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第五章 功率放大电路

第五章 功率放大电路. 武汉理工大学 信息工程学院 电子技术基础课程组. 5 功率放大电路. 本章主要内容 引言 5.1 功率放大电路的一般问题 5.2 乙类双电源互补对称功率放大器 5.3 甲乙类互补对称功率放大器 5.4 集成功率放大器 5.5 功率器件. 5.1 功率放大电路的一般问题. 本节主要内容 1. 功率放大电路的特点及主要研究对象 2. 功率放大电路提高效率的主要途径. 比较. 5.1 功率放大电路的一般问题. 1. 功率放大电路的特点及主要研究对象. 电压放大电路 : 要求负载得到不失真的电压信号 。.

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第五章 功率放大电路

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Presentation Transcript

  1. 第五章 功率放大电路 武汉理工大学 信息工程学院 电子技术基础课程组

  2. 5 功率放大电路 • 本章主要内容 • 引言 • 5.1 功率放大电路的一般问题 • 5.2 乙类双电源互补对称功率放大器 • 5.3 甲乙类互补对称功率放大器 • 5.4 集成功率放大器 • 5.5 功率器件

  3. 5.1功率放大电路的一般问题 • 本节主要内容 • 1. 功率放大电路的特点及主要研究对象 • 2. 功率放大电路提高效率的主要途径

  4. 比较 5.1功率放大电路的一般问题 1. 功率放大电路的特点及主要研究对象 电压放大电路: 要求负载得到不失真的电压信号。 讨论的主要指标：电压增益（Ǻv），输入、输出电阻（Ri ,Ro ）输出功率不一定大。分析方法：小信号模型分析法 功率放大电路: 要求获得一定的不失真的输出功率。 通常在大信号下工作，一般采用图解法进行分析。 讨论的问题是： ⑴要求输出功率尽可能大。 ⑵效率要高。 ⑶非线性失真要小。 ⑷功率管的散热问题 功率大→Vo、Io大→发热

  5. 放大电路的三种工作状态 甲类放大 ic ic Q ICQ ICQ ωt vC E 5.1功率放大电路的一般问题 2. 功率放大电路提高效率的主要途径 O O 在一周期内ic ﹥0，最大效率50％

  6. ic ic ICQ Q ICQ ωt vCE 5.1功率放大电路的一般问题 放大电路的三种工作状态 甲乙类放大 O O 在一周期内有半个周期以上ic ﹥0

  7. ic Q ICQ=0 vCE 5.1功率放大电路的一般问题 放大电路的三种工作状态 乙类放大 ic ICQ ωt O O 在一周期内只有半个周期ic ﹥0，最大效率78.5％ 虽然提高了效率，但出现了严重的波形失真，需要改进电路——既不失真，又要高效率

  8. 5.2 乙类双电源互补对称功率放大电路 5.2.1 电路组成  电路组成  工作原理 5.2.2 分析计算  输出功率 Po  管耗PT  电源供给的功率PV  效率η 5.2.3 BJT的选择  最大管耗和最大输出功率的关系  功率BJT的选择

  9. 5.2 乙类双电源互补对称功率放大电路 5.2.1 电路组成 电路组成: 1) T1 :NPN， T1: PNP 2) +VCC: 正电源， -VCC: 正电源 3) –vi : 输入， -vo: 输出

  10. vi vo o t o t 5.2 乙类双电源互补对称功率放大电路 电路工作原理: 1) vi= 0 时，为静态 2) vi正半周时，T1导通,T2截止 3) vi负半周时，T2导通，T1截止

  11. 2 V V V = = om om om P V I = o o o 2 R 2 2 R L L 5.2 乙类双电源互补对称功率放大电路 5.2.2 分析计算 （1）输出功率 Po（为有效值） 当管子饱和导通时，Vom= Vcc - VCES ≈ Vcc 最大输出功率 Pomax

  12. 输出电压 管压降 流过管子的电流 5.2 乙类双电源互补对称功率放大电路 （2）管耗PT 单个管子在一个周期内的平均管耗 两管管耗

  13. 输出功率 管耗 5.2 乙类双电源互补对称功率放大电路 （3）电源供给的功率 PV （4）效率

  14. 令 ，则 故 具有最大管耗 5.2 乙类双电源互补对称功率放大电路 5.2.3功率BJT的选择 1.最大管耗和最大输出功率的关系 管耗PT1是输出电压幅值Vom的函数（用求极值的方法求解） 则每管最大管耗和电路的最大输出功率具有如下的关系： PT1m≈0.2Pom＝20％Pom

  15. 5.2 乙类双电源互补对称功率放大电路 2.功率BJT的选择 要得到最大输出功率，BJT的参数必须满足下列条件： ⑴每只BJT的最大允许管耗必须大于PT1m≈0．2Pom； ⑵考虑到当T2导通时，－VCES2≈0,此时VCE1具有最大值，且等于2VCC。因此，应选用∣V（BR）CEO∣＞2VCC的管子； ⑶通过 BJT 的最大集电极电流为 VCC/RL，所选 BJT 的 ICM 一般不宜低于此值。

  16. 5.2 乙类双电源互补对称功率放大电路 例5．2．1 功放电路如图所示，设VCC=12V，RL=8Ω，BJT的极限参数为ICM=2A，∣V（BR）CEO∣=30V，PCM=5W。试求： ⑴最大输出功率Pom值，并检验所给BJT是否能安全工作？ ⑵放大电路在η= 0.6 时的输出功率Po值。

  17. Pom = =（12V）2 / 2 ×8Ω= 9W 5.2 乙类双电源互补对称功率放大电路 解：⑴求Pom，并检验BJT的安全工作情况 通过BJT的最大集电极电流 iCm= Vcc / RL= 12V / 8Ω= 1。5A BJTc、e极间的最大压降 vCEm = 2VCC= 24V 最大管耗 PT1m≈ 0。2Pom = 0。2 ×9W = 1。8W 所求iCm 、vCEm 和PT1m ，均分别小于极限参数ICM 、 ∣V（BR）CEO∣和PCM ，故BJT能安全工作。

  18. 由 可求出 = 9。22 / 8 / 2 = 5。3V 5.2 乙类双电源互补对称功率放大电路 ⑵求η= 0。6时的Po 值 Vom = η· 4Vcc / π= 0。6 × 4 × 12V / π= 9。2V 故可得到

  19. 5.3 甲乙类互补对称功率放大器 一.问题的提出 二.克服交越失真的措施

  20. +VCC T1 vo vi iL vo RL T2 vi -VCC 5.3 甲乙类互补对称功率放大器 一。问题的提出 死区电压 交越失真

  21. 5.3 甲乙类互补对称功率放大器 二、克服交越失真的措施 5.3.1 甲乙类双电源互补对称电路 5.3.2 甲乙类单电源互补对称电路

  22. 缺点：电位难调 +VCC Re3 T3 vi T1 D1 VO D2 RL T2 Rc3 -VCC 5.3.1 甲乙类双电源互补对称电路 1. 利用二极管进行偏置的双电源互补对称电路 T3组成前置放大级， T1.T2组成互补输出级 静态时，在D1、 D2上产生的压降为T1、T2提供了一个适当的偏压，使之处于微导通状态。 有信号时，工作在甲乙类， 基本实现线性放大

  23. +VCC Re3 T3 vi T1 R1 T4 VO R2 RL T2 Rc3 -VCC 5.3.1 甲乙类双电源互补对称电路 2。利用uBE扩大电路进行偏置的双电源互补对称电路 流入T4的基极电流远小于 流过R1、R2的电流 ic1 UCE4=UBE4（R1+R2）/R2 只要适当调节R1、 R2的比值， 就可改变T1 、T2的偏压值 ic2

  24. 5.3.2 甲乙类单电源互补对称电路 1.单电源基本(乙类)互补对称电路 信号负半周时，T1导通，C充电 信号正半周时，T2导通，C放电。

  25. +Vcc D Rc 静态时调节R1﹑和R2 ，为T1、 T2提供了一个适当的偏压 T1 b1 D1 VK = VC = VCC / 2 C + VO K D2 b2 R2 T2 C1 b3 + T3 RL Vi R1 Re Ce 5.3.2 甲乙类单电源互补对称电路 2. 采用一个电源的互补对称偏置电路 T3组成前置放大级， T1.T2组成互补输出级

  26. 5.3 甲乙类互补对称功率放大器 作业：　5.2.2 5.3.1 5.3.3

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