功放电路和直流电源第28讲课件

1.原理电路
iL
ui
T1
-USC
N1 +
N2 RL
T2
N1
放大器：由两个共射极放大器组成，两个三极管
的射极接功放在电路一和直起流电。源第28讲课件
7
iL
ui
T1
USC -
N1 +
N2 RL
T2
N1
输入变压器：将输入信号分成两个大小相等的信号，
分别送两个放大器的基极，使 T1、T2 轮流导通。
输出变压器：将两个集电极输出信号合为一个信号，
3、4、5、7 -- 接地端（ GND） 10、11、12 -- 接地端（GND） 2、6 -- 输入端
（一般2脚接地）
8 -- 输出端
（经500 电容接负载）
1 -- 接旁路电容（5 ）
9、13 -- 空脚（NC）
功放电路和直流电源第28讲课件
2
集成功放 LM384 外部电路典型接法：
输入信号 ui
U o1m
R
RL //( jX C 2 ) RL //( jX C 2
)
U'o1m
1
U o1m
RL R RL
C2 功放(电R路/和/直R流电L 源)2第28讲(课件1C2
)2
U'o1m
39
1
U o1m
RL R RL
(R //
C2
RL )2
(1
C2
)2
U'o1m
通常选择滤波元件的参数使得：
T2
N1
ic2
• ui > 0 时： T1导通、T2 截止，ic1 经变压器耦合 给负载，iL的方向由 ic1决定。 • ui < 0 时： T2导通、T1截止，ic2 经变压器耦 合给负载，iL的方向由 ic2决定。 • 若ui 为正弦信号，则 iL近似为正弦波。
T1、T2都只在半功个放电周路和期直流内电源工第28作讲课，件 存在交越失真。10
电流通路:
A D1 RLD3B
u2<0
时
D2,D4导通 D1,D3截止
电流通路: B D2
RLD4A
uD4,uD2
uD3,uD1
t 输出是脉动的直流电压！
t
uo
功放电路和直流电源t 第28讲课件
20
几种常见的硅整流桥外形：
+ ~~ -
~+~-
+AC-
功放电路和直流电源第28讲课件
21
四、整流电路的主要参数
23
(二) 平均电流与反向峰值电压
平均电流(ID)与反向峰值电压(URM)是选择整流管的 主要依据。
例如： 在桥式整流电路中，每个二极管只有半周
导通。因此，流过每只整流二极管的平均电
流 ID 是负载平均电流的一半。
ID
1 2
Io
0.45 U2 RL
二极管截止时两端承受的最大反向电压：
U 2U RM 功放电路和直流电2 源第28讲课件
a
u1 u1
D4
u2
D1
S +
D3
C–
uo
D2
RL
b
3. RL接入（且RLC 较大）时 (考虑整流电路内阻)
u2 电容充电时，电容
电压滞后于u2。
t
整流电路的
RLC越小，输出电 uo 压越低。
输出电流
功放电路和直流电源第28讲课件
t30
功放电路和直流电源第28讲课件
31
(二) 电容滤波电路的特点
25
一、电容滤波电路
(一) 滤波原理
以单向桥式整流电容滤波为例进行分析， 其电路如图所示。
a
u1 u1
D4
u2
D1
S +
D3
C–
uo
D2
RL
b
桥式整流电容滤波电路
功放电路和直流电源第28讲课件
26
a
u1 u1
D4
u2
D1
D3
C
D2 b
1. RL未接入时(忽略整流电路内阻)
u2
设t1时刻
接通电源
整流电路为 电容充电
功放电路和直流电源第28讲课件
14
一、单相半波整流电路的工作原理
Ta
D
u2 >0 时，二极
u1
u2
iL RL
uo
管导通。 忽略二极管正
向压降：
b
uo=u2
u1
Ta u2
D iL=0
RL uo
u2<0时，二极
管截止,输出电 流为0。
uo=0
功放电路和直流电源第28讲课件
15
b
Ta
D
(1) 输出电压波形：
调节音量
Vcc 电源滤波电容
6 - 14 8
2+
1
5
输出耦合大电容
500
2.7 8
0.1
外接旁功路放电电路和容直流电源第低28讲通课件滤波,去除高频噪声3
功放电路和直流电源第28讲课件
4
8.1.4 变压器耦合式功放电路
一、特点
利用变压器的阻抗变换功能，可实现功放电路和负
载间的匹配，以弥补其它类型功放电路的不足。
干扰。
功放电路和直流电源第28讲课件
36
*三、其他形式的滤波电路
改善滤波特性的方法：采取多级滤波。如：
RC– 型滤波电路：在电容滤波后再接一级RC滤
波电路。
L-C 型滤波电路：在电感滤波后面再接一电容。
LC – 型滤波电路：在电容滤波后面再接L-C 型
滤波电路。
性能及应用场合分别与电容滤波和电感滤波相似。
(1) 输出电压 Uo与放电时间常数 RLC 有关。
RLC 愈大 电容器放电愈慢 Uo(平均值)愈大
一般取 τ d
RLC
(3 5) T 2
(T:电源电压的周期)
近似估算:Uo=(1.1-1.2)U2。
(2) 流过二极管瞬时电流很大。
RLC 越大 Uo越高
负载电流的平均值越大 ; 整流管导电时间越短
(1) 输出电压波形： uo
u1
u2 iL RL
t
u2 uo
b D2
(2) 二极管上承受的 最高电压：
U RM 2 2U2
(3) 二极管上的平均电流：
ID
1I 2
L
(4) uo平均值Uo： Uo=0.9U2
功放电路和直流电源第28讲课件
17
三、单相桥式整流电路的工作原理
u2正半周时 电流通路
+
T
3. 输出功率及效率
T1
ui
T2
-USC+N1 N1
iL
N2 RL
分析方法和前述互补对称功放电路类似，请自
行分析。这里的负载为变压器原边等效负载
RL'。
RL'
N1 N2
2
RL
功放电路和直流电源第28讲课件
11
三、甲乙类变压器耦合式推挽功率放大器
Rb1 T1 Re
ui
Rb2
USC iL
RL
8.1.3 集成功率放大器
特点：工作可靠、使用方便。只需在器件外部适
当连线，即可向负载提供一定的功率。
集成功放LM384： 生产厂家：美国半导体器件公司 电路形式：OTL
输出功率：8负载上可得到5W功率
电源电压：最大为28V
功放电路和直流电源第28讲课件
1
集成功放 LM384管脚说明:
14 -- 电源端（ Vcc）
(一) 整流输出电压的平均值与脉动系数
整流输出电压的平均值Uo和输出电压的脉动系数S是 衡量整流电路性能的两个主要指标。
1. 整流输出电压平均值（Uo） 全波整流时，负载电压 Uo的平均值为:
1
U o 2π
2π 0
uodt
0.9U
2
负载上的(平均)电流:
IL
0.9U 2 RL
功放电路和直流电源第28讲课件
例：
OCL电路中，若
PO=50W。
RL=80
、需要输出功率
根据公式 Po max U SC 2 2RL
需电源电压：U SC 80 50 2 90V
90V的电压对电子电路显然不合适。
利用变压器阻抗变换关系（ RL´= K2 RL），通
过改变变压器的匝数比K，使电路得到合适的负载，
便可解决以上问题功放。电路和直流电源第28讲课件
结论：电容滤波电路适用于输出电压较高，负载电流
较小且负载变动不大的场合。
功放电路和直流电源第28讲课件
33
二、电感滤波
电路结构: 在桥式整流电路与负载间串入一电感L
就构成了电感滤波电路。
L
u1
u2
RL
uo
电感滤波电路
功放电路和直流电源第28讲课件
34
L
u1
u2
RL
uo
(一) 滤波原理
对直流分量: XL=0 相当于短路,电压大部分降在RL上。 对谐波分量: f 越高，XL 越大,电压大部分降在XL上。
T2
Rb1、 Rb2、功放R电e路的和直作流电用源第：28讲克课件服交越失真。 12
8.2.1 直流稳压电源的组成和功能
u1
整 u2 流 u3
滤 波 u4
稳 压 uo
电
电
电
路
路
路
• 电源变压器: 将交流电网电压u1变为合适的交流 电压u2。
• 整流电路: 将交流电压u2变为脉动的直流电压u3。
• 滤波电路: 将脉动直流电压u3转变为平滑的直流 电压u4。
功放电路和直流电源第28讲课件
37
(一) RC– 型滤波电路
u1
u2
R
uo1´
C1
C2
RL uo
设uo1的直流分量为U´O，交流分量的基波的幅 值为U´O1m，则：
uo的直流分量：
RL
U U' o
o
R R 功放电路和直流电源L第28讲课件
38
u1
u2
R
uo1´
C1
C2
RL uo
uo的交流分量的基波的幅值：
因此，在输出端得到比较平滑的直流电压。
当忽略电感线圈的直流电阻时，输出平均电压约为：
U =0.9U 功放o 电路和直流2电源第28讲课件
35
u1
u2
L
RL
uo
(二) 电感滤波的特点
整流管导电角较大，峰值电流很小，输出特
性比较平坦，适用于低电压大电流(RL较小)的场
合。缺点是电感铁芯笨重，体积大，易引起电磁
• 稳压电路: 清除电网波动及负载变化的影响,保持
u 输出电压
的稳定。 o
功放电路和直流电源第28讲课件
13
8.2.2 单相整流电路
整流电路的任务：把交流电压转变为直流脉动的 电压。
常见的小功率整流电路，有单相半波、全波、 桥式和倍压整流等。
为分析简单起见，把二极管当作理想元件处理，即 二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。
22
2. 脉动系数Ｓ
S定义：整流输出电压的基波峰值Uo1m与 平均值Uo之比。
用傅氏级数对全波整流的输出 uo 分解后可得:
uo
2 2U2 ( π
4 3π
cos 2
t
4
15
cos 4
t
4 35π
cos 6
t )
4 2U 2 S Uo1m 3π 2 0.67
Uo 2 2U2 3
π
功放电路和直流电源第28讲课件
耦合到副边输功出放电给路和负直流载电源。第28讲课件
8
2. 动、静态分析
ui
iL
T1
USC -
+N1
N2 RL
T2
N1
静态分析：
变压器线圈对于直流相当于短路。
ui = 0 ，T1、T2 均截止，iL = 0 。
功放电路和直流电源第28讲课件
9
动态分析：
ui
ic1
iL
T1
USC -
+N1
N2 RL
1
C2
(R // RL )
U o1m
RL R RL
1
C2 (R //
RL ) U'o1m
uo的脉动系数S与uo1的脉动系数S´的关系：
iD的峰值电流越大
故一般选管时，取 I DF (2~3)
功放电路和直流电源第28讲课件
IL 2
(2~3) 1 Uo 2 R32L
(3) 输出特性(外特性)
1.4U2 uo
0.9U2
电容滤波
纯电阻负载
IL 0
输出波形随负载电阻 RL 或 C 的变化而改变, Uo 和 S 也随之改变。
如: RL 愈小( IL 越大), Uo下降多, S 增大。
t1
uo
充电结束
功放电路和直流电源第28讲课件
S
+
uo
–
RL
没时有的电输t容出
波形
t27
a
u1 u1
D4
u2
D1
S +
D3
C–
uo
D2
RL
b
2. RL接入（且RLC 较大）时 (忽略整流电路内阻)
电容通过RL放电， u2 在整流电路电压小
于电容电压时，二
t
极管截止，整流电 uo 路不为电容充电，
u 会逐渐下降。 o
功放电路和直流电源第28讲课件
28 t
a
iD
u1 u1
D4
u2
D1
D3
C
D2 b
只有整流电路输出 电压大于uo时，才 u2 有充电电流iD 。因 此整流电路的输出
电流是脉冲波。 uo
可见，采用电容滤
波时，整流管的导
通角较小。
功放电路和直流电源第28讲课件
S
+
uo
–
RL
t
整流电路的
输出电流iD
t
29
u1
iL
uo
u2
RL
uo
t
(2) 二极管上的平均电流： b
ID = IL
(3) 二极管上承受的最高电压： U RM 2U 2
(4) 输出电压平均值（Uo）：
Uo
1 2π
2U
2π u d t π 功放0电路和o 直流电源第28讲课件
2
0.45U2
16
二、单相全波整流电路的工作原理
Ta
D1
5
变压器原、副边阻抗关系 （变阻抗）
u1பைடு நூலகம்
N1 N2
i1
i2
u2
RL
RL
U2 I2
从原边等效：
RL
U1 I1
KU 2 I2
K
U2 I2
K2
RL K 2
RL K 2RL
结论：变压器原边的等效负载，为副边所带负载
乘以变比的功放平电路方和直。流电源第28讲课件
6
二、乙类变压器耦合式推挽功率放大器
24
8.2.3 滤波电路
交流 电压
整流
脉动
直流电压
滤波 直流 电压
滤波电路的结构特点: 电容与负载 RL 并联，或 电感与负载RL串联。