功率放大电路

动态时： u T1导通，T2截止 iL= ic1 ; T1截止，T2导通 iL=ic2
i
＋VCC
Ｔ ic1 １
u
o
ui > 0V ui 0V
Ｔ ic2
－
R
L
２
VCC
T1、T2两个管子交替工作，在负载上得到完整的正弦波。
当输入信号处于正半周时，且 幅度远大于三极管的开启电压，此 时NPN型三极管导电，有电流通过 负载RL，按图中方向由上到下，与 假设正方向相同。 当输入信号为负半周时，且幅度远 大于三极管的开启电压，此时PNP型三 极管导电，有电流通过负 载RL，按图中 方向由下到上，与假设正方向相反。于 是两个三极管一个正半周，一个负半周 轮流导电，在负载上将正半周和负半周 合成在一起，得到一个完整的不失真波 形。
二、复合管互补功率放大电路
1、复合管 (P123) 推动管
IB IC1
输出管
IC
IC2
IE1 =IB2
IE

I C I C 1 I C 2 1 I B 1 2 I B 2 1 I B 1 2 I E 1
1 I B 1 2 ( 1 1 ) I B 1 ( 1 2 1 2 ) I B 1 1 2 I B1
• 静态功率大，效率低
9.3 乙类功率放大器
一、电路组成
+Vcc
RB C1
+ Rs us c + b e RE T + C2 + uo R L _
+
-
ui _
+Vcc
RB + ui EB
c
b
e RE
T + uo R L _ +Vcc
RB
c b e RL
T
+ uo _
+
ui -
+Vcc
RB
c b T
增加复合管的目的：扩大电流的驱动能力。
c c
ib
b
iC T1 T2 ie
e b
ib T1
iC
T2 ie
ec
c
复合NPN型
iC ib T ie
e
复合PNP型
ib
b
iC T ie
e
b
1 2
晶体管的类型由复合管中的第一支管子决定。
复合管的特点 •复合管的β是两个管β1、β2的乘积。 •复合管的管型取决于推动管。 •使用复合管时，要注意的问题是：输出管的输 入电流应与推动管的输出电流一致。
PV = PT Po

Po PV 100 %
Po : 负载上得到的交流信号 PV : 电源提供的直流功率
功率
4、功放管散热和保护问题不可忽视 5、分析方法
二、分类
PT U CE I C
甲类功放：
在一个信号周期内都有电流流过晶体管 o 管子的导通角为360 静态电流大于0，管耗大，效率低 乙类功放：
u CE
三极管的极限工作区
小结：
1、输入信号越大，Po, 越大。 2、Po越小，管耗越大，静态管耗最大， 等于电源供给功率。
3、甲类功放最高效率为50%。 4、要管子安全工作的重要参数是PCM、ICM 和U(BR)CEO。 5、效率低的主要原因是静态损耗大。
甲类功率放大器存在的缺点：
• 输出功率小
静态时，UB = UA = VCC /2 ，T1、T2截止， 即处于乙类工作状态，电容两端的电压为 VCC /2 UB UA
动态时，当输入信号处于正半周时，T1 导通，T2截止，ie1流过负载，产生uo, 同时对电容充电。
当输入信号为负半周时，T1截止，T2导 通，电容放电，产生电流ie2通过负 载RL ，按图中方向由下到上，与假设正方向 相反。 于是两个三极管一个正半周，一个负 半周轮流导电，在负载上将正半周和 负半周合成在一起，得到一个完整的 不失真波形。
N1 N2
向
u CE
R L
2
输出功率 Po I oU o
Pom 1 2
I om U om 2 2

1 2
I om U om
I CQ V CC
结论：输入信号越大, 输出功率越大
u CE
电源提供的功率
无信号时:
P 有信号时:
V
PV V CC I CQ
1 2 1 2
2

1 (V CC U CES ) 2 RL

1 V CC 2 RL
2
2 RL
+VCC
+ ui -VCC
uo
2、电源功率PV
直流电源提供的功率为半个正弦波的平均功 率，信号越大，电流越大，电源功率也越大。
PV = V CC I CC V CC V CC 2 π
2π
2
π
0
I om sin t d( t )
uo
交越失真
t
消除交越失真的OCL电路
9.4 甲乙类功率放大器电路
一. 甲乙类双电源互补对称电路 1.基本原理
电路中增加 R1、 R2、 D1、D2、R3支路
静态时: T1、T2两管发射结电压分 别为二极管D1、 D2的正向导通 压降，致使两管均处于微弱导 通状态——甲乙类工作状态
动态时：设 ui 加入正弦信号。正半 周 T2 截止，T1 基极电位进一步 提高，进入良好的导通状态；负 半周T1截止，T2 基极电位进一步 降低，进入良好的导通状态。
3、
I CM RL
2V CC
三极管的极限工作区
V CC
小结:
1、乙类功放两管轮流工作 2、 Po
U
2 om
Pom
(V CC U CES ) 2 RL
2
2RL
3、
=

4

U
om
V CC

4
max
78.5 %
ui
死区电压
当 IB=0 时
+VCC
死区电压
+
ui -VCC
0
集电极电阻RC的 功率损耗 直流电源提供 的直流功率
U CEQ U CEQ I CQ R L V CC u CE
RL
可获得的最大交流功率为
Pom I CQ RL 2
2
U CES
U
CEQ
uo
u CE
变压器耦合功率放大器
uI
从变压器原边向负载方 看的交流等效电阻 RL

Po PV

1 2
I om U om I CQ V CC

I om U om 2 I CQ V CC
最高效率
max
Pom PV
50 %
功放管的选择
I 2 I CQ CM U ( BR ) CEO 2V CC P I CQ V CC CM
波形关系： 特点：存在较小的静态 电流 ICQ 、IBQ 。 每管导通时间大 于半个周期，基 本不失真。 t iC ib ICQ IBQ Q VCC uce
iB
iB IBQ uBE uB1
iC
t
U
BE 4

R2 R1 R 2
BE 4
U CE 4
U CE 4 U
R1 R 2 R2
利用uBE扩大电路进行偏置的互补对称电路
4 、效率
=
Po PV

4

U
om
V CC
最高效率max
U om V CC 时， max

4
78.5 %
选功率管的原则：
1、每只管子的最大允许管耗必须大于0.2倍的最大输出功率：
PCM 0 . 2 Pom
P 即： om 5 PCM
2
Pom
V CC
2RL
2、U ( BR ) CEO
RL
2 om
VCC

(
V CC U
om


U
)
4
两管管耗
P T = 2 P T1
2 RL
(
V CC U
om


U
2 om
)
4
三极管的最大管耗
PT1 =
2π
1 RL (
1
π
0
(V CC U om sin t ) U om 4
2
U om sin t RL
d( t )
管子只有半个周期内导通 o 管子的导通角为180 静态电流等于0，效率高 甲乙类功放：
管子的导通时间大于半个周期但是小 于一个周期，比半个周期稍多些
丙类功放：管子导通时间小于半个周期
9.2 甲类功率放大器
RL选择很重要，实际RL 都偏小要得到合适RL， 就需要进行阻抗匹配， 变压器可实现。
晶体管集电 极耗散功率
iL=0 uo
严格说，输入信号很小时，达不到三极管的开启 电压，三极管不导电。因此在正、负半周交替过零处 会出现一些非线性失真，这个失真称为交越失真。
乙类互补对称功放的缺点
输入输出波形图 ui 死区电压 uo ´
＋V CC
Ｔ １ ui Ｔ ２
－
uo
uo
uo
RL
VCC
交越失真
存在交越失真
ui
t
2. 带复合管的OCL互补输出功放电路
T1：电压推动级（前置级）
T2、R1、R2：UBE扩大电路
U CE 2 U BE 2 R1 R2 R2