第1章功率电子线路.pptx
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第1章-功率电子线路.培训讲学
3.性能分析（图解法）
画负载线：
iC1 V CC
RL A
iB
Icm
0T
2
0 VCE(sat)
充分激励，尽限运用时：
V cmV C CV C E (sat)V C C
Vcm
(0, VCC)
Q
2VCC D vCE1
t
iL
0
vCE2 D ' Q ' -2VCC -VCC
Icm
A'
iC2
iC1
A
iB
Icm
2. 功率放大器的分通角的大小）。分为4种工作状态：
甲类(A)、乙类(B)、甲乙类(AB)、丙类(C)
(1) 甲类工作状态
在整个周期内晶体管集电 iC
极电流始终是流通的, 即导通 角θ等于180°。
特点：
A类工作时非线性失真小，0
iC
iC
0
Q0
2π ωt
vBE
(d)
转移特性曲线
输出特性曲线
ic f vBE vCE常 量
ic
饱和区
i f v c iC
CE vBE常 量
饱和区
放大区
•Q
截止区
• • V B B VBE(on)
v BE
甲(A)类：θc 1800
•Q • ICEO
截止区
• vCE
乙(B)类：θc 900
丙(C)类: θc 900
但注意：直流工作点Q的位置 较高(ICQ大)，效率太低，且没 有收到信号时，电源仍供给功 率(ICQ≠0)，这些功率将转化为 无用的管耗。
iC Q
0
ωt
vBE
(a)
(2) 乙类工作状态
《功率电子电路》课件
功率电子电路的发展历程
总结词
功率电子电路的发展历程可以分为三个阶段，分别是 晶体管阶段、可关断晶闸管阶段和绝缘栅双极晶体管 阶段。
详细描述
在晶体管阶段，功率电子电路以晶体管为主要器件，主 要用于信号放大和处理。随着可关断晶闸管的问世，功 率电子电路开始进入可关断器件阶段，广泛应用于大功 率的电力控制和传输。随着技术的不断发展，绝缘栅双 极晶体管等新型器件的出现，功率电子电路进入了一个 新的发展阶段，具有更高的开关频率、更低的损耗和更 高的效率。未来，随着新材料和新技术的不断涌现，功 率电子电路将继续向着高效化、小型化和智能化的方向 发展。
系统集成与模块化发展
高集成度芯片的设计与制造
通过将多个电子器件集成在单一芯片上，实现更小体积、更高效率的功率电子电路。
模块化功率电子系统的构建
将多个功能模块集成在一个系统中，实现高效、可靠的大规模功率处理。
能效与可靠性问题
高效能效转换
随着能源需求的日益增长，如何提高 功率电子电路的能效转换成为关键问 题。
使用测量仪器测量电路的性能指标，记录实 验数据和波形。
综合实验项目
开关电源的设计与实现
设计并实现一个开关电源，测试其性能指标 。
电机驱动电路的设计与实现
设计并实现一个电机驱动电路，测试其性能 指标。
功率放大器的设计与实现
设计并实现一个功率放大器，测试其性能指 标。
变频器电路的设计与实现
设计并实现一个变频器电路，测试其性能指 标。
电阻器
01
02
03
电阻器概述
电阻器是一种限流元件， 用于限制电路中的电流大 小，以实现电压的稳定和 调节。
电阻器类型
电阻器主要分为固定电阻 器和可变电阻器两种类型 ，根据电路需求选择合适 的电阻器类型。
功率电子电路
线性调整管
IO
+ 输 出 电 压 取 样
V
比较放大器
I
基 准 电 压
RL
VO
1.5 整流与稳压电路
1.5.3开关型稳压器
开关稳压原理
斩波变换器
IO
+ -
V
脉宽调制器
I
基 准 电 压
输 出 电 压 取 样
RL
VO
1.5 整流与稳压电路
1.5.3开关型稳压器
斩波变换器原理
S
iL
降压变换
脉宽可 控开关
1.4
宽带高频功率合成技术
1.4.3 魔T混合网络
魔T网络由传输线变压器和相应的 AO 、 BO 、 CO 、 DD 四条臂组成， 其中 DD 臂是平衡臂，臂的两端均不接地。其余是不平衡臂。
传输线变压器的特性阻抗 Zc 和每条臂上的阻值（负载电阻或 信号源内阻）满足以下关系：
Zc=Ra=Rb=2Rc=1/2Rd=R时，阻抗匹配。 这时，如果AO、BO臂上有同相等功 率，则合成到CO臂上，如果AO、BO臂 上有反相相等功率，则合成到DD臂上。 另外，如果CO臂上有功率，则同相 分配到AO、BO臂上，如果DD臂上有功 率，则反相分配到AO、BO臂上。
导通时间 （q≤p）
开关 功放
丁类 戊类
1.1 功率的计算 负载交流功率（有效功率） Po =
效率
h
Po = ×100 % PD
电源供给功率（总功率） PD = 1 2p VCC iC dwt 2p 0
1 2p 0 vo io dwt 2p
1 V I 2 cm cm
= 输出电压有效值×输出电流有效值 =
IR
T3 T1
IO
+ 输 出 电 压 取 样
V
比较放大器
I
基 准 电 压
RL
VO
1.5 整流与稳压电路
1.5.3开关型稳压器
开关稳压原理
斩波变换器
IO
+ -
V
脉宽调制器
I
基 准 电 压
输 出 电 压 取 样
RL
VO
1.5 整流与稳压电路
1.5.3开关型稳压器
斩波变换器原理
S
iL
降压变换
脉宽可 控开关
1.4
宽带高频功率合成技术
1.4.3 魔T混合网络
魔T网络由传输线变压器和相应的 AO 、 BO 、 CO 、 DD 四条臂组成， 其中 DD 臂是平衡臂，臂的两端均不接地。其余是不平衡臂。
传输线变压器的特性阻抗 Zc 和每条臂上的阻值（负载电阻或 信号源内阻）满足以下关系：
Zc=Ra=Rb=2Rc=1/2Rd=R时，阻抗匹配。 这时，如果AO、BO臂上有同相等功 率，则合成到CO臂上，如果AO、BO臂 上有反相相等功率，则合成到DD臂上。 另外，如果CO臂上有功率，则同相 分配到AO、BO臂上，如果DD臂上有功 率，则反相分配到AO、BO臂上。
导通时间 （q≤p）
开关 功放
丁类 戊类
1.1 功率的计算 负载交流功率（有效功率） Po =
效率
h
Po = ×100 % PD
电源供给功率（总功率） PD = 1 2p VCC iC dwt 2p 0
1 2p 0 vo io dwt 2p
1 V I 2 cm cm
= 输出电压有效值×输出电流有效值 =
IR
T3 T1
电子线路课件
集成电路时代
随着集成电路的发明，电子线路开 始朝着高度集成化和模块化的方向 发展，大大提高了电路的可靠性和 性能。
电子线路的基本元件
电阻
电阻是电子线路中最基本的元件之一 ，用于限制电流的流动，实现电压分 压、电流控制等功能。
01
02
电容
电容是用于存储电荷的元件，主要用 于实现滤波、旁路、去耦等作用。
03
电感
电感是用于存储磁能的元件，主要用 于实现线圈变压器、扼流圈等功能。
三极管
三极管是一种具有电流放大作用的半 导体器件，主要用于实现放大、开关 等作用。
05
04
二极管
二极管是一种具有单向导电性的半导 体器件，主要用于实现整流、开关等 作用。
02
模拟电子线路
模拟电子线路的基本概念
模拟信号
模拟信号是连续的物理量，如电压、电流等，其变化过程与实际 物理现象的变化过程相似。
技术创新
电子线路领域不断涌现出新的技术和材料，需要不断进行技术创新 以适应市场需求。
安全性与可靠性
随着电子产品的普及，电子线路的可靠性和安全性成为关注的焦点 ，需要不断提高产品的安全性和可靠性。
全球化与合作
电子线路领域全球化趋势明显，企业需要加强国际合作，提高竞争力 。
电子线路的未来应用前景
1 2
制电路和保护电路等组成。
电力电子线路的作用
03
电力电子线路的主要作用是对电能进行转换、控制和应用，以
满足不同领域的需求。
电力电子线路的分析方法
01 02
电路分析方法
电力电子线路的分析方法主要包括电路分析方法和控制工程方法。电路 分析方法包括基尔霍夫定律、欧姆定律、戴维南定理等；控制工程方法 包括时域分析法、频域分析法、根轨迹法等。
随着集成电路的发明，电子线路开 始朝着高度集成化和模块化的方向 发展，大大提高了电路的可靠性和 性能。
电子线路的基本元件
电阻
电阻是电子线路中最基本的元件之一 ，用于限制电流的流动，实现电压分 压、电流控制等功能。
01
02
电容
电容是用于存储电荷的元件，主要用 于实现滤波、旁路、去耦等作用。
03
电感
电感是用于存储磁能的元件，主要用 于实现线圈变压器、扼流圈等功能。
三极管
三极管是一种具有电流放大作用的半 导体器件，主要用于实现放大、开关 等作用。
05
04
二极管
二极管是一种具有单向导电性的半导 体器件，主要用于实现整流、开关等 作用。
02
模拟电子线路
模拟电子线路的基本概念
模拟信号
模拟信号是连续的物理量，如电压、电流等，其变化过程与实际 物理现象的变化过程相似。
技术创新
电子线路领域不断涌现出新的技术和材料，需要不断进行技术创新 以适应市场需求。
安全性与可靠性
随着电子产品的普及，电子线路的可靠性和安全性成为关注的焦点 ，需要不断提高产品的安全性和可靠性。
全球化与合作
电子线路领域全球化趋势明显，企业需要加强国际合作，提高竞争力 。
电子线路的未来应用前景
1 2
制电路和保护电路等组成。
电力电子线路的作用
03
电力电子线路的主要作用是对电能进行转换、控制和应用，以
满足不同领域的需求。
电力电子线路的分析方法
01 02
电路分析方法
电力电子线路的分析方法主要包括电路分析方法和控制工程方法。电路 分析方法包括基尔霍夫定律、欧姆定律、戴维南定理等；控制工程方法 包括时域分析法、频域分析法、根轨迹法等。
功率电子技术总复习PPT
由于电力电子电路所处理的是大容量工业电能，高效低 耗是这类电路的主要目标。为减少电路内耗，电力电子器件 工作于开关状态，因此电力电子电路实质上是一种大功率开 关电路。
为实现对电能的控制，器件的开关状态必须是可控的， 因此它又是一种由微弱信号进行控制的大功率开关电路。
➢电力电子技术主要用于电能变换，而（信息）电子技术主 要用于信息处理。电力电子电路广泛用于电视机、计算机 等电子装置中，其电源部分都是电力电子电路。
1 2
Ti Loff 2
Ts 2
iL 8f
IOB=i L /2 =VO ( 1-D ) / 2LfS 时， iL ILmAX
变换器工作在电感电流连续方式。
V0
开关管T和二极管D 截止时承受的电压：O
Q C
(18ILLmCiDn f)SVI2O0
UTmax = UDmax = VS
vEO输出v电S 压的纹波：vS
DC/DC降压变换器—— Buck 电路
输出电压的平均值：
VO = DVS —— 降压型
IO =IL = VO / R
iL
VS
VO L
Ton
VS
VO L
DTS
VS VO Lf S
D
iL
VO L
Toff
VO L
(1
D)TS
VO Lf S
(1
D)
当I O大于等于临界负载电流
vG
OQT on
180°角度。
（3）负载不同，则电路工作方式不同。
负载为电阻时的基本量计算
（1）输出直流电压平均值VD ：
2 VD
2 Vs (1 cos )
2
（2）晶闸管电流的有效值I T :
为实现对电能的控制，器件的开关状态必须是可控的， 因此它又是一种由微弱信号进行控制的大功率开关电路。
➢电力电子技术主要用于电能变换，而（信息）电子技术主 要用于信息处理。电力电子电路广泛用于电视机、计算机 等电子装置中，其电源部分都是电力电子电路。
1 2
Ti Loff 2
Ts 2
iL 8f
IOB=i L /2 =VO ( 1-D ) / 2LfS 时， iL ILmAX
变换器工作在电感电流连续方式。
V0
开关管T和二极管D 截止时承受的电压：O
Q C
(18ILLmCiDn f)SVI2O0
UTmax = UDmax = VS
vEO输出v电S 压的纹波：vS
DC/DC降压变换器—— Buck 电路
输出电压的平均值：
VO = DVS —— 降压型
IO =IL = VO / R
iL
VS
VO L
Ton
VS
VO L
DTS
VS VO Lf S
D
iL
VO L
Toff
VO L
(1
D)TS
VO Lf S
(1
D)
当I O大于等于临界负载电流
vG
OQT on
180°角度。
（3）负载不同，则电路工作方式不同。
负载为电阻时的基本量计算
（1）输出直流电压平均值VD ：
2 VD
2 Vs (1 cos )
2
（2）晶闸管电流的有效值I T :
功率电子电路.
2．功率合成技术 首先介绍输入变压器的工作原理及其功能， 然后重点讨论用传输线变压器构成的魔T混合网 络实现功率合成及功率分配的原理。 3．整流及稳压电路 在讨论三种基本整流电路：半波、全波、桥式 整流电路的基础上，简单介绍半联型、开关型稳压 器的工作原理及稳压性能。 4．为了开设实验内容，首先进行相关实验仪器、仪表 的介绍，并让学生初步学会使用及进行简单操作， 然后安排2学时的实验课。
五．教学方法 1．功率放大器部分 首先介绍功率放大器的性能要求，功率 管的运用特点以及功率器件的特殊问题 ，然 后介绍功率放大器的电路组成和工作特性。 重点讨论甲类变压器耦合功率放大器，乙类 推挽放大器输出功率，集电极功率效率。难 点：乙类互补推挽功率放大器的交叉失真问 题。以LM380为例介绍集成功率放大器的内 部简化电路 充分激励时变化对功率性能的影响
结论： ①功率放大器在电路组成上，必须采用避 免管外电路无谓地消耗直流功率的电路结构。 ②在工作特性上，输出负载、输入激励和 静态工作点是相互牵制的，要高效率地输出 所需信号功率，二者必须有一最佳配置。
1.2.2甲类、乙类功率放大器的电路组成及其功 率性能。 一. 甲类变压器耦合功率放大器 图 1-2-3 1．原理电路 W1 ' 2 设变压器变比为 n W2 ，等效负载电阻RL n RL 2．性能分析 VCEQ VCC , i I , ①静态分析 图1-2-3（b） B BQ
C甲 C乙 C丙 C丁
1.1.2电源变换电路
一．整流器——将电网提供的50Hz的交流电能变换成直流 电能。 二． 直流、直流变换器（斩波器） —— 将一种电压数值的 直流电能 另一种电压数值或极性的直流电能。 三． 逆变器 —— 将直流电能变换成不同幅度和频率的交流 电能。 四．交流——交流变换器将一50Hz交流电能不同幅值或频 率的交流电能。
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•桥式整流电路工作过程
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• 由波形图可见，v2 一 周期内，两组整流二极管
轮流导通产生的单方向电
流 i1 和 i2 叠加形成了 iL。 于是负载得到全波脉动直
流电压 vL。
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•桥式整流电路工作波形图
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•3．负载和整流二极管上的电压和电
•流(1)负载电压 VL
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五、教学过程
第一节 单相整流电路
•整流：把交变电流变换成单向脉动电流的过程。
•二极管单相整流电路：把单相交流电变成直流电 的电路。 •整流原理：二极管的单向导电特性
•单相整流分类
•半波整流
•全波整流
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1.1 单相半波整流
•1．电路 如图(a)所
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•3．负载和整流二极管上的电压和电流
•(1)负载电压 VL
• •(2)负载电流 IL
•
VL = 0.45 V2
(1.2.1) (1.2.2)
•(3)二极管正向电流 IV 和负载电流 IZ •
(1.2.3)
•(4)二极管反向峰值电压 VRM •
(1.2.4)
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三、教学重点、难点：
• 1、教学重点： • （1）对“整流、滤波”在实现交直流
转换过程中的不同作用的理解。 • （2）通过对电路结构图的分析，引导
学生得出波形分析图，深刻理解整流 与滤波的工作原理，掌握相关计算。 同时培养学生学习专业必备的基本分 析方法与能力。
《功率电子电路》课件
调试
制造和调试：按照版图制造电 路，并进行调试和测试，确保
其满足设计目标
功率电子电路的 基本原理
功率电子电路的 设计方法
功率电子电路的 优化策略
功率电子电路的 设计实例
电压测试：测量电 路中各点的电压是 否符合要求
电流测试：测量电 路中的电流大小和 方向
功率测试：测量电 路的功率输出是否 符合要求
PPT,a click to unlimited possibilities
汇报人：PPT
01
02
03
04
05
06
功率电子电路是指能够实现电能转换和控 制的电子电路 单击此处输入你的正文，请阐述观点
功率电子电路广泛应用于各种电子设备中 功率电子电路的作用 功率电子电路的作用
实现节能减排
单击此处输入你的正文，请阐述观点
工作原理：电容的工作原理是通过电场储存电能，通过电容器两端的电压差进行放电。
选型与注意事项：在选择电容时需要考虑其耐压、容量、温度系数等参数，以确保电路的稳 定性和可靠性。
电感的基本概念与 原理
功率电子电路中电 感的作用
电感的种类与特点
电感的选择与使用 注意事项
二极管的种类和特点 二极管的基本原理和结构
二极管在功率电子电路中的 应用
二极管的选型和注意事项
等效分析法的定义：将复杂的电路简化为简单的等效电路，以便于分析和计算的方法。
等效分析法的步骤：将电路中的元件按照其功能进行分类，然后根据元件的性质和电路结 构，将电路简化为等效电路。
等效分析法的应用：在功率电子电路中，等效分析法可以用于分析电路的工作原理、计算 电路的性能参数以及优化电路的结构。
促进新能源的开发和应用
制造和调试：按照版图制造电 路，并进行调试和测试，确保
其满足设计目标
功率电子电路的 基本原理
功率电子电路的 设计方法
功率电子电路的 优化策略
功率电子电路的 设计实例
电压测试：测量电 路中各点的电压是 否符合要求
电流测试：测量电 路中的电流大小和 方向
功率测试：测量电 路的功率输出是否 符合要求
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汇报人：PPT
01
02
03
04
05
06
功率电子电路是指能够实现电能转换和控 制的电子电路 单击此处输入你的正文，请阐述观点
功率电子电路广泛应用于各种电子设备中 功率电子电路的作用 功率电子电路的作用
实现节能减排
单击此处输入你的正文，请阐述观点
工作原理：电容的工作原理是通过电场储存电能，通过电容器两端的电压差进行放电。
选型与注意事项：在选择电容时需要考虑其耐压、容量、温度系数等参数，以确保电路的稳 定性和可靠性。
电感的基本概念与 原理
功率电子电路中电 感的作用
电感的种类与特点
电感的选择与使用 注意事项
二极管的种类和特点 二极管的基本原理和结构
二极管在功率电子电路中的 应用
二极管的选型和注意事项
等效分析法的定义：将复杂的电路简化为简单的等效电路，以便于分析和计算的方法。
等效分析法的步骤：将电路中的元件按照其功能进行分类，然后根据元件的性质和电路结 构，将电路简化为等效电路。
等效分析法的应用：在功率电子电路中，等效分析法可以用于分析电路的工作原理、计算 电路的性能参数以及优化电路的结构。
促进新能源的开发和应用
电子线路(非线性部分)课件
魔T网络构成的功率 合成电路
Ra
Po1 A
+
vS1
-
C
D
Rc
Rd
Rb
+
vS2
-
B
Po2
同相合 成端
反相合 成端
vS1＝ vS2 时，合成功率从C端输出 vS1＝－ vS2 时，合成功率从D端输出
魔T网络构成的功率 分配电路
将魔T网络功率合成器中的输入与输出端
交换，即可构成功率分配器
若信号从C端输入，A、B 端可获得相位相同的信号
2i
Rs
＋
+v
－
-
i
＋
＋
v R L 2v
－ －
i
ZC v/i
RL
2v i
2ZC
v1 1 Ri 2i2ZC4RL 1:4阻抗变换器
三、用传输线变压器构成的魔T混合网络
ia
＋A
va
－
＋v － i
－
i
vb ic Rc
＋
＋v －
C
B
ib
D'
＋ id vd
－
id
D'
＋D
vd Rd
－
ia
＋A
va
I2
＋
Rs
＋
VS －
V1 C
－
C
C
C
C
V 2 RL
－
I1 L
L
L
L I2
传输线特性阻抗
ZC
L C
传输线特性阻抗
ZC
L C
一般情况下，传输线上各点的电流、电压不相等
电子行业 功率电子线路
电子行业功率电子线路引言在现代电子行业中，功率电子线路起着至关重要的作用。
功率电子线路是一种能够将电能进行有效转换和控制的电路系统。
它广泛应用于电力传输、工业控制、能源系统等领域。
本文将介绍功率电子线路的基本原理、常见的拓扑结构以及一些应用案例。
基本原理功率电子线路的基本原理是通过电力电子器件对电能进行转换和控制。
电力电子器件是一类能够实现电能转换的器件，如晶闸管、功率晶体管、IGBT等。
而功率电子线路则由一个或多个电力电子器件以及相关的电路元件组成。
功率电子线路常用的电路元件包括电感、电容、二极管等。
电感通常用于储存能量和抑制电流的变化，而电容则用于储存能量和抑制电压的变化。
通过合理的选择和组合这些电路元件，可以实现对电能的转换和控制。
常见的拓扑结构在功率电子线路中，常见的拓扑结构包括单相与三相半桥、全桥和半桥结构。
以下将分别介绍这些结构的工作原理及特点。
半桥结构半桥结构是一种常用的功率电子线路拓扑结构，其主要由两个晶闸管和一个负载组成。
半桥结构通过控制晶闸管的导通和关断，实现了对负载电压的控制。
其工作原理如下：1.当晶闸管1导通时，负载上的电压为正半周波。
2.当晶闸管1关断时，晶闸管2导通，负载上的电压变为负半周波。
3.通过控制晶闸管1和晶闸管2的导通时间，可以实现对负载电压的控制。
半桥结构的特点是简单、经济，适用于一些小功率应用。
全桥结构全桥结构是一种更复杂的功率电子线路拓扑结构，其主要由四个晶闸管和一个负载组成。
全桥结构通过控制晶闸管的导通和关断，实现了对负载电压的控制。
其工作原理如下：1.当晶闸管1和晶闸管3导通时，负载上的电压为正半周波。
2.当晶闸管2和晶闸管4导通时，负载上的电压变为负半周波。
3.通过控制晶闸管1、晶闸管2、晶闸管3和晶闸管4的导通时间，可以实现对负载电压的控制。
全桥结构的特点是输出电压更为稳定，适用于一些大功率应用。
应用案例功率电子线路在电子行业中有着广泛的应用。
电子线路非线性部分(第五版)冯军谢嘉奎绪论和第一章.pptx
③ 平均电导
定义：当器件两端加余弦电压
v = Vmcos t 时，因特性的非线性，
流过器件的电流必为非余弦，将其
按傅里叶级数展开：
i I0 + I1mcost + I2mcos2t +
则平均电导即为基波电流振幅
与外加电压振幅之比：
gav Q,Vm
I1m Vm
意义：反映基波电流与外加电压
间的依存关系。
例：非线性电阻：
① 直流电导
定义：
g0
Q
IQ VQ
意义：表明直流电流与直流电压间
i v
的依存关系。
特点：其值是 VQ(或 IQ) 的非线性函数。
应用：直流分析。
图 0-2-1
② 交流电导
定义：
g
Q
di dv
Q
i v
Q
意义：伏安特性曲线上任一点的斜率，或该点上增量
电流与增量电压的比值。
特点：其值是 VQ(或 IQ)的非线性函数。 应用：交流分析。
(3) 传输媒体——电磁波 电磁波传送方式，依据波长不同，可分为：长波、中 波、短波、超短波。
表 1 各波段特点
波 段 波长/m 频率/MHz
中、 长波
> 200
< 1.5
短波 10 ~ 200 1.5 ~ 30
超短波 < 10
> 30
特点
沿地表 传播
靠电离 层反射
传播
沿空间 直线 传播
说明
大地表面是导体，一部分电 磁波会损耗掉，频率越高， 损耗越大
出现新的频率成分 非线性电路可以实现频率加、减
等更多电路功能。
0.3 本课程的特点
第1章 功率电子线路
1．3．2 集成功率放大器（自学） 集成功率放大器（自学）
中国人民公安大学安全防范系
目前广泛采用复合管取代互补管
（1）组成复合管时， 组成复合管时， 两管的电流流向一致； 两管的电流流向一致； （2）第一管必须接在 第二管的集基极间； 第二管的集基极间； （3）复合管的导电类 型取决于第一管； 型取决于第一管；
中国人民公安大学安全防范系
中国人民公安大学安全防范系
1．3 乙类推挽功率放大电路 效率是功率放大器的重要性能指标 非线性失真是功率放大器的另一个重要指 标 它与输出功率和效率是相互矛盾的 要减小非线性失真， 要减小非线性失真，就必须减小输出功率 因此就造成效率降低
中国人民公安大学安全防范系
1．3．1 乙类互补推挽功率放大电路 一、交叉失真： 交叉失真：
中国人民公安大学安全防范系
中国人民公安大学安全防范系
综上所述：
功率放大器： 功率放大器： 电路组成： 电路组成： 采用避免管外电路无谓消耗直流功率的电 路结构 工作特性： 工作特性： 输出负载、 输出负载、输入激励和静态工作点是相互 牵制的，要高效率输出所需信号功率， 牵制的，要高效率输出所需信号功率，必 须最佳配置
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1.1.1 功率放大器 工作原理：在输入信号的作用下，将直流电 工作原理：在输入信号的作用下， 源的直流功率转换为输出信号功率 大信号工作 直流电源功率转换为信号的功率。 直流电源功率转换为信号的功率。 高频功率放大器工作于大信号的非线性状态
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第一章 功率电子线路
本章主要内容
1-1 功率电子线路概述 1-2 功率放大器的电路组成和工作特性 1-3 乙类推挽功率放大电路 1-4 功率合成技术 1-5 整流与稳压电源
功率电子电路共15页文档
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
功率电子电路
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
功率电子设计 ppt课件
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21
以上介绍了脉冲宽度调制式开关稳压电 源的基本工作原理和各种电路类型，在实际 应用中，会有各种各样的实际控制电路，但 无论怎样，也都是在这些基础上发展出来的。
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四、开关电源设计示例(一) ： UC3843 组成小功率开关电源
1、UC3843的主要特性 图1是UC3842-UC3845的外形图。UC3843是近年来 问世的新型脉宽调制集成电路，它具有功能全，工 作频率高，引脚少外围元件简单等特点，它的电压 调整率可达0.01%V，非常接近线性稳压电源的调 整率。工作频率可达500kHz，启动电流仅需1mA， 所以它的启动电路非常简单。
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开关功率管可采用高频特性好，低内阻的场 效应晶体管，因为开关管工作于300V的电压， 考虑到高频变压器的反向电动势约有200多 伏，线圈漏感引起的尖峰电压约有200V，所 以功率管的反向击穿电压应选用大于800V的 高反压场效应管，功率管的最大漏极电流应 考虑整个电源的输出功率，在这个电源中， 输出功率较小，可选用价廉的2Sk2067。同 时功率管上应安装合适的散热器。
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4
二、开关式稳压电源的基本工作原理
开关式稳压电源接控制方式分为调宽式(PWM) 和调频式(PFM)、混合调制方式。在实际的应 用中，调宽式使用得较多，在目前开发和使 用的开关电源集成电路中，绝大多数也为脉 宽调制型。
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5
对于单极性矩形脉冲来说，其直流平均电压 Uo取决于矩形脉冲的宽度，脉冲越宽，其直 流平均电压值就越高。直流平均电压Ｕ。可 由公式计算，
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UC3843是这个开关的电源的核心元件，它 产生脉宽可调而频率固定的脉冲输出，推动 开关功率管的导通和截止，通过高频变压器 换能将电压输出到次级绕组上，再经整流和 滤波向负载提供直流电源，电源兼反馈绕组 取得的控制电压同时输入UC3843的误差放 大器，与基准电压比较产生控制电压，控制 输出脉宽的占空比，从而达到稳压目的。
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1.1.1 功率放大器
工作原理：在输入信号的作用下，将直流电 源的直流功率转换为输出信号功率 大信号工作 直流电源功率转换为信号的功率。 高频功率放大器工作于大信号的非线性状态
中国人民公安大安全工作区内，稳定地，低失真地（在允许范围内） •高效率地提供尽可能大的信号输出功率。
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1．3 乙类推挽功率放大电路
效率是功率放大器的重要性能指标 非线性失真是功率放大器的另一个重要指 标 它与输出功率和效率是相互矛盾的 要减小非线性失真，就必须减小输出功率 因此就造成效率降低
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三、功率管的安全工作条件
PCmax 管耗最大值
PCM最大集电极功耗
VCEmax 最大集电极电压
V(BR)CEO共射级组态下集电极反向击穿电压
iCmax 最大集电极电流
ICM 集电极最大允许电流
Pcmax < PCM
防止烧坏
VCEmax < V(BR)CEO 防止击穿
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为什么选用上述电路：原因如下
① RC小，则ICQ×RC小， 管外电路耗散功率小
②将不匹配负载变匹配，从而提高效率 变压器即为匹配网络（阻抗变换）
分析电路的性能： 分别进行直流（静态）分析和交流（动态） 分析 如图1-2-3
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分析步骤：图解法 条件：输入、输出特性曲线已知 ①作直流负载线，确定静态工作点Q
交流分析：做交流负载线
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2、性能分析：以上分析表明： （1）PD仅与Q点有关，与Po无关 即无激励信号时,PD全部消耗在管子上发热 （2）P0与Q点有关，与激励信号大小有关
Po与电阻（匹配负载）有关 （3）最佳负载和匹配负载，得到最高效率 （4）RL`为匹配负载条件下，Po上升 （5）安全工作条件
iCmax ≤ICM
防止失真过大
还需注意二次击穿的问题
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四、功率放大器能量关系
电源供给功率 集电极输出功率 集电极平均管耗 集电极效率 变压器传输效率 放大器效率
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1.1.2电源变换电路
1、整流器（Rectifier）： 将50Hz的交流电变换成直流电源 2、直流—直流变换器（DC—DC Converter）： 将一种电压数值的直流电能变换成另一种电压数值或 极性的直流电能。又称斩波器。 3、逆变器（Inverter）： 将直流电能变换成不同幅值和频率的交流电能。 4、交流—交流变换器（AC—AC Converter）： 将50Hz交流电能变换成不同幅值和频率的交流电能
输出波形在负载上合成
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1、电路：
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2、性能分析
3、性能计算
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4、结论
乙类工作时，Pc的最大值不在静态状态， 也不在最大输出功率状态 原因： ξ很小时， PO和PD都很小， Pc小 ξ很大时， PD最大，但η最大， Pc小 互补电路比变压器耦合电路简单，易于集成 电路中两管组成射随器，负反馈，有效改善 非线性失真，应用广泛
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3、甲类存在的问题 有信号时，直流电源供给的功率不到一半 输出给负载 没有信号时，直流电源供给的功率全部消 耗在管子上 原因：静态工作点较高；
静态功耗大； 效率和晶体管的利用率都很低。 所以只适用于小功率放大器
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二、乙类推挽功率放大器
采用两个特性相同的功率管接成推挽电路 一个在正半周导通，一个在负半周导通 负载上合成电流，从而获得完整的波形 注意：乙类必须有“两管交替工作”，“输 出波形合成”两个功能 即：乙类推挽电路的特点：两管交替工作
P0 P0
PD P0 PC
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•分类
非谐振功率放大器：电阻性负载（变压器） 低频段
谐振功率放大器：阻抗性负载（谐振系统） 高频段
•匹配网络：变换负载为匹配负载
二、放大器工作状态
甲类（A）：一个周期
乙类（B）：半个周期 丙类（C）：小于半个周期 丁类：开关状态
集电极电流波形严重 失真，采取特定措施
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综上所述：
功率放大器： 电路组成： 采用避免管外电路无谓消耗直流功率的电 路结构 工作特性： 输出负载、输入激励和静态工作点是相互 牵制的，要高效率输出所需信号功率，必 须最佳配置
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1．2．2 甲类、乙类功率放大器（非谐振功放） 一、变压器耦合的单管甲类功率放大器 1．原理电路：
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1．2 功率放大器的电路组成和工作特性
1．2．1 从一个例子讲起
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结论： 1、功率浪费：集电极效率仅为25% a: 耗散在管子中（选择运用状态） b: 作为直流功率消耗在负载上 （力求避免管外电路消耗直流功率） 2、充分激励和匹配负载 如图1-2-1所示电路 要增大输出电流，提高输出信号的功率 就必须减小负载RL 如下图
第一章 功率电子线路
本章主要内容
1-1 功率电子线路概述 1-2 功率放大器的电路组成和工作特性 1-3 乙类推挽功率放大电路 1-4 功率合成技术 1-5 整流与稳压电源
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1-1 功率电子线路概述
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为高频交流输出 分为窄带和宽带 窄带高频功率放大（调谐功率放大器） 通常以选频电路作为输出回路， 宽带高频功率放大（非调谐功率放大器 ） 输出电路是传输线变压器或其他宽带匹配电路
•比较
•工作信号 •管子工作范围 •研究问题 •分析方法
电压放大器 小
线性区 不失真放大 微变等效电路
功率放大器 大
安全区，极限，非线性区 高效率
图解法，近似分析同实验
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功率放大器是能量转换器：
直流功率PD：直流电源提供的 一部分被转换为输出信号功率P0 其余部分消耗在功率管中 成为功率管得耗散功率，简称管耗Pc 放大器的集电极效率
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1.1.1 功率放大器
工作原理：在输入信号的作用下，将直流电 源的直流功率转换为输出信号功率 大信号工作 直流电源功率转换为信号的功率。 高频功率放大器工作于大信号的非线性状态
中国人民公安大安全工作区内，稳定地，低失真地（在允许范围内） •高效率地提供尽可能大的信号输出功率。
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1．3 乙类推挽功率放大电路
效率是功率放大器的重要性能指标 非线性失真是功率放大器的另一个重要指 标 它与输出功率和效率是相互矛盾的 要减小非线性失真，就必须减小输出功率 因此就造成效率降低
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三、功率管的安全工作条件
PCmax 管耗最大值
PCM最大集电极功耗
VCEmax 最大集电极电压
V(BR)CEO共射级组态下集电极反向击穿电压
iCmax 最大集电极电流
ICM 集电极最大允许电流
Pcmax < PCM
防止烧坏
VCEmax < V(BR)CEO 防止击穿
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为什么选用上述电路：原因如下
① RC小，则ICQ×RC小， 管外电路耗散功率小
②将不匹配负载变匹配，从而提高效率 变压器即为匹配网络（阻抗变换）
分析电路的性能： 分别进行直流（静态）分析和交流（动态） 分析 如图1-2-3
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分析步骤：图解法 条件：输入、输出特性曲线已知 ①作直流负载线，确定静态工作点Q
交流分析：做交流负载线
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2、性能分析：以上分析表明： （1）PD仅与Q点有关，与Po无关 即无激励信号时,PD全部消耗在管子上发热 （2）P0与Q点有关，与激励信号大小有关
Po与电阻（匹配负载）有关 （3）最佳负载和匹配负载，得到最高效率 （4）RL`为匹配负载条件下，Po上升 （5）安全工作条件
iCmax ≤ICM
防止失真过大
还需注意二次击穿的问题
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四、功率放大器能量关系
电源供给功率 集电极输出功率 集电极平均管耗 集电极效率 变压器传输效率 放大器效率
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1.1.2电源变换电路
1、整流器（Rectifier）： 将50Hz的交流电变换成直流电源 2、直流—直流变换器（DC—DC Converter）： 将一种电压数值的直流电能变换成另一种电压数值或 极性的直流电能。又称斩波器。 3、逆变器（Inverter）： 将直流电能变换成不同幅值和频率的交流电能。 4、交流—交流变换器（AC—AC Converter）： 将50Hz交流电能变换成不同幅值和频率的交流电能
输出波形在负载上合成
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1、电路：
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2、性能分析
3、性能计算
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4、结论
乙类工作时，Pc的最大值不在静态状态， 也不在最大输出功率状态 原因： ξ很小时， PO和PD都很小， Pc小 ξ很大时， PD最大，但η最大， Pc小 互补电路比变压器耦合电路简单，易于集成 电路中两管组成射随器，负反馈，有效改善 非线性失真，应用广泛
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3、甲类存在的问题 有信号时，直流电源供给的功率不到一半 输出给负载 没有信号时，直流电源供给的功率全部消 耗在管子上 原因：静态工作点较高；
静态功耗大； 效率和晶体管的利用率都很低。 所以只适用于小功率放大器
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二、乙类推挽功率放大器
采用两个特性相同的功率管接成推挽电路 一个在正半周导通，一个在负半周导通 负载上合成电流，从而获得完整的波形 注意：乙类必须有“两管交替工作”，“输 出波形合成”两个功能 即：乙类推挽电路的特点：两管交替工作
P0 P0
PD P0 PC
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•分类
非谐振功率放大器：电阻性负载（变压器） 低频段
谐振功率放大器：阻抗性负载（谐振系统） 高频段
•匹配网络：变换负载为匹配负载
二、放大器工作状态
甲类（A）：一个周期
乙类（B）：半个周期 丙类（C）：小于半个周期 丁类：开关状态
集电极电流波形严重 失真，采取特定措施
中国人民公安大学安全防范系
中国人民公安大学安全防范系
综上所述：
功率放大器： 电路组成： 采用避免管外电路无谓消耗直流功率的电 路结构 工作特性： 输出负载、输入激励和静态工作点是相互 牵制的，要高效率输出所需信号功率，必 须最佳配置
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1．2．2 甲类、乙类功率放大器（非谐振功放） 一、变压器耦合的单管甲类功率放大器 1．原理电路：
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1．2 功率放大器的电路组成和工作特性
1．2．1 从一个例子讲起
中国人民公安大学安全防范系
结论： 1、功率浪费：集电极效率仅为25% a: 耗散在管子中（选择运用状态） b: 作为直流功率消耗在负载上 （力求避免管外电路消耗直流功率） 2、充分激励和匹配负载 如图1-2-1所示电路 要增大输出电流，提高输出信号的功率 就必须减小负载RL 如下图
第一章 功率电子线路
本章主要内容
1-1 功率电子线路概述 1-2 功率放大器的电路组成和工作特性 1-3 乙类推挽功率放大电路 1-4 功率合成技术 1-5 整流与稳压电源
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1-1 功率电子线路概述
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为高频交流输出 分为窄带和宽带 窄带高频功率放大（调谐功率放大器） 通常以选频电路作为输出回路， 宽带高频功率放大（非调谐功率放大器 ） 输出电路是传输线变压器或其他宽带匹配电路
•比较
•工作信号 •管子工作范围 •研究问题 •分析方法
电压放大器 小
线性区 不失真放大 微变等效电路
功率放大器 大
安全区，极限，非线性区 高效率
图解法，近似分析同实验
中国人民公安大学安全防范系
功率放大器是能量转换器：
直流功率PD：直流电源提供的 一部分被转换为输出信号功率P0 其余部分消耗在功率管中 成为功率管得耗散功率，简称管耗Pc 放大器的集电极效率