第78章功率放大器与直流电源优秀课件

2 RL
最大不失真输出功率为：
Pomax12Uc2Rem L(max)2VRC2LC
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(2)直流电源供给功率PV ：
1
PV 2 2
2 0 V CC i C1 d ( t )
1
0 V CC ( I cm sin t )d ( t )
2 I V cm CC 2 U cem V CC
第78章功率放大器与直流 电源
1
第七章 功率放大电路
7.1 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： 扩音系统
信
电
功
号
压
率
提
放
放
取
大
大
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
功率 放大器
负载 (换能器)
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)
+VCC
C1+ RB T +
ui -
+
RL
uo
-
（2）动态
➢在 充 分 激 励 下 ， Ucem≈VCC/2 ， C1+ Icm=Ucem/RL≈VCC/2RL，由此得： +
I CQ
I cm sin t
d t
VCC I CQ
PVQ
2.25 W
+VCC
C1+ RB T +
ui -
+
RL
uo
-
(即为矩形ABCD的面积)
d. 效率 Po 0.5625%
PV 2.25
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：
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）。
(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 、U(BR)CEO 、 PCM 。
C1+
失真输出功率和效率。
ui -
+VCC
RB
T
+
RL
uo
-
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。
（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
(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。
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。
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 无输出电容形式
（ OTL电路）
（ OCL电路）
OTL: Output TransformerLess OCL: Output CapacitorLess
乙类互补对称放大电路
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？
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。
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。
(1) 输出功率Po ：
Po
I oU o
I om 2
U om 2
1 2 I om U om
1 2 I cm U cem
1
U2 cem
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。
例：如图所示的射极跟随器处于甲
类工作状态，设VCC=6V，RL=8Ω， 三试极求管在的 充分β=激40励，下ICE，O、该U电C路ES忽的略最不大计不。+
RL
PVmax
2VC2C
RL
(3)效率 :
PO PV
1
U2 cem
2 RL
U cem 4 V CC
C1+ +
ui -
I CQ I cm sin t d t
U CEQ
I CQ
U1
2 cem
I cm
P TQ P o
1 .125 0 .56 0 .565 W
+VCC
RB
T
+
RL
uo
-
(即为△AQD的面积)
c. 电源供给功率
PV
1 2π
2π V
0
CC
iC
d
t
1 2π
2π 0 VCC
ic ICM
PCM
uce U(BR)CEO
(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()。
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
❖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
ui
-
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 载得到一个完整的波形。
iC1 +VCC T1
+
T2 RL
uo
iC2
-
-VCC
乙类互补对称电路图解分析：
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。
a. 交流输出功率
ui
Po
U
cem
2
I cm 2
-
1 2 U cem I cm
1 V CC V CC 2 2 2RL
V
2 CC
62
0 .56 W
8RL 8 8
(即为△QED的面积)
+VCC
RB
T
+
RL
uo
-
b. 管子消耗功率
1
P T 2π
2π u
0
CE
iC
d
t
1 2π
2π 0 U CEQ U cem sin t