电工电子学第8章功率电子电路.ppt

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1、1第8章功率电子电路8.1低频功率放大电路8.2直流稳压电源8.3功率半导体器件和变流电路主要内容1.功率电子电路：向负载提供功率为主要目的的电子电路。它不仅要输出足够大的电压，也要输出足够大的电流。该电路中一定含有大功率电子器件。2.功率电子电路的类型:根据功能分为两类：（1）功率放大：即将输入信号放大，使负载获得所需要的信号功率。（2）能量变换：进行交、直流电能的变换，向负载提供直流功率或交流功率。有整流电路、逆变电路。38.1低频功率放大电路主要内容8.1.1概述8.1.2基本功率放大电路8.1.3集成功率放大器举例48.1.1概述1.概

2、念:放大电路的输出不仅要有足够大的电压，还要输出足够大的电流，能推动负载正常运行，这样的电路称为功率放大电路。2.功率放大电路的要求:（1）输出功率尽可能大，使负载能获得所需的功率。输出电流和电压尽可能大，功率管工作在接近于极限状态。（2）非线性失真尽可能小。（3）效率要高。功率放大电路是个能量转换电路，转换效率是一个重要的问题。53.功率放大电路的效率：8.1.1概述提高功率放大电路效率的方法是，减小功率管的集电极功耗。效率指输出的信号功率PO与电源输出功率PS的百分比，即功率管的集电极功耗为：68.1.1概述4.功率放大电路的工作状态：（1

3、）甲类工作状态特点是：静态集电极电流大，波形好，无失真，但管耗大，效率低。（2）乙类工作状态特点是：静态集电极电流为零，管耗小，效率高，但波形严重失真，晶体管只在半个周期内导通；所以采用对称互补电路实现功率放大。由于晶体管有死区电压，所以在输出波形过零点附近会出现失真，称为交越失真。（3）甲乙类工作状态特点是：静态集电极电流很小，波形好，无失真，管耗小，效率高。ICUCEiCtQiCiCttQQICICUCEUCE甲乙类工作状态乙类工作状态甲类工作状态000000功率放大电路工作在大信号状态，所以常用估算法或图解法分析。78.1.2基本功率放大

4、电路功率放大电路的形式有：（1）变压器耦合方式特点是：优点是利用变压器的变阻作用，实现阻抗匹配，负载能获得最大功率；但变压器体积大，重量重，易引入电磁干扰，频带窄，电路不能集成化。（2）互补对称电路①无变压器输出电路：使用单电源，通过容量较大的电容与负载耦合，实现功率放大，称为无输出变压器（OutputTransformerless）电路，简称OTL电路。②无输出电容电路：使用双电源，使互补对称电路直接与负载相连，省去输出电容，构成无输出电容（OutputCapacitorless）电路，简称OCL电路。+UCCRLT1uiT2+-Tr1Tr2

5、RLui+UCCRBCTTr88.1.2基本功率放大电路1.OCL电路：R2ui++UCCRLT1-bauo-UCCR1T2uoui（1）OCL电路原理图（2）工作原理:在ui的正半周，+UCC使T1导通，负载得到正半周输出。iC1iC2ωtωtT1、T2特性完全相同，常采用对管；T1为NPN管，T2为PNP管；使用正负两个电源+UCC、-UCC。（3）特点:（理想情况）最大输出功率：最高效率：交越失真OCL电路线路简单，效率高；但有交越失真，T1、T2必须对称。在ui的负半周，-UCC使T2导通，负载得到负半周输出。iB2iB198.1.2基

6、本功率放大电路（4）实用的OCL电路D1、D2为T1、T2的发射结提供偏置电压，用来消除交越失真。引入负反馈使放大电路工作比较稳定，具有较好的放大性能。RB2ui++UCCD1D2RLT1-uo-UCCRB1T2A0+-+RE1RE2R1R2R3ERE1、RE2起电流串联负反馈作用；R1、R2起电压串联负反馈作用。RB1、RB2使T1、T2的偏置电阻。集成运放构成同相输入前置放大电路，放大倍数为：T1、T2构成互补对称功放。108.1.2基本功率放大电路2.OTL电路：Rui++UCCRLT1-uoRT2（1）OTL电路原理图（2）工作原理:在

7、ui的正半周，T1导通，负载得到正半周输出，同时,电容C充电，电压UC充电到UCC/2。该电压UC是信号负半周时T2的电源。iC1iC2电路使用单电源+UCC，两个电阻R分压，使静态时T1、T2的基极电位UB=UCC/2。（3）特点:（理想情况）最大输出功率：最高效率：OTL使用单电源，效率高；但有交越失真，电容C要足够大。C+C1+-T1、T2的发射极通过大容量电容C和负载RL相连，发射极电位UE=UCC/2。在ui的负半周，电容上电压UC≈UCC/2使T2导通，负载得到负半周输出。UBUE118.1.2基本功率放大电路（4）实用的OTL电路

8、D1、D2为T1、T2的发射结提供偏置电压，用来消除交越失真。引入负反馈使集成运放电路工作比较稳定，具有较好的放大性能。RB2ui++UCCD1D2R