.功率管极限参数选择二.单电源互补跟随乙类功率放大器单电源互补跟随乙类功率放大器电路如图所示。静态时，由于电路对称，a、b点电位

13、为则电容C两端的直流电压也为UCC/2，对V2管起到负电源的作用。信号正半周电容C充电，负半周电容C放电，只要C足够大，在信号变化一周内，电容电压可以保持基本恒定的UCC/2。为保证功率放大器良好的低频响应，电容C必须满足关于该放大器功率指标，只须将对应双电源中UCC改为UCC/2即可。如最大输出功率：式中fL为放大器所要求的下限频率。通常取C大于500组成复合管的原则有以下几点：(1).电流流向要一致。(2).各极电压必须保证所有管子工作在放大区，即保证e结正偏，c结反偏。(3).因为复合管的基极电流iB等于第一个管子的iB1，所以复合管的管型取决于第一

14、个晶体管的管型，而等效电极为第一个管电极的延伸。若第一个管子为PNP，则复合管也为PNP，反之为NPN。正确的复合管连接方式有四种，如下图所示。三.电路改进－复合管复合管的总β值为采用复合管的准互补乙类功率放大器电路（OCL）9.3集成功率放大器集成音频功率放大器SHM1150Ⅱ型是一个由双极型晶体管和VMOS组成的功率放大器，允许电源电压为±12V~±50V，电路最大输出功率可达150W，使用十分方便。1.SHM1150Ⅱ型双极晶体管与MOS管混合的音频集成功率放大器目前集成功率放大器大都工作在音频段。集成功率放大器的型号很多，在此仅举例说明之。2.通用

15、型集成功率放大器LM386LM386是低电压（4~12V）小功率（0.325~1W）通用型集成功放。3.桥式功率放大器LM48604.D类集成功率放大器D类开关音频功率放大器的工作原理是基于脉冲宽度调制（PWM）技术下的功率放大。下图是这种放大器的原理框图：集成D类功率放大器如LM4651和LM4652:9.4功率器件一.双极型大功率晶体管(BJT)1.散热与最大功耗PCM的关系消耗在功率管集电结的功率变为热能而使管芯的结温上升。如果晶体管管芯的温度超过管芯材料的最大允许结温TjM(锗管TjM约为75℃~100℃,硅管TjM约为150℃~200℃)，则晶体

16、管将永久损坏。我们把这个界限称为晶体管的最大允许功耗PCM。(a)