功率放大器与电源电路
功率放大电路的发展及目前主流功放的应用
功率放大电路的发展及目前主流功放的应用功率放大器的发展历程：一、早期的晶体管功放半导体技术的进步使晶体管放大器向前迈进了一大步。
自从有了晶体管，人们就开始用它制造功率放大器。
早期的放大器几乎全用锗管来制作，但由于锗管工艺上的一些原因，使得放大器中所用的晶体管，尤其是功放管性能指标不易做得很高，例如，共发射极截止频率fh的典型值为4kHz，大电流管的耐压值一般在30V一40V左右。
这样，放大器的频率响应也就很狭窄，其3dB截止频率通常在10kHz左右，大大影响了音乐中高频信号的重现。
再加上功放管的耐压、电流和功耗三个指标相互制约，制作较大功率的OTL或OCL放大器不易寻到三个指标都满足要求的管于，所以不得不采用变压器耦合输出。
变压器的相移又使电路中加深度负反馈变得很困难，谐波失真得不到充分的抑制，因此这一时期的晶体管放大器音质是很差的。
“还是胆机规声”，这种看法的确事出有因。
二、晶体管功放的发展和互调失真随着半导体工艺的逐渐成熟，大电流、高耐压的晶体管品种日益增加，越来越多的功率放大器采用了无输出变压器的OCL电路或OTL电路(图一)。
最初的大功率PNP管是锗管，而NPN管是硅管，两者的特性差别非常显着，电路的对称性很差，人们更多采用的是图二所示的准互补电路，通过小功率硅管Q1与一只大功率的NPN硅管Q2复合，得到一只极性与PNP管类似的大功率管，降低了电路因对称性差而招至的失真。
到了六十年代末，大功率的PNP硅管商品化的时候，互补对称电路才得到广泛的应用。
元器件的进步使晶体管功率放大器的技术指标产生了质的飞跃，在主观音质评价方面，也改变了过去人们对晶体管功放的看法，无论是在厅堂扩音、电台节目制作还是家庭重放，晶体管功放都被大量地采用，首次在数量上以压倒性的优势超过了电子管功放。
在商品化的晶体管扩音机中，相继出现了一些摧琛夺目的名机，如JBL的SA600，Marantz互补对称电路MOdel15等等。
第8章 功率放大电路
7.1 概述 ＊7.2 小功率放大器 7.3 互补对称功率放大电路 7.4 集成功率放大器 7.5 功率放大器实际应用电路
7.1
概述
功率放大就是在有较大的电压输出的同时，又 要有较大的电流输出。 前面学过的放大电路多用于多级放大电路的输 入级或中间级，主要用于放大微弱的电压或电 流信号。
7.3.2 单电源互补对称功率放大器 （OTL--无输出变压器电路） 当在电路中采用单电源供电 时，可采用图7-3-3所示的 电路。
图7-3-3 单电源互补对称功率放大器
图7-3-3中，功效管工作在乙类状态。静态时因电路对称， E点电位为 1 VCC ，负载中没有电流。
2
① vi正半周，T1导通，T2截止，io=iC1，负载RL上得到正半 周点
1、任务和特点：
（1）大信号工作状态
为输出足够大的功率，功放管的动态工作范围很大，功放管中的电 压、电流信号都是大信号，一般以不超过功放管的极限参数为限度。
（2）非线性失真问题
输出功率越大，电压和电流的幅度就越大，信号的非线性失真就越 严重，如何减小非线性失真是功放电路的一个重要问题。
4
78 .5%
7.3.1 双电源互补对称 电路（OCL电路） （4）管耗PT
2 1 1 2 Vom 1 Vom PT 1 PT 2 PV PO · ·CC V 2 2 RL 2 RL 2 1 VomVCC Vom R 4 L
dVom
2 VomVCC Vom 4
代入式（7-3-7）得，T1、T2消耗功率的极限值为：
功率放大器原理功率放大器原理图
功率放大器原理功率放大器原理图要说功率放大器的原理，我们还是先来看看功率放大器的组成：射频功率放大器（RF PA）是各种无线发射机的重要组成部分。
在发射机的前级电路中，调制振荡电路所产生的射频信号功率很小，需要经过一系列的放大一缓冲级、中间放大级、末级功率放大级，获得足够的射频功率以后，才能馈送到天线上辐射出去。
为了获得足够大的射频输出功率，必须采用射频功率放大器。
射频功率放大器是发送设备的重要组成部分。
射频功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率。
除此之外，输出中的谐波分量还应该尽可能地小，以避免对其他频道产生干扰。
功率放大器原理高频功率放大器用于发射机的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大，以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。
高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。
按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种，窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路，故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器；宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路，因此又称为非调谐功率放大器。
高频功率放大器是一种能量转换器件，它将电源供给的直流能量转换成为高频交流输出。
在“低频电子线路” 课程中已知，放大器可以按照电流导通角的不同，将其分为甲、乙、丙三类工作状态。
甲类放大器电流的流通角为360o，适用于小信号低功率放大。
乙类放大器电流的流通角约等于180o；丙类放大器电流的流通角则小于180o。
乙类和丙类都适用于大功率工作。
丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高者。
高频功率放大器大多工作于丙类。
但丙类放大器的电流波形失真太大，因而不能用于低频功率放大，只能用于采用调谐回路作为负载的谐振功率放大。
由于调谐回路具有滤波能力，回路电流与电压仍然极近于正弦波形，失真很小。
MOSFET功放电路
目录场效应管功率放大电路 (1)场效应管80W音频功率放大电路 (1)一款性能极佳的JFET-MOSFET耳机功放电路图 (2)100W的MOSFET功率放大器 (2)场效应管(MOSFET)组成的25W音频功率放大器电路图 (4)一种单电源供电的MOSFET功放电路 (6)100W的V-MOSFET功率放大器电路 (6)100W场效应管功率放大电路 (8)全对称MOSFET OCL功率放大器电路图 (9)场效应管功率放大电路如图所示电路是采用功率MOSFET管构成的功率放大器电路。
电路中差动第二级采用2SJ77***率MOSFET，电流镜像电路采用2SK214。
其工作电流为6mA，但电源电压较高(为±50V)，晶体管会发热，因此要接人小型散热器。
场效应管80W音频功率放大电路一款性能极佳的JFET-MOSFET耳机功放电路图100W的MOSFET功率放大器电路图关于电路电容C8是阻止直流电压，如果从输入源的输入直流去耦电容。
如果畅通，将改变这个直流电压偏置值S后续阶段。
电阻R20限制输入电流到Q1 C7 -绕过任何输入的高频噪声。
晶体管Q1和Q2的形式输入差分对和Q9和Q10来源1毫安左右建成的恒流源电路。
预设R1用于调整放大器的输出电压。
电阻R3和R2设置放大器的增益。
第二差的阶段是由晶体管，第三季度和Q6，而晶体管Q4和Q5形式电流镜，这使得第二个差分对漏一个相同的电流。
这样做是为了提高线性度和增益。
Q7和Q8在AB 类模式运行的功率放大级的基础上。
预设R8可用于调整放大器的静态电流。
电容C3和电阻R19组成的网络，提高了高频率稳定度和防止振荡的机会。
F1和F2是安全的保险丝。
电路设置设置在中点R1开机前，然后慢慢调整为了得到一个最低电压（比50mV）输出。
下一步是成立的静态电流，并保持在最低电阻预设的R8和万用表连接跨标记点电路图X和Y的调整R8使万用表读取16.5mV对应50mA的静态电流。
【2017年整理】音频功率放大器电路图
音频功率放大器的组成.1 整体电路原理本立体声功率放大器所用的核心芯片是国际通用高保真音频功率放大集成电路TDA2030A。
本电路由三个部分组成，即电源电路、左右声道的功率放大器及输入信号处理电源（四运放）。
电源变压器将220V交流电降为双12V低压交流电，经桥式整流后变为±18V的直流电，作为功放及运放的供电电源，D5、R29组成电源指示电路，以指示电源是否正常，开关K为电源开关。
表一元件清单2.2 电源部分本设计是由TDA2030构成的双声道功率放大器，左右声道对称，TDA2030是一种单声道集成功率放大器，采用单电源或双电源供电方式，电路中主要构成框架如下：前置放大采用GL324四运放的两路运放的负反馈放大，放大倍数为10倍，后经过RC滤波电路组成的高低音调节，在经过平衡和电量调节输入功放芯片即TDA2030。
电路框图整流电路：桥式整流电路的作用是利用单向导电性的整流元件二极管，将正负交替的正弦交流电压整流成为单向脉动电压。
但是，这种单向电压往往包含着很大的脉动成分，距离理想的直流电压还差得很远。
稳压电路：稳压电路的作用是采取某些措施，使输出的直流电压在电网电压或负载电流发生变化时保持稳定。
设计中是利用变压器将电网上面220V的交流电降为双12V低压交流电，再经过桥式整流把12V的交流成分整流成±18V的直流电，经过滤波滤除直流成分中的交流部分，考虑到芯片电源电压要求比较宽泛本设计中没有采用稳压部分。
2.3 前置放大部分前置放大器是各种音源设备和功率放大器的连接设备，起到信号放大的作用。
音源信号在经过前置放大器的放大后，就可以直接送入功率放大器，使功率放大器能正常工作。
前置放大器还可以对信号的频率进行调节和控制。
本设计的前置放大部分是采用GL324四运算放大芯片的负反馈实行的。
优点在于其在分压偏置电路中利用负反馈的原理以稳定放大电路的工作，此外还可以增加增益的稳定性，减小非线性失真，展开频带及控制输入输出阻抗。
功放机电路图系列汇总（各类型功放电路图原理详细解析）
功放机电路图系列汇总（各类型功放电路图原理详细解析）甲类功放（A类功放）原理：甲类静态电流⼤，正负半周都是⼀只管⼦的电流在变，没有交越失真，效率低，⾳质好。
甲类（Class-A）放⼤器的输出晶体管（或电⼦管）的⼯作点在其线性部分中点，不论信号电平如何变化，它从电源取出的电流总是恒室不变，它是低效率的，⽤作声频放⼤时由于信号幅度不断变化，其实际效率不可能超过25%，可由单管或推挽⼯作。
甲类功放（A类功放）电路图：功放机电路图系列⼆（各类型功放电路图原理详细解析）⼄类功放（B类功放）原理：⼄类放⼤器的偏置使推挽⼯作的晶体管（或电⼦管）在⽆驱动信号时，处于低电流状态，当加上驱动信号时，⼀对管⼦中的⼀只半周期内电流上升，⽽另⼀只管⼦则趋向截⽌，到另⼀个半周期，情况相反，由于两管轮流⼯作，必须采⽤推挽电路才能⼤完整的信号波形。
⼄类功放（B类功放）电路图：功放机电路图系列⼆（各类型功放电路图原理详细解析）甲⼄类功放（AB类功放）原理：AB类功率放⼤器（ClassAB）也成为甲⼄类功率放⼤器，它是兼容A类与B类功放的优势的⼀种设计。
当没有信号或信号⾮常⼩时，晶体管的正负通道都常开，这时功率有所损耗，但没有A类功放严重。
当信号是正相时，负相通道在信号变强前还是常开的，但信号转强则负通道关闭。
当信号是负相时，正负通道的⼯作刚好相反。
甲⼄类功放（AB类功放）电路图：功放机电路图系列⼆（各类型功放电路图原理详细解析）丁类功放（D类功放）原理：D类功放是放⼤元件处于开关⼯作状态的⼀种放⼤模式。
⽆信号输⼊时放⼤器处于截⽌状态，不耗电。
⼯作时，靠输⼊信号让晶体管进⼊饱和状态，晶体管相当于⼀个接通的开关，把电源与负载直接接通。
理想晶体管因为没有饱和压降⽽不耗电，实际上晶体管总会有很⼩的饱和压降⽽消耗部分电能。
这种耗电只与管⼦的特性有关，⽽与信号输出的⼤⼩⽆关，所以特别有利于超⼤功率的场合。
丁类功放（D类功放）电路图：功放机电路图系列⼆（各类型功放电路图原理详细解析）前置放⼤器原理：讯号由输出⼊端⼦进⼊前级之后，利⽤电路板或隔离讯号线，将讯号引导⾄切换开关，切换开关负责切换输⼊的讯源，透过数个切换开关的搭配使⽤，也可以控制录⾳输出的讯源种类，讯号经过切换开关之后，再进⼊左右声道平衡控制电位器，⾳响使⽤的平衡电位器为特制的MN型。
第九章 功率放大电路
时, 允许的最大功耗 Pcm 仅为1W,加了120mm×120 mm×4 mm的
散热片后, 其Pcm可达到10 W。 在实际功率放大电路中,为了 提高输出信号功率, 在功放管一般加有散热片。
第9章 功率放大电路
9.1.4 提高效率的方法
第9章 功率放大电路
9.2 互补对称功率放大电路
9.2.1 双电源互补对称电路 (OCL电路)
第9章 功率放大电路
第9章 功率放大电路
9.1 功率放大电路概述 9.2 互补对称功率放大电路 9.3 集成功率放大器
第9章 功率放大电路
9.1 低频功率放大电路概述
实际的放大电路中，输出信号要驱动一定的负载装置，如收音机中扬声器的音圈、 电动机控制绕组、计算机监视器或电视机的扫描偏转线圈等。所以，实际的多级放大 电路除了应有电压放大级外，还要求有一个能输出一定信号功率的输出级，这类主要 用于向负载提供功率的放大电路常称为功率放大电路。
第9章 功率放大电路
2. 效率要高 放大电路输出给负载的功率是由直流电源提供的。在输出 功率比较大时，效率问题尤为突出。如果功率放大电路的效 率不高，不仅造成能量的浪费，而且消耗在电路内部的电能 将转换为热量，使管子、元件等温度升高而损毁。为定量反
映放大电路效率的高低，定义放大电路的效率为 η,
Po 100% PE
9.1.1 分类
•按晶体管导通时间不同，可分为甲类、乙类、甲乙类等
iC O O O iB iB iC iC iC iC iC
t
O O
iB O iB
t
O O
iB O iB
t
t t
(a) 甲类 (b) 乙类
图 9 – 1 甲类、乙类、甲乙类功率放大电路的工作状态示意图
功率放大电路基础知识讲解
第三章功率放大电路第一节学习要求第二节功率放大电路的一般咨询题第三节乙类双电源互补对称功率放大电路第四节甲乙类互补对称功率放大器第一节学习要求：1．了解功率放大电路的要紧特点及其分类；2．熟悉常用功放电路的工作原理及最大输出功率和效率的计算；3．了解集成功率放大电路及其应用。
本章的重点：OCL、OTL功率放大器本章的难点：功率放大电路要紧参数分析与计算第二节功率放大电路的一般咨询题功放以获得输出功率为直截了当目的。
它的一个全然咨询题确实是基本在电源一定的条件下能输出多大的信号功率。
功率放大器既然要有较大的输出功率，所以也要求电源提供更大的注进功率。
因此，功放的另一全然咨询题是工作效率咨询题。
即有多少注进功率能转换成信号功率。
另外，功放在大信号下的失真，大功率运行时的热稳定性等咨询题也是需要研究和解决的。
一、功率放大电路的特点、全然概念和类型1、特点：(1)输出功率大(2)效率高(3)大信号工作状态(4)功率BJT的散热2、功率放大电路的类型(1)甲类功率放大器特点：·工作点Q处于放大区，全然在负载线的中间，见图5.1。
·在输进信号的整个周期内，三极管都有电流通过。
·导通角为360度。
缺点：效率较低，即使在理想情况下，效率只能到达50%。
由于有I CQ的存在，不管有没有信号，电源始终不断地输送功率。
当没有信号输进时，这些功率全部消耗在晶体管和电阻上，并转化为热量形式耗散出往；当有信号输进时，其中一局部转化为有用的输出功率。
作用：通常用于小信号电压放大器；也能够用于小功率的功率放大器。
(2)乙类功率放大器特点：·工作点Q处于截止区。
·半个周期内有电流流过三极管，导通角为180度。
·由于I CQ=0，使得没有信号时，管耗非常小，从而效率提高。
缺点：波形被切掉一半，严峻失真，如图5.2所示。
作用：用于功率放大。
(3)甲乙类功率放大器特点：·工作点Q处于放大区偏下。
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可编辑ppt
9
例1：单相桥式整流电路，已知交流电网电压为
220 V，负载电阻 RL = 50，负载电压Uo=100V， 试求变压器的变比和容量，并选择二极管。
UDR= M17V 2 ID =1A
可选用二极管2CZ11C，其最大整流电流为1A，
反向工作峰值电压为300V。
变压器副边电压 U 122 V 变 比K=220=1.8
－
+
+ u0
u RL
0
－
－
0
u0
u2正半周上升段，D导通，C充电.
u0 跟随 u2变化
0
可编辑ppt
RL=∞ t
RL≠0 t
15
第8章
输出电压与负载的关系
u0
电容滤波
为了得到较为平直的
输出电压：
0.9U2
(桥式整流)
0
u0
0
U0 uo
0
无电容 滤波
t
t
一般要求：RLC≥(3~5)T/2
T——交流电源的周期
u11在负正半周时：
D12、D34导通，D21、 D43截止
思考：
UUUI0000====00??..99UU22/RL UUDDRRMM==√？2 U2
t
可编辑ppt
11
第8章
负载上得到的脉动电压： 整流电压的平均值
uo U0
0
∫ U0 =
1 π
π
0 √2 U2sinωt dωt
t
=
2√2 π
U2
= 0.9U2
整流电流的平均值
二极管承受的最高 反向电压:
I0 =
U0 RL
= 0.9
U2 RL
UDRM=? UDRM=√2U2
ID =
1 2
I0
= 0.45
U2 RL
可编辑ppt
12
第8章
i2
+ D4
u2
D3
D1
RL D2
二极管承受的最高反向电压：UDRM=√2 U2
变压器二次侧的电流：
I2 =
DZ
Iz
+
RL UO
–
–
2. 工作原理
稳压电路
UO = UZ IR = IO + IZ
UZ
设UI一定，负载RL变化
I U
RL(IO) IR UO (UZ ) IZ
UO 基本不变 IR (IRR) 基本不变
可编辑ppt
18
3. 参数的选择
(1) UZ = UO (2) IZM= (1.5 ~ 3) ICM (3) UI = (2 ~ 3) UO
变压器副边电流有效值
122
I = 1.11 Io= 2 1.11 = 2. 2 A 变压器容量 S = U I = 122 2.2 = 207. 8 V A
可编辑ppt
10
第8章
8.2.2 单相桥式整流电路 u2
+
0
u1
u2
D4 D1 D3 D2
RL
u+
u 0
（i0）
0
t
–
–
0
u2=√2U2sinωt, D 理想元件
(4) 每管承受的最高反向电压 UDRM UDRM= 2U
(5) 变压器副边电流有效值 I
I=
1∫
2π
π (Imsin
0
t )2 d
t
= 1.57Io
可编辑ppt
8
5. 整流二极管的选择
平均电流 ID 与最高反向电压 UDRM 是选择
整流二极管的主要依据。
选管时应满足： IOM ID ， URWM UDRM
5F 22F
100K
D1
+UCC 0.1F
1
5
2000F
100K TDA2030 4
2
3
1
0.22μF
100K 4.7K
D2
150K
2F
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8.2.1 单相半波整流电路
1. 电路结构 Tr a D io
3. 工作波形 u
+
+
2U
u
RL uo
––Ot源自buo2. 工作原理
2U
－
2
R1
+UCC
B1
T1
iC1
R3
ui
—
D1 E
iO
+
＋
+-
D2 T2
RL uO
-
B2
iC2
R2
－UCC
可编辑ppt
3
第8章
8.1.3 集成功率放大器举例
1234 5
同 反负输正
1
相 相电出电
输 输压 压
入入
2
5
启动 偏置 电路
短路 过热 保护
+ _
输 入 级
中 间 级
输
出
4
级
短路
过热
保护
3
TDA2030集成音频功率放大器
t
π 2π 3π 4π
电路为单相半波整流电路。正半周时，D1和D3导
通，负载中有电流过，负载电压uo=u；负半周时，
D1和D3截止，负载中无电流通过，负载两端无电压，
uo =0。
可编辑ppt
14
第8章
8.2.3
电容滤波
滤波电路
u2
单相半波整流滤波电路
u2
=√2U2sinωt
Tr
0
t
+
u1
D
+
C
u2
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返回4
第8章
由TDA2030构成的OCL电路
0.1F C3
+UCC D1
1F
1
5
ui C1
R1
22kΩ
TDA2030 4
2 3
R4 1Ω
680Ω R2
22F
C2 0.1F
C4
D2
R3
0.22F C5 RL
22kΩ
－UCC
上页 可编辑ppt 下页 返回5
第8章
由TDA2030构成的OTL电路
U2 RL
= 1.11 IL
可编辑ppt
13
例1： 试分析图示桥式整流电路中的二极管D2 或D4 断开时负载电压的波形。如果D2 或D4 接反，后果如 何？如果D2 或D4因击穿或烧坏而短路，后果又如何？
u
~
+D2 u_
D3
D1
+ RL _uo
o
π
D4
uo
t
2π 3π 4π
解：当D2或D4断开后
o
u 正半周，Va>Vb， 二极管D导通；
O
uD
t
u 负半周，Va< Vb， 二极管D 截止 。
O
2U
t
可编辑ppt
7
4. 参数计算
(1) 整流电压平均值 Uo
Uo
=
1 2π
π ∫
0
2Usin td( t ) = 0.45U
(2) 整流电流平均值 Io
Io
=
Uo RL
=
0.45
U RL
(3) 流过每管电流平均值 ID ID = Io
适用于输出电压固
定、输出电流不大、且 负载变动不大的场合。
3.恒压源
由稳压管稳压电路和运算放大器可组成恒压源。
+U
反相输入恒压源
R DZ
R1
+ UZ –
RF
– +
+
R2
RL
UO
=
RF R1
UZ
+
U– Z
改变 RF 即可调节恒压源的输
可编辑出ppt电压。
19
4 串联型稳压电路
（1.）串联型稳压电路的工作原理
第二十八讲 低频功率放大器 2007.5.28
主要内容： 1.集成功率放达电路 2.单相桥式整流电路 3.滤波电路 4.串联型稳压电路
可编辑ppt
1
RB
C1 +
RS +
uS
－
+UCC
iC
iB
T + C2
射极输出器
+
RE
RL uO
－
T1
+UCC
＋
+
－ ui
互补对称电路
－
可编辑ppt
C E+
+
T2
RL uO
U2 (半波） U0 = 1.2U2 (全波）
t可编辑ppt
UDRM=√2U2 ？？
16
第8章
其他形式的滤波电路
L滤波
RC滤波
L RL
R
C
RL
LC滤波
L C
π型滤波
R RL
CC
C LC
RL
RL
可编辑ppt
17
8.2.4 稳压电路 1 稳压管稳压电路
1. 电路
IR R
限IO流调压
+ u
–
C+
+ UI