功率放大器 PPT课件

i C1
0
t
0
Q
(0, U CC) u CE1
i C2 (b )
u ce1 i C2
第九章
功率放大器
1)输出交流功率PL
V1、V2为半周工作，但负载电流却是完整的正弦波。
1 1 1 U o2 PL I L U o I C U ce 2 2 2 RL
Uo 令 称之为电压利用系数，那么式可改写为 U CC 2 1 2U CC PL 2 RL
2 1 U CC PLm 2 RL
U CC 2 PLm RL
(2)已知PLm，选择管子允许的最大功耗PCM。 管子允许的最大功耗
P CM P Cm 0.2 P Lm
第九章
(3) 管子的击穿电压U(BR)CEO。
功率放大器
当信号最大时，一管趋于饱和，而另一管趋于 截止，截止管承受的最大反压为UCC+|UEE|=2UCC， 所以
第九章
功率放大器
4)每个管子损耗PC
2 PE PL UCC Uo 1 Uo PC 2 2 RL 4 RL
可见，每个管子的损耗PC是输出信号振幅的函
数。将PC对Uo求导，可得出最大管耗PCm。令
dP 1 U CC 1 C ( Uo ) 0 dUo RL 2
得出，当 U o U CC 时，每管的损耗最大：
2 2 UCC RL
PEm
3)每管转换能量的效率η
第九章
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2 1 U PL o PL Uo 2 RL 2 PE PE U CC U o 4 U CC 4 2 RL
当信号最大，ξ=1时，效率达到最高：
m

4
78.5%
一般: 50%~60%
U ( BR)CEO 2UCC
(4)管子允许的最大电流ICM。
I CM I Cm
U CC RL
第九章 功率放大器 二、单电源互补跟随乙类功率放大器 DC :
1 U a U CC 2
1 U C U CC 2
V1导通、V2截止时， V1给负载RL提供电流；
当V1截止、V2导通时，电容C充当V2的电源，只要C足够 大，在信号变化一周内，电容电压可以保持基本恒定UCC/2。
第九章 9.2 互补跟随乙类(B类)功率放大器
功率放大器
一、双电源互补跟随乙类功率放大器(OCL电路) OTL：Output TransformerLess 1.电路 OCL：Output CapacitorLess
图9.2.1 互补跟随乙类功率放大器(OTL电路)
第九章
功率放大器
iC i C1
第九章
功率放大器
9—1—1功率放大器的特点及工作状态分类 一、功能： 不失真的传给负载足够大的功率 二、特点
(1) 大信号工作。 (2) 分析方法以图解法为主。 (3) 非线性失真矛盾突出。 (4) 提高效率成为重要的关注点。 (5) 功率器件的安全问题必须考虑。 (过压、过流、散热等)
第九章
2
PCm
1 U CC 2 [ U CC RL
2 U 1 2 1 CC 2 ( U CC ) ] 2 4 RL
第九章
功率放大器
那么，我们可以得出一个重要结论，即 PCm 与最大 输出功率的关系为
2 1 U CC 2 2 RL 2 0.2 2 1 U CC 2 RL
第九章
iC
功率放大器
iC
Q 0
θ
u BE
0
ห้องสมุดไป่ตู้
θ
π
t
AB类
C类(丙类)：工作点Q选在截止点面， 信号导通角小于180°
通角：θ <90 °
第九章
功率放大器
分析结果表明：
A类工作时非线性失真虽小，但效率太低，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。 B类工作时非线性失真虽大(波形只有半周)，但 效率却很高，只要我们在电路结构上加以弥补，非 线性失真是可以减小的，所以，在功率放大器中大 多采用B类工作。 C类工作主要用于高频功率放大器中，这里不 予讨论。
PCm PLm
该式提供了选择功率管功耗的依据。例如，负载要求的最大功
率 PLm=10W ，那么只要选一个功耗 PCm 大于 0.2PLm=2W 的功率 管就行了。
第九章 3.选择功率管
功率放大器
为保证晶体功率管的安全和输出功率的要求，电源及输 出功率管参数的选择原则如下： (1)已知PLm及RL，选UCC，则
fL为放大器下限频率
第九章
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三、复合管及准互补乙类功率放大器(OCL电路)
在功率放大器中，输出功率大，输出电流也大。如要求输 出功率PLm=10W，负载电阻为10Ω，那么，功率管的电流峰值 ICm=1.414A。若功率管的β=30，则要求基极驱动电流 IBm=41.1mA。 前级晶体管放大器或运算放大器，若输不出这样大的电流 来驱动后级功率管，则需要引入复合管。复合管又称达林顿电 路。复合管的总β值为
信号越大，Uo增大，电压利用率也增大。若忽略
集电极饱和电压，则最大ξ=1，故最大输出功率PLm为
2 1 U CC PLm 2 RL
2)电源提供的功率
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当信号为零时，工作点接近于截止点，ICQ=0，电源不 提供功率；而随着信号的增大，iC1增大，电源提供的功率 也将随之增大。这点与A类功放有本质的差别。 PE=UCC· (iC1的直流分量)+|UEE|· (iC2的直流分量)
负载得到的交流电压振幅的最大值为:
U om
U CC 2
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故，该电路负载得到的最大交流功率PLm为:
U CC 2 ( ) 2 2 1 U om 1 2 1 U CC PLm 2 RL 2 RL 8 RL
为保证功率放大器良好的低频响应，电容C必须满足
1 C 2f L RL
I C1 1 T 2 2 I C1( DC ) I C1 sin t I C1 sin t 0 0 2 2 I C1 IC 2 I C 2U CCU o PE U CC U EE 2U CC RL
当信号最大时，Uom≈UCC，电源输出最大功率:
二、工作状态分类
功率放大器
根据直流工作点的位置不同，放大器的工作状态可分为A类(甲类)、B 类(乙类)、C类(丙类)等。
iC Q
iC
0
uBE
0
t
A类(甲类)：工作点Q较高(ICQ大)，信号360°内，管子均导通。 通角：θ ＝180 °
iC
iC
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Q 0 u
BE
0
π
2π
t
B类(乙类)：工作点Q选在截止点，管子只有半周导通， 另外半周截止。 通角：θ ＝90 °