第1章 功率电子线路
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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
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
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
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
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
一、功率放大器的特点
•特点（任务）：
•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。
P0 P0
PD P0 PC
•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
三、功率管的安全工作条件
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
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
1．3．2 集成功率放大器（自学）
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
1．3．1 乙类互补推挽功率放大电路 一、交叉失真：
交叉（或交越）失真：在输入正弦波激励下，输出合 成电压波形将在衔接处出现严重失真
输出波形在负载上合成
1、电路：
2、性能分析
3、性能计算
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
•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
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
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
iCmax ≤ICM
防止失真过大
还需注意二次击穿的问题
四、功率放大器能量关系
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
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
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
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：
为什么选用上述电路：原因如下
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
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
为了克服这种失真
必须在输入端为两 管加合适的正偏电 压
使它们工作在甲乙 类状态
பைடு நூலகம்
只要VBB取值合适，上、下两电路传输特性可相互补 偿，在输入正弦电压激励下，得到不失真的输出电压
二、乙类互补推挽功放实用电路时应考虑的问题：
1、单电源供电：如图1-3-6 2、准互补推挽电路： 3、加偏置电路克服交越失真： 4、解决输入激励电压不足的问题： （1）采用自举电路： （2）采用有源负载的推动级 5、保护电路： 大功率放大器电路中必须施加流过压保护电路
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
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
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
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
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
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
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
一、功率放大器的特点
•特点（任务）：
•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。
P0 P0
PD P0 PC
•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
三、功率管的安全工作条件
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
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
1．3．2 集成功率放大器（自学）
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
1．3．1 乙类互补推挽功率放大电路 一、交叉失真：
交叉（或交越）失真：在输入正弦波激励下，输出合 成电压波形将在衔接处出现严重失真
输出波形在负载上合成
1、电路：
2、性能分析
3、性能计算
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
•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
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
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
iCmax ≤ICM
防止失真过大
还需注意二次击穿的问题
四、功率放大器能量关系
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
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
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
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：
为什么选用上述电路：原因如下
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
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
为了克服这种失真
必须在输入端为两 管加合适的正偏电 压
使它们工作在甲乙 类状态
பைடு நூலகம்
只要VBB取值合适，上、下两电路传输特性可相互补 偿，在输入正弦电压激励下，得到不失真的输出电压
二、乙类互补推挽功放实用电路时应考虑的问题：
1、单电源供电：如图1-3-6 2、准互补推挽电路： 3、加偏置电路克服交越失真： 4、解决输入激励电压不足的问题： （1）采用自举电路： （2）采用有源负载的推动级 5、保护电路： 大功率放大器电路中必须施加流过压保护电路
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
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