第九章功率放大电路。

第九章 功率放大电路

本章内容简介

(一) 目标：向L R （扬声器的音圈、电动机绕组、CRT 等）提供一定大小的可控功率

(二) 侧重点不同：侧重研究L R 上的功率O P ，而不是o O I V ,

(三) 深入研究：在后续课程《电力电子技术》、《高频电子线路》

(四) 主要内容

✧ 一般问题、特点、分类；

✧ O P 、效率、非线性失真（三者之间的矛盾）；

✧ 互补对称、乙类功放（原理）；

✧ 集成功放；

✧ 散热问题、功率BJT 、VMOS 管

(五)学习目标

✧

熟练掌握如何解决输出功率、效率和非线性失真三者之间的矛盾； ✧

要熟练掌握乙类互补对称功率放大电路的组成、分析计算和功率BJT 的选择； ✧

正确理解甲乙类互补对称功放电路的工作原理及计算； ✧

了解各种功率器件及散热问题；（选讲内容） ✧ 了解集成功率放大器的使用。（选讲内容）

(六)参考资料说明：

✧ 清华大学 童诗白 主编《模拟电子技术基础》有关章节

✧ 高文焕、刘润生编《电子线路基础》

✧ 王小海编 《集成电子技术教程》

✧ 王远编 《模拟电子技术基础学习指导书》

✧ 陈大钦编 《模拟电子技术基础问答、例题、试题》

5.1 功率放大电路的一般问题（1学时）

主要内容:

本节主要定义了功率放大电路并做了分类。

基本要求：

正确理解功率放大电路的定义及种类。

教学要点：

1.功率放大电路的定义

功率放大电路是一种以输出较大功率为目的的放大电路。它一般直接驱动负载，带负载能力要强。

2.功率放大电路与电压放大电路的区别

(1).本质相同

电压放大电路或电流放大电路：主要用于增强电压幅度或电流幅度。

功率放大电路: 主要输出较大的功率。

但无论哪种放大电路，在负载上都同时存在输出电压、电流和功率，从能量控制的观点来看，放大电路实质上都是能量转换电路。

因此，功率放大电路和电压放大电路没有本质的区别。称呼上的区别只不过是强调的输出量不同而已。

(2). 任务不同

电压放大电路：主要任务是使负载得到不失真的电压信号。输出的功率并不一定大。

在小信号状态下工作.

功率放大电路：主要任务是使负载得到不失真（或失真较小）的输出功率。

在大信号状态下工作。

(3).指标不同

电压放大电路：主要指标是电压增益、输入和输出阻抗.

功率放大电路：主要指标是功率、效率、非线性失真。

(4).研究方法不同

电压放大电路：图解法、等效电路法

功率放大电路：图解法

总结板书如下：

电压放大电路 功率放大电路

(1)本质相同 能量转换 能量转换

(2)任务不同 不失真的输出电压 不失真（或失真较小）的输出功率

(3)指标不同 电压增益、输入和输出阻抗 功率、效率、非线性失真

(4)研究方法不同 图解法、等效电路法 图解法

3.功率放大电路的特殊问题

(1)功率要大：为了获得大的功率输出，要求功放管的电压和电流都有足够大的输出幅度，因此管子往往在接近极限运用状态下工作。

o o O I V P ⨯=

（2）效率要高：所谓效率就是负载得到的有用信号功率和电源供给的直流功率的比值。它代表了电路将电源直流能量转换为输出交流能量的能力.

v O P P /=η

（3）失真要小：功率放大电路是在大信号下工作，所以不可避免地会产生非线性失真，这就使输出功率和非线性失真成为一对主要矛盾。

在不同场合下，对非线性失真的要求不同，例如，在测量系统和电声设备中，这个问题显得重要，而在工业控制系统等场合中，则以输出功率为主要目的，对非线性失真的要求就降为次要问题了。

（4）散热要好：在功率放大电路中，有相当大的功率消耗在管子的集电结上，使结温和管壳温度升高。为了充分利用允许的管耗而使管子输出足够大的功率，放大器件的散热就成为一个重要问题。

4．放大电路的工作状态分类

根据放大电路中三极管在输入正弦信号的一个周期内的导通情况，可将放大电路分为下列三种工作状态：

（1）甲类放大

在输入正弦信号的一个周期内三极管都导通，都有电流流过三极管。这种工作方式称为甲类放大。

或称A 类放大。此时整个周期都有0>C i ，功率管的导电角θ= 2π。

（2）乙类放大（B 类放大）

在输入正弦信号的一个周期内，只有半个周期三极管导通。称为乙类放大。如图2所示，此时功率管的导电角θ=π。

（3）甲乙类放大（AB 类放大）

在输入正弦信号的一个周期内，有半个周期以上三极管是导通的。称为甲乙类放大。如图3所示，此时功率管的导电角θ满足：π< θ < 2π。

（3）丙类放大（c 类放大）

功率管的导电角小于半个周期，即0< θ < π

5．提高效率的主要途径

（1） 效率η是负载得到的有用信号功率（即输出功率Po ）和电源供给的直流功

率（PV ）的比值。

v O P P /=η

T O v P P P +=

要提高效率，就应消耗在晶体管上的功率P T ,将电源供给的功率大部分转化为有用的信号输出功率。

（2） 在甲类放大电路中，为使信号不失真，需设置合适的静态工作点，保证在输入正弦信号的一个周期内，都有电流流过三极管。

当有信号输入时，电源供给的功率一部分转化为有用的输出功率，另一部分则消耗在管子（和电阻）上，并转化为热量的形式耗散出去，称为管耗。

甲类放大电路的效率是较低的，可以证明，即使在理想情况下，甲类放大

电路的效率最高也只能达到50%。

（3） 提高效率的主要途径是减小静态电流从而减少管耗。

静态电流是造成管耗的主要因素，因此如果把静态工作点Q 向下移动，使

信号等于零时电源输出的功率也等于零（或很小），信号增大时电源供给的功率也随之增大，这样电源供给功率及管耗都随着输出功率的大小而变，也就改变了甲类放大时效率低的状况。实现上述设想的电路有乙类和甲乙类放大。

乙类和甲乙类放大主要用于功率放大电路中。虽然减小了静态功耗，提高了效率，但都出现了严重的波形失真，因此，既要保持静态时管耗小，又要使失真不太严重，这就需要在电路结构上采取措施。