第五章 功率放大电路PPT课件

2、功放管的最大耐压U（BR）CEO 当一只管子饱和导通时，另一只管子承受的最大反向电
压为2VCC。故
U (BR)CEO 2VCC
二、对功率放大电路的要求 1、应有足够大的输出功率。 2、效率要尽可能的高。 3、非线性失真要小。 4、功率管要采取散热等保护措施。
5.1.2 功率放大电路的分类
1、按静态工作点分类：
图５.1.1 各类功率放大电路的静态工作点及其波形 （a）工作点位置 （b）甲类波形 （c）甲乙类波形（d）乙类波形
5.2 乙类互补对称功率放大电路
功率放大器早期采用变压器耦合输出，可实现阻抗匹配， 但体积大、传输损耗大，在实际中已使用不多。
目前大量应用的是无变压器的乙类互补对称功率放大 电路。按电源供给的不同，分为双电源互补对称功放电路 和单电源互补对称功放电路。
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5.2.1 OCL电路
一、基本电路及其工作原理 双电源互补对称电路又称无输出电容的功放电路，简称 OCL电路，其原理电路如图5.2.1 （a）所示。图中V1、V2为导 电类型互补（NPN、 PNP）且性能参数完全相同的功放管。两 管均接成射极输出电路以增强带负载能力。
1 2
V CC
U CE(sat) 2 1 VC2C
RL
2 RL
2．直流电源供给功率PV 根据富氏级数分解，周期性半波电流的平均值Iav＝
Icm /π ，因此正负电源供给的直流功率
PV
I avV CC
I avV EE
2 I avV CC
2 π
VCC
I
cm
2VCCU cem π RL
3．管耗PC
2．效率η
η就是负载上得到的有用信号功率Po与电源供给的直流
功率PV之比，即
Po
PV
3．非线性失真系数THD THD用来衡量非线性失真的程度，即：
THD 1
I
2 m2
I
2 m3
1
U
2 m2
U
2 m3
I m1
U m1
式中，Im1、Im2、Im3…和Um1、Um2、Um3…分别表示输出电 流和输出电压中的基波分量和各次谐波分量的振幅。
为便于分析，将V2管的特性曲线倒置于V1管特性曲线的右 下方，且使Q点位置对齐。图中显示了两管信号电流iC1和iC2波形 及合成后的uce波形。
从图中可以看出，任意一个半周期内，每个管子c、e两端信 号电压为|uCE|＝|VCC|－|uo|，而输出电压uo＝－uce＝ioRL＝icRL。
在一般情况下，Uom＝Ucem，Iom＝Icm，其大小随输入信号幅 度而变，最大输出电压幅度为Uom(max)＝VCC－UCE(sat)≈VCC。
2、按信号频率分类 (1)低频 本章讨论 (2)高频 《高频电路》中讨论
5.1.3 低频功率放大电路的主要技术指标
1．最大输出功率Pom 输出功率Po等于输出电压与输出电流的有效值乘积，即
P om
1 2 Iom
1 2
U om
1 2
IomU om
Iom表示输出电流振幅，Uom表示输出电压振幅。 最大输出功率Pom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。
图5.2.1 OCL基本原理电路 a)基本原理电路 b)输入信号波形 c)输出信号波形
1、静态分析 静态时两管零偏而截止, 故静态电流为零，又由于两管特 性对称，故两管输出端的静态电压为零。
2、动态工作情况
电路输入如图5.2.1（b）所示的正弦信号。(1)在ui正半 周期间， V1发射结正偏而导通，V2发射结反偏而截止。(2) 在ui负半周期间，V1发射结反偏截止，V2发射结正偏导通。
图5.2.2 乙类互补对称功率放大电路的图解分析
三、电路性能参数计算 1．最大输出功率Pom 由图可见，Iom＝Icm，Uom＝Ucem，得
Po
1 2
I cmU cem
1 2
U2 cem RL
当输入信号足够大时，Ucem=VCC—UCE(sat)≈VCC，则
（ ） Pom
1
U
2 cem
2 RL
(1)平均管耗 由于V1、V2各导通半个周期，且两管对称，故两管的管耗 相同，每只管子的平均管耗为
PC1
12（PV Po）
1（VCCU cem
RL
π
U
2 cem
）
4
(2)输出最大功率时的管耗Pc1(Ucem≈Vcc) Pc1(Ucem)≈0.137Pom。
(3)最大管耗
当 Ucem=
2 π
VCC
5.1 功率放大电路概述
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（Power amplifier），简称功放。
5.1.1 功率放大电路特点和要求
一、功率放大电路的特点
从能量控制的观点来看，功率放大电路与电压放大电路都 属于能量转换电路，均将电源的直流功率转换成被放大信号的 交流功率。两种电路的比较如下表所示：
V1、V2两管分别在正、负半周轮流工作，使负载RL获 得一个完整的正弦波信号电压，如图5.2.1（c）所示。
*二、图解分析
该电路负载线方程式为uCE=VCC－iCRL，设管子的ICEO＝0， 则静态电流IC1＝IC2＝0。则UCEQ=VCC。属于乙类功放电路。由此 可作出如图5.2.2所示斜率为－1/RL的负载线。
教学目标
5、熟悉常用集成功率放大器（LA4102、LM386、TDA2030
等）引脚功能，了解其主要技术指标。熟悉集成功放应用电 路组成、外接元器件作用，会估算闭环增益。
6、选学BTL电路原理及其由集成功放构成的应用电路。
7、选学功放管二次击穿和热致击穿现象及其保护措施，功
放管等功率器件散热计算及散热片的选择。
第五章 功率放大电路
5.1 功率放大电路概述 5.2 乙类互补对称功率放大电路 5.3 集成功率放大器 *5.4 功率管的安全使用
教学目标
1、了解功放电路特点、分类、对功放电路要求。熟悉低频
功放电路主要技术指标。
2、熟悉OCL、OTL电路组成、工作原理、性能参数估算方
法。
3、掌握交越失真产生原因、消除交越失真方法。 4、掌握复合管组成原则。
时出现最大管耗，且为Pcm1≈0.2Pom。
4．效率
Po π U cem
PV 4 VCC
当电路输出最大功率时，Ucem≈VCC，
m
π 4
78.5％
四、功放管的选择
功放管的极限参数有PCM、ICM、U（BR）CEO，应满足下列条件 1、功放管集电极的最大允许功耗
PCM Pcm1 0.2Pom