第七章 功率电路
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3、滤波部分 将脉动大的直流电处理成平滑的脉动小的直流电，需要 利用滤波电路将其中的交流成分滤掉，只留下直流成分。
在此需要利用截止频率低于整流输出电压基波频率的低 通滤波电路。
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滤 波 电 路
v4
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t
4、稳压部分 一般地说，经过整流滤波电路后就得到了较平滑的直流 电，可以充当某些电子电路的电源。但由于此时电压值还受 电网电压的波动和负载的影响，所以电源不够稳定。增加稳 压电路以得到稳定地、不受影响的直流电流。
在理想情况下，忽略管子的饱和压降，则输出电压最大幅 值为： Vcem = I cm RL ≈ CC V
此时最大不失真输出功率为：
1 1 2 1 2 Pom = I cmVcem = Vcem / RL ≈ VCC / RL 2 2 2
效率η： 输出最大功率时，直流电源提供给电路的总功率为：
PCC 1 4 = VCC I cm = Pom 2
D1 D2
RL
RL
D3
D4
2
1
无论v2为处于正半周还是负半周，都有电流分别流过两 对二极管，并以相同方向流过负载。其波形如图所示。 vi
2π 0 π 3π 4π
ωt
vo
0
ωt
电源滤波电路
§7.3 串联型集成稳压电路的 基本原理和组成
一、串联反馈式稳压电路的工作原理 二、集成稳压电路的主要参数
三、串联型集成稳压电路的工作原理
二、甲乙类互补对称电路
乙类互补对称电路存在交越失真
乙类互补对称电路因为没有直流偏置，IC=0，晶体管的
输入特性存在门限电压，Vi低于V(th)晶体管截止，RL上无电流 流过，其波形图出现交越失真。
+VCC RC
T2 D1 D2 T3
甲乙类互补对称电路
电路如图。由图可知，两管合成的
转移特性克服了输入特性起始部分的非 线性影响，消除了交越的失真。
为直流电源组成框图。
在每部分的右方画出了经过处理后的波形，其中虚线 代表电源电压增加时的情况。
v1
v2
0
t
0
t
全 波 整 流 电 路
v3
0
t
滤 波 电 路
滤 波 电 路
v4
0
t
稳 压 电 路
v5
0
t
RL
直流电源组成框图
1、交流电压变换部分 由于所需的直流电压比起电网的交流电压在数值上相差 比较大，因此，常常利用变压器降压得到比较合适的交流电
+VCC
T1
工作原理
+
在有正向信号电压输入时，只 有T1管导通，T2管处于截止状态。
如果电压为负值时，T2管导通， T1管处于截止状态。
+
-
vi
T2 RL
vo
-
-VEE
若输入信号为正弦波形，则T1管只放大正半周信号，T2 管放大负半周信号，在负载上合成一个完整的波形。所以称 为互补电路。
分析计算
四、为了得到尽可能大的输出功率，晶体管常工作在接近极 限状态。vCE最大时接近v(BR)CEO（基极开路时C-E间的反向击
穿电压），iC最大可达ICM（集电极最大允许电流）。晶体
管的最大管耗接近PCM（集电极最大允许耗散功率）。 在选晶体管时要注意不能超过这些参数的极限值，还要 考虑有必要的散热措施和过电流、过电压的保护措施。 五、由于信号幅值大、在分析时已不能用晶体管小信号线性 等效模型了，而要利用图解法。
Pom m = = 69.8% PCC
+VCC
T1
+ -
+
vi
T2 RL
vo
-
-VEE
PT = PCC - Pom = 5.73 - 4 = 1.73W
习题 甲乙类互补对称功率放大器如图所示。设VCC1=12V， RL=8Ω，晶体管饱和压降VCE(srt)=1V，电容C的容量足够 大并假定工作点较低，计算电路参量时可视为乙类工作 状态。试计算Pom、ηm、PT。
压在进行转换。
v1
v2
0
t
0
t
也有些电源利用其它方式进行降压，而不用变压器。
2、整流部分
经过变压器降压后的交流电通过整流电路变成单方向的 直流电，但这种直流电幅值变化很大，若作为电源去供给电
子电路时，电路的工作状态也会随之变化而影响性能。这种 直流电称之为脉动大的直流电。
全 波 整 流 电 路
v2
习题 乙类互补功率放大器如图所示，设VCC1=|VCC2|=9V， RL=8Ω，晶体管饱和压降VCE(srt)=1V，输入交流信号足 够大，使集电极电流、电压的动态范围充分利用，试 计算Pom、ηm、PT。
1 ( VCC - VCES )2 Pom = = 4W 2 RL 2VCC PCC = ( VCC - VCE ( sat ) ) = 5.73W RL
iC1
iL
Icm
Q
VCE(sat)
vCE1 2VCC
0
vCE2 VCE(sat) VCC
0
iC2
vo
Vcem t
输出功率Po
1 2 1 Po = I RL = I cm RL = I cmVcm 2 2
2 L
在输入信号足够大的情况下：
Vcem = I cm RL = VCC - VCE ( sat )
若将静态工作点向下
移，设在截止区边缘，只 在输入信号的半周晶体管 才有电流流过的工作状态 称为乙类工作状态。
乙类
iC
Q
0
VCC
vCE
三、若将工作点设在放大区但接近截止区的位置，在输入信号 的大半周内，晶体管有电流流过，此工作状态称为甲乙类。
iC
Q
0
vCE VCC
甲乙类
3、互补对称功率放大器
一、乙类互补对称电路
在理想情况下，放大器输出最大功率效率为：
2 2 Pom 1 VCC 2 VCC 4 m = =( )/( ) = = 78.5% PCC 2 RL RL
在实际应用电路中，考虑到饱和压降及电路中电阻的功率 损耗，效率仅能达到55~65%。 若输入信号较小致使输出电流和电压的动态范围被充分利 用的话，则实际输出功率Po<Pom，效率η<ηom 。
2 2 VCC 2 ×152 = 2 = 2 ≈ .7W 5 RL ×8
P 1 = P 2 ≈ .75W 2 T T
§7.2 小功率单相桥式整流电路
在电路中，小功率单相桥式整流电路的作用是将有效 值通常为220V，50赫兹的交流电压转换成幅值稳定的直流 电压（几伏或几十伏），同时能提供一定的直流电流。 这个转换一般分成几个部分来实现，由交流电压变换 部分、整流部分、滤波部分和稳压部分构成。如图所示，
v4
0
t
稳 压 电 路
v5
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t
v1
v2
0
t
0
t
全 波 整 流 电 路
v3
0
t
滤 波 电 路
滤 波 电 路
v4
0
t
稳 压 电 路
v5
0
t
RL
直流电源组成框图
单相桥式整流电路 电路组成：
1
+ +
iD1 iD3
v1 -
v2 2
D4 D1 D3 D2 RL
+
vo -
整流过程：
当v2为正半周时： 1 当v2为负半周时： 2
2、晶体管的几种工作方式 放大器的工作状态通常有三种：甲类、乙类、甲乙类。 一、若工作点设在放大区的中部，在输入信号的整个周期内都 有电流流过晶体管，此种工作状态称为甲类工作状态。
iC
Q
0
VCC
vCE
甲类
二、若将静态工作点向下移，设在截止区边缘，只在输入信号 的半周晶体管才有电流流过的工作状态称为乙类工作状态。
第七章 功率电路
什么是功率放大器？ 电压放大与功率放大有什么区别？
什么是晶体管的甲类、乙类和甲乙类工作状态？ 什么是互补式功放电路？ 常用的功率电路有哪些？
§7.1 功率放大电路
在实际电路中，常要求放大器的末级输出一定的功率， 以驱动负载，能够向负载提供足够信号功率的放大电路称
为功率放大电路。简称功放。
管耗PT 消耗在晶体管上的功率：PT=PCC - Po 乙类互补对称功率放大器输出功率最大时，两管总管耗为：
PT = PT 1 + PT 2 = PCC - Pom
2 2 2 VCC VCC 4 = = Pom ( - 1) ≈ 0.27P om RL 2 RL
在实际使用电路中，最大管耗： PCM > 0.2Pom， V(BR)CEO > 2VCC， ICM > Iom。
+12V
1 ( VCC - VCES )2 Pom = = 1.56W 2 RL 1 2 2 VCC PCC = ( VCC - VCE ( sat ) ) = 2.39W RL Pom m = = 65.3% PCC
R1
T1 D1 D2
+
RL 8Ω T2
R2
vi
R3
vo
-
PT = PCC - Pom = ( 2.39 - 1.56) = 0.83W
1 ( VCC - VCES )2 ≈ .6W 10 ∴ Pom = vi 2 RL 2 2VCC 2VCC I cm = 又 ∵ PCC = RL Pom Vcem 13 68 ∴ m = P = 4 V = 4 15 ≈ % CC CC
R2 R3
+
RL 8Ω
vo
-V
T2
∴ PTM
从能量控制和转换的角度看，功率放大电路与其他放 大电路在本质上没有根本区别；功放是在电源电压确定的 情况下，输出尽可能大的功率。
1、功率放大器的特点 功率放大器主要是提供输出功率，与前面所述的放大电 路相比有以下特点。 一、输出功率是指交变电压和交变电流的乘积，即交流功率。 （直流成分产生的功率不是输出功率）。 二、输出信号不仅电压幅值大，电流幅值也大。（信号幅 值大易产生失真，所以我们讨论的交流功率是在输入为正 弦波、输出波形基本不失真时定义的。） 三、输出功率大，则消耗在电路内的能量和电源提供的能量 也大，因此在分析时还要考虑转换效率。
+
vo
-
RL
vi
-
+
T1
单电源互补对称功率放大电路。
-VEE
例： 电路如图所示，试计算最大不失真输出功率？效率？
Hale Waihona Puke Baidu
管耗？（vcem=2V ) 1 1 2 解：∵ Pom = I cmVcem = Vcem / RL 2 2
+15V
R1
T1 D1 D2
Vcem = I cm RL = VCC - VCE ( sat )
v3
0
t
t
3、滤波部分 将脉动大的直流电处理成平滑的脉动小的直流电，需要 利用滤波电路将其中的交流成分滤掉，只留下直流成分。
在此需要利用截止频率低于整流输出电压基波频率的低 通滤波电路。
v3
0
t
滤 波 电 路
v4
0
t
4、稳压部分 一般地说，经过整流滤波电路后就得到了较平滑的直流 电，可以充当某些电子电路的电源。但由于此时电压值还受 电网电压的波动和负载的影响，所以电源不够稳定。增加稳 压电路以得到稳定地、不受影响的直流电流。
在理想情况下，忽略管子的饱和压降，则输出电压最大幅 值为： Vcem = I cm RL ≈ CC V
此时最大不失真输出功率为：
1 1 2 1 2 Pom = I cmVcem = Vcem / RL ≈ VCC / RL 2 2 2
效率η： 输出最大功率时，直流电源提供给电路的总功率为：
PCC 1 4 = VCC I cm = Pom 2
D1 D2
RL
RL
D3
D4
2
1
无论v2为处于正半周还是负半周，都有电流分别流过两 对二极管，并以相同方向流过负载。其波形如图所示。 vi
2π 0 π 3π 4π
ωt
vo
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电源滤波电路
§7.3 串联型集成稳压电路的 基本原理和组成
一、串联反馈式稳压电路的工作原理 二、集成稳压电路的主要参数
三、串联型集成稳压电路的工作原理
二、甲乙类互补对称电路
乙类互补对称电路存在交越失真
乙类互补对称电路因为没有直流偏置，IC=0，晶体管的
输入特性存在门限电压，Vi低于V(th)晶体管截止，RL上无电流 流过，其波形图出现交越失真。
+VCC RC
T2 D1 D2 T3
甲乙类互补对称电路
电路如图。由图可知，两管合成的
转移特性克服了输入特性起始部分的非 线性影响，消除了交越的失真。
为直流电源组成框图。
在每部分的右方画出了经过处理后的波形，其中虚线 代表电源电压增加时的情况。
v1
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全 波 整 流 电 路
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0
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滤 波 电 路
滤 波 电 路
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0
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稳 压 电 路
v5
0
t
RL
直流电源组成框图
1、交流电压变换部分 由于所需的直流电压比起电网的交流电压在数值上相差 比较大，因此，常常利用变压器降压得到比较合适的交流电
+VCC
T1
工作原理
+
在有正向信号电压输入时，只 有T1管导通，T2管处于截止状态。
如果电压为负值时，T2管导通， T1管处于截止状态。
+
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vi
T2 RL
vo
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-VEE
若输入信号为正弦波形，则T1管只放大正半周信号，T2 管放大负半周信号，在负载上合成一个完整的波形。所以称 为互补电路。
分析计算
四、为了得到尽可能大的输出功率，晶体管常工作在接近极 限状态。vCE最大时接近v(BR)CEO（基极开路时C-E间的反向击
穿电压），iC最大可达ICM（集电极最大允许电流）。晶体
管的最大管耗接近PCM（集电极最大允许耗散功率）。 在选晶体管时要注意不能超过这些参数的极限值，还要 考虑有必要的散热措施和过电流、过电压的保护措施。 五、由于信号幅值大、在分析时已不能用晶体管小信号线性 等效模型了，而要利用图解法。
Pom m = = 69.8% PCC
+VCC
T1
+ -
+
vi
T2 RL
vo
-
-VEE
PT = PCC - Pom = 5.73 - 4 = 1.73W
习题 甲乙类互补对称功率放大器如图所示。设VCC1=12V， RL=8Ω，晶体管饱和压降VCE(srt)=1V，电容C的容量足够 大并假定工作点较低，计算电路参量时可视为乙类工作 状态。试计算Pom、ηm、PT。
压在进行转换。
v1
v2
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t
0
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也有些电源利用其它方式进行降压，而不用变压器。
2、整流部分
经过变压器降压后的交流电通过整流电路变成单方向的 直流电，但这种直流电幅值变化很大，若作为电源去供给电
子电路时，电路的工作状态也会随之变化而影响性能。这种 直流电称之为脉动大的直流电。
全 波 整 流 电 路
v2
习题 乙类互补功率放大器如图所示，设VCC1=|VCC2|=9V， RL=8Ω，晶体管饱和压降VCE(srt)=1V，输入交流信号足 够大，使集电极电流、电压的动态范围充分利用，试 计算Pom、ηm、PT。
1 ( VCC - VCES )2 Pom = = 4W 2 RL 2VCC PCC = ( VCC - VCE ( sat ) ) = 5.73W RL
iC1
iL
Icm
Q
VCE(sat)
vCE1 2VCC
0
vCE2 VCE(sat) VCC
0
iC2
vo
Vcem t
输出功率Po
1 2 1 Po = I RL = I cm RL = I cmVcm 2 2
2 L
在输入信号足够大的情况下：
Vcem = I cm RL = VCC - VCE ( sat )
若将静态工作点向下
移，设在截止区边缘，只 在输入信号的半周晶体管 才有电流流过的工作状态 称为乙类工作状态。
乙类
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VCC
vCE
三、若将工作点设在放大区但接近截止区的位置，在输入信号 的大半周内，晶体管有电流流过，此工作状态称为甲乙类。
iC
Q
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vCE VCC
甲乙类
3、互补对称功率放大器
一、乙类互补对称电路
在理想情况下，放大器输出最大功率效率为：
2 2 Pom 1 VCC 2 VCC 4 m = =( )/( ) = = 78.5% PCC 2 RL RL
在实际应用电路中，考虑到饱和压降及电路中电阻的功率 损耗，效率仅能达到55~65%。 若输入信号较小致使输出电流和电压的动态范围被充分利 用的话，则实际输出功率Po<Pom，效率η<ηom 。
2 2 VCC 2 ×152 = 2 = 2 ≈ .7W 5 RL ×8
P 1 = P 2 ≈ .75W 2 T T
§7.2 小功率单相桥式整流电路
在电路中，小功率单相桥式整流电路的作用是将有效 值通常为220V，50赫兹的交流电压转换成幅值稳定的直流 电压（几伏或几十伏），同时能提供一定的直流电流。 这个转换一般分成几个部分来实现，由交流电压变换 部分、整流部分、滤波部分和稳压部分构成。如图所示，
v4
0
t
稳 压 电 路
v5
0
t
v1
v2
0
t
0
t
全 波 整 流 电 路
v3
0
t
滤 波 电 路
滤 波 电 路
v4
0
t
稳 压 电 路
v5
0
t
RL
直流电源组成框图
单相桥式整流电路 电路组成：
1
+ +
iD1 iD3
v1 -
v2 2
D4 D1 D3 D2 RL
+
vo -
整流过程：
当v2为正半周时： 1 当v2为负半周时： 2
2、晶体管的几种工作方式 放大器的工作状态通常有三种：甲类、乙类、甲乙类。 一、若工作点设在放大区的中部，在输入信号的整个周期内都 有电流流过晶体管，此种工作状态称为甲类工作状态。
iC
Q
0
VCC
vCE
甲类
二、若将静态工作点向下移，设在截止区边缘，只在输入信号 的半周晶体管才有电流流过的工作状态称为乙类工作状态。
第七章 功率电路
什么是功率放大器？ 电压放大与功率放大有什么区别？
什么是晶体管的甲类、乙类和甲乙类工作状态？ 什么是互补式功放电路？ 常用的功率电路有哪些？
§7.1 功率放大电路
在实际电路中，常要求放大器的末级输出一定的功率， 以驱动负载，能够向负载提供足够信号功率的放大电路称
为功率放大电路。简称功放。
管耗PT 消耗在晶体管上的功率：PT=PCC - Po 乙类互补对称功率放大器输出功率最大时，两管总管耗为：
PT = PT 1 + PT 2 = PCC - Pom
2 2 2 VCC VCC 4 = = Pom ( - 1) ≈ 0.27P om RL 2 RL
在实际使用电路中，最大管耗： PCM > 0.2Pom， V(BR)CEO > 2VCC， ICM > Iom。
+12V
1 ( VCC - VCES )2 Pom = = 1.56W 2 RL 1 2 2 VCC PCC = ( VCC - VCE ( sat ) ) = 2.39W RL Pom m = = 65.3% PCC
R1
T1 D1 D2
+
RL 8Ω T2
R2
vi
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-
PT = PCC - Pom = ( 2.39 - 1.56) = 0.83W
1 ( VCC - VCES )2 ≈ .6W 10 ∴ Pom = vi 2 RL 2 2VCC 2VCC I cm = 又 ∵ PCC = RL Pom Vcem 13 68 ∴ m = P = 4 V = 4 15 ≈ % CC CC
R2 R3
+
RL 8Ω
vo
-V
T2
∴ PTM
从能量控制和转换的角度看，功率放大电路与其他放 大电路在本质上没有根本区别；功放是在电源电压确定的 情况下，输出尽可能大的功率。
1、功率放大器的特点 功率放大器主要是提供输出功率，与前面所述的放大电 路相比有以下特点。 一、输出功率是指交变电压和交变电流的乘积，即交流功率。 （直流成分产生的功率不是输出功率）。 二、输出信号不仅电压幅值大，电流幅值也大。（信号幅 值大易产生失真，所以我们讨论的交流功率是在输入为正 弦波、输出波形基本不失真时定义的。） 三、输出功率大，则消耗在电路内的能量和电源提供的能量 也大，因此在分析时还要考虑转换效率。
+
vo
-
RL
vi
-
+
T1
单电源互补对称功率放大电路。
-VEE
例： 电路如图所示，试计算最大不失真输出功率？效率？
Hale Waihona Puke Baidu
管耗？（vcem=2V ) 1 1 2 解：∵ Pom = I cmVcem = Vcem / RL 2 2
+15V
R1
T1 D1 D2
Vcem = I cm RL = VCC - VCE ( sat )