功率放大电路的分类及特点分析

［教学目的］

1、掌握互补功率放大电路的工作原理，熟悉实际功放OCL电路

2、掌握LM386集成功放的工作原理、引脚图及其使用

［教学重点和难点］

1、互补功率放大电路的最大输出功率、转换效率和最大输出电压的计算

2、LM386集成功放的应用

［教学时数］4学时

［教学内容］

第一节功率放大电路概述

一、功率放大电路的特点

二、放大电路的组成

第二节互补功率放大电路

一、OCL电路的组成及工作原理

二、OCL电路的输出功率及效率

第三节集成功率放大电路

一、集成功率放大电路的分析

二、集成功率放大电路的主要性能指标

三、集成功率放大电路的应用

［电子教案］4学时

本章讨论的问题：

功率放大是放大功率吗？电压放大电路和功率放大电路有什么区别？2.什么是晶体管的甲类、乙类和甲乙类工作状态？3.晶体管的最大耗散功率是否是电路的最大输出功率？晶体管的耗散功率最大时，电路的输出功率是最大吗？

4.互补式功放电路的输出功率是否为单管功放电路的二倍？

5.在已知电源电压相同且负载电阻也相同的情况下，如何估算出最大输出功率？

6.在已知电源电压相同且负载电阻也相同的情况下，对于不同电路形式的功放，最大输出功率都相同吗？它们与电路中晶体管的工作状态有关吗？

7.功放管和小功率放大电路中晶体管的选择有何不同？如何选择？

9.1 功率放大电路概述（45分钟）

功放既不是单纯追求输出高电压，也不是单纯追求输出大电流，而是追求在电源（直流）电压确定的情况下，输出尽可能大的功率。

功放电路的要求：

1.Pomax 大，三极管极限工作；

2.h = Pomax / PV 要高；

3.失真要小

9.1.1功率放大电路的特点

一、主要技术指标1.最大输出功率Pom

功率放大电路提供给负载的信号功率称为输出功率。是交流功率，表达式为Po ＝IoUo 。 最大输出功率是在电路参数确定的情况下，负载上可能获得的最大交流功率 2.转换效率η

功率放大电路的最大输出功率与电源提供的直流功率之比。直流功率等于电源输出电流平均值及电压之积。 3.最大输出电压Uom 二、功率放大电路中的晶体管在功率放大电路中，为使输出功率尽可能大，要求晶体管工作在极限应用状态。晶体管集电极电流最大时接近ICM

晶体管管压降最大时接近U （BR ）CEO 晶体管耗散功率最大时接近PCM

如何选择功放管？

要注意极限参数的选择，还要注意其散热条件，使用时必须安装合适的散热片和各种保护措施

三、功率放大电路的分析方法

采用图解法9.1.2

功率放大电路的组成一、为什么共射放大电路

不宜用作功率放大电路

1.无输入信号作用时：直流电源提供的直流功率为I CQ V CC ， 即图中矩形ABCO 的面积。

集电极电阻R C 的功率损耗为I 2CQ R C 即图中矩形QBCD 的面积。 晶体管集电极耗散功率为I CQ U CEQ 即图中矩形AQDO 的面积。 2.在输入信号为正弦波时，若集电极电流也为正弦波：直流电源提供的直流功率不变

R /L (=R C //R L )上获得的最大交流功率P /Om 为

图9.1.1小功率共射放大电路的输出功率和效率分析 )(2

1

)2

(

20L

CQ CQ L

CQ m R I I R I P '='='

即图9.1.1中三角形QDE 的面积

负载电阻R L 上所获得的功率P O 仅为P Om 的一部分。

3.结论：共射放大电路输出功率小，效率低（25℅），不宜作功放。二、变压器耦合功

率放大电路

1.电路

2.工作原理：

变压器原边线圈电阻可忽略不计，直流负载线 垂直于横轴且过(V CC ，0)。

电源提供的功率为P V ＝I CQ V CC ，全部消耗在管子上。R L 等效到原边的电阻为

则可作出交流负载线在理想变压器的情况下，最大输出功率为

在输入信号为正弦波时，若集电极电流也为正弦波直流电源提供的功率不变：P V ＝I CQ V CC 电路的最大效率为: P om / P V =50 ℅

3.实用的变压器功率放大电路

希望输入信号为零时，电源不提供功率，输入信号愈大，负载获得的功率也愈大，电源提供的功率也随之增大，从而提高效率。

变压器耦合乙类推挽功率放大电路

电路分析：

无输入信号，二管截止有输入信号，二管交替导通

重要概念：推挽

同类型管子在电路中交替导通的方式称为“推挽”工作方式。

重要概念：功率放大电路的分类

在放大电路中，若输入信号为正弦波时，根据晶体管在信号整个周期内导通情况分类 三极管根据导通时间可分为如下四个状态，如图所示。

L L

R N N R 2

2

1)(='CC

CQ CC CQ m V I V I P 2

1220==图9.1.3

三、无输出变压器的功率电路Output Transformerless（OTL电路）用一个大容量电容取代了变压器(电容：几百~几千微法的电解电容器)，如图9.1.4。

图9.1.4OTL电路

1.电路结构特点：单电源供电。T1和T2特性对称

2.工作原理分析：

静态时：前级电路应使基极电位为V CC/2，发射结电位为V CC/2 ，故电容上的电压也V CC/2。工作时：T1和T2轮流导通，电路为射极跟随状态。3.OTL乙类功放电路存在的问题：

OTL工作在乙类工作状态，会出现交越失真。

4.问题：如何消除？（9.2.1解决）

四、无输出电容的功率放大电路Output Capacitorless（OCL电路）

1.电路图