第八章 功率放大器及直流电源

二、功率放大电路提高效率的主要途径
甲类放大——输入信号
的整个周期内均有电流 流过管子即管子在一周 内都导通。
甲乙类放大——管子在
一个周期内有半个周期 以上导通。
乙类放大——管子在一
个周期内只有半个周期 导通。
乙类放大（c），
效率最高；
甲乙类放大（b）， 效率其次；
甲类放大（a），
效率最低。
甲类功放有以下特点：
(1) 整个周期内均有iC>0； (2) 信号失真小； (3)电源始终不断地输送功率： 静态时，这些功率全部消耗在管子和电阻上； 动态时，其中一部分转化为有用的输出功率， 信号愈大，输送给负载的功率愈多。
(4)输出功率较小；
(5)效率较低。
如何解决效率低的问题？
Vcc
R3
b + + -A
uo1
功 放
加 热 元 件
uo
A：电压放大器
R2
Rt 温控室
温度调节 过程
室温T T
Rt
Ub
UO1
UO
一、功率放大电路的特点
放大器方框图如下： 前 置 放大器 信号源
由电压放大电路组成， 其主要任务是不失真地 提高输入信号电压的幅 度，以驱动后面的功率 放大电路。
其任务是在保证信号失真 在允许范围内的前提下， 尽可能地提高输出功率， 以驱动输出负载（换能 器）。
Po 100% PV
Po : 负载上得到的交流信号功率。
PV ： 电源提供的直流功率。
(5)功放管散热和保护问题
(6)在分析方法上，通常采用图解法。
综上所述，对功率放大电路的要求是：
在保证晶体管安全工作的条件下和允 许失真的范围内，充分发挥其潜力，输 出尽量允许大的功率，同时还要减小管 子的损耗，以提高其效率。
(即为△AQD的面积)
c. 电源供给功率
π 1 2 PV VCC iC d t 2 π 0 π 1 2 VCC I CQ I cm sin t d t 2 π 0 VCC I CQ PVQ 2.25W
(即为矩形ABCD的面积)
Po 0.56 25% d. 效率 PV 2.25
（2）动态
在 充 分 激 励 下 ， Ucem≈VCC/2 ， Icm=Ucem/RL≈VCC/2RL，由此得： a. 交流输出功率 U cem I cm Po 2 2 1 U cem I cm 2 1 VCC VCC 2 2 2 RL 2 VCC 62 0.56W 8RL 8 8 (即为△QED的面积)
例：如图(a)所示的射极跟随器处于
甲类工作状态，设VCC=6V，RL=8Ω， 三极管的β=40，ICEO、UCES忽略不计。 试求在充分激励下，该电路的最大不 失真输出功率和效率。 解：当静态工作点 Q 平分交流负 载线时，该电路在充分激励下有 最大的不失真输出电压，此时电 路的输出功率也为最大。
办法：降低Q点。
缺点：但又会引起截止失真。
• 既降低Q点又不会引起截止失真的办法： •采用推挽输出电路，或互补对称射极
输出器。
三、互补对称功率放大电路
互补对称：电路中采用两支晶体管，NPN、 PNP各一支；两管特性一致。 类型： 互补对称功放的类型
无输出变压器形式 （ OTL电路）
无输出电容形式 （ OCL电路）
I om U om Po I oU o 2 2 1 I omU om 2 1 I cm U cem 2 2 1 U cem 2 RL
最大不失真输出功率为：
Pomax
1U 2
2 cem(max)
RL
V 2 RL
2 CC
(2)直流电源供给功率PV ：
1 PV 2 2 2 0 VCCiC1d ( t )
（1）静态
• 静态工作点
UCEQ=VCC/2=6/2=3(V) ICQ=(VCC－UCEQ)/RL=3/8=0.375(A)
•电源供给功率
PVQ=VCC﹒ICQ=6×0.375=2.25(W)
•三极管消耗功率
PTQ=UCEQ﹒ICQ=3×0.375=1.125(W)
•负载RL上消耗的直流功率
PRQ=ICQ2﹒RL=0.3752×8=1.125(W)
载得到一个完整的波形。
乙类互补对称电路图解分析：
为分析方便， 如图曲线倒置 成Q点重合 由图可知，Ucem的 最大值为VCCUCE(sat)，如果忽略 UCE(sat) ，则: Ucem(max)≈VCC。
负载斜率相等 且都通过Q点， 那么合成的负 载线成图示的 一条直线。
(1) 输出功率Po ：
b. 管子消耗功率
π 1 2 PT uCE iC d t 2 π 0 π 1 2 U CEQ U cem sin t 2 π 0 I CQ I cm sin t d t U CEQ I CQ 1 2 U cem I cm PTQ P0 1.125 0.56 0.565W
功 率 放大器
负载 (换能器)
(1) 输出功率Po尽可能大 (2)功放电路中电流、电压要求都比较大， 必须注意电路参数不能超过晶体管的 极限值: ICM 、UCEM 、 PCM 。
ic
ICM
PCM百度文库
UCEM
uce
(3) 电流、电压信号比较大，必须注意防止波形失真。
(4) 电源提供的能量尽可能转换给负载，减少 晶体 管及线路上的损失。即注意提高电路的效率()。
第八章 功率放大器与直流稳压电源
8.1 功率放大电路
8.2 线性直流稳压电源
8.1 功率放大电路
功率放大器的作用： 用作放大电路的输出级，以
驱动执行机构。如使扬声器发声、继电器动作、 仪 表指针偏转等。
例1： 扩音系统
信 号 提 取 电 压 放 大 功 率 放 大
例2：温度控制
R1
R1-R3：标准电阻 Ua ：基准电压 Rt ：热敏电阻 a
OTL: Output TransformerLess OCL: Output CapacitorLess
乙类互补对称放大电路
1、电路组成
由一对NPN、PNP特性相
同的互补三极管组成，采用
正、负双电源供电。也称为 OCL互补功率放大电路。
2、工作原理
两个三极管在信号一个
正、负半周轮流导通，使负