第九章 功率放大电路PPT课件
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晶体管集电极电流最大时接近ICM 晶体管管压降最大时接近U（BR）CEO 晶体管耗散功率最大时接近PCM
选择功放管时，要注意极限参数的选择，还要注意其散 热条件，使用时必须安装合适的散热片和各种保护措施。
三、功率放大电路的分析方法
采用图解法
由于工作在大信号条件下，小信号交流等效电路不适用，因而要采用图 解法（Q、交/直流负载线）。
CQ CQL
即图中三角形QDE的面积
图9.1.1输出功率和效率的图解分析
负载电阻RL上所获得的功率PO仅为P/Om的一部分。
共射放大电路输出功率小，效率低（25℅），不宜作功放。
16.09.2020
8
二、变压器耦合功率放大电路
传统的功放为变压器耦合式电路
1
R
L
电源提供的功率为PV＝ICQ VCC ，
9.2.1 OCL电路的组成及工作原理
一、电路组成
+VCC T1 iC1
ui = 0 T1 、 T2 截止 ui > 0 T1 导通 T2 截止 io = iE1 = iC1, uO = iC1RL
+
ui < 0 T2 导通 T1 截止
+
ui
RL
T2
iC1
uo
io = iE2 = iC2, uO = iC2RL
若考虑三极管的开启电压，输出
VCC
波形将产生交越失真。
16.09.2020
14
二、消除交越失真的OCL电路的工作原理
利用二极管的UF抵消三极管的UON
改进
增加R2调 整电压大 小
电压倍增电路 UBE multiplier
UCE
R1 R2 R2
UBE
16.09.2020
15
三、采用复合管的OCL电路
第九章 功率放大电路
9.1 功率放大电路概述 9.2 互补功率放大电路 9.3 功率放大电路的安全运行 9.4 集成功率放大电路
16.09.2020
1
9.1 功率放大电路概述
能够向负载提供足够信号功率的放大电路称为 功率放大电路，简称功放。
功放既不是单纯追求输出高电压，也不是单 纯追求输出大电流，而是追求在电源电压确定的 情况下，输出尽可能大的功率。
全部消耗在管子上。
RL等效到原边的电阻为
R
(
N 1
)2
R
LN
L
2
16.09.2020
Pom (
1 2VCC
)2
/
RL
1 2
I CQVCC
1 50%
2
9
实用的变压器功率放大电路 （乙类）
变压器耦合乙类推挽功率放大电路
同类型管子在电路中交 替导通的方式称为“推 挽”工作方式。
变压器耦合（体积大、频率特性差）
不同类型的二只晶体管交替工作，且均组成射极输出 形式的电路称为“互补”电路；二只管子的这种交替工作方 式称为“互补”工作方式。
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12
五、桥式推挽功率放大电路 Balanced Transformerless（BTL电路）
单电源供电，四只管子特性对称
静态时，四只晶体管均截止， 输出电压为零。
*共集电极
NPN～PNP
*互补输出电路 P-～N-沟
共集/漏
*fL受CRL限制，需很大的C。
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11
四、无输出电容的功率放大电路 Output Capacitorless（OCL电路）
双电源供电,T1和T2特性对称
静态时: T1和T2均截止，输出电 压为零。
工作时: T1和T2交替工作，正、负 电源交替供电，输出与输入之间 双向跟随。
功放电路的要求： Pomax 大，三极管极限工作 = Pomax / PV 要高
失真要小
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2
9.1.1 功放电路的特点
一、主要技术指标
1.最大输出功率Pom
功率放大电路提供给负载的信号功率称为输出功率。
是交流功率，表达式为Po＝IoUo。
Pom IOUO
基本不失失真下的 最大有效值。
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4
9.1.2 功率放大电路的组成
功放电路的分类 电路中晶体管的工作状态（按一个周期导通的角度大小划分）
甲类（class-A）： 360 乙类（class-B）： 180 甲乙类（class-AB）： >180 丙类（class-C）： <180 丁类（class-D）： 开关状态
最大输出功率是在电路参数 确定的情况下，负载上可能 获得的最大交流功率。
2.转换效率
效率: P o m PV
电源平均功率。
功率放大电路的最大输出功率与电源提供的直流功率之比。直流功率等于 电源输出电流平均值及电压之积。
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3
二、功率放大电路中的晶体管
在功率放大电路中，为使输出功率尽可能大，要求晶体 管工作在极限应用状态。
由于NPN、PNP大功率晶体管配对困难，常采用复合 管形式来实现互补对管。
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晶体管集电极耗散功率为ICQ UCEQ 即图中矩形AQDO的面积。
图9.1.1输出功率和效率的图解分析
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7
2.在输入信号为正弦波时，若集电极电流也为正弦波
直流电源提供的直流功率不变
R/L(=RC//RL)上获得的最大交 流功率P/Om为
P (ICQ )2R1I (I R)
0m
2 2 L
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三、无输出变压器的功率电路Output Transformerless （OTL电路）
用一个大容量电容取代了变压器(电容：几百~几千微法的电解电容器）
静态时：前级电路应使基极电位为 VCC/2，发射结电位为VCC/2 ，故 电容上的电压也VCC/2。 工作时： T1和T2轮流导通，电 路为射极跟随状态。
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5
工作波形
iC
2π
IC
π
O iC
O iC
IC O iC
iOC
O
3π
甲类 效率低 ≤50% 。
ωt
乙类
ωt
效率 ≤78.5% 。
甲乙类
ωt
效率 接ห้องสมุดไป่ตู้乙类
丙类
ωt
丁类
ωt
效率 最高。
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一、共射放大电路功率分析（甲类）
1.无输入信号作用时
直流电源提供的直流功率为ICQ VCC 即图中矩形ABCO的面积。 集电极电阻RC的功率损耗为I2CQRC 即图中矩形QBCD的面积。
工作时，
当 ui>0时 ，T1和T4导通， T2和T3 截止，负载上获得正 半周电压； 当 ui<0时 ，T2和T3导通， T1和T4 截止，负载上获得 负半周电压。
因而负载上获得交流功率
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9.2 互补功放电路
互补功率放大电路中，应用最广泛的是OTL和OCL电路。本节以 OCL电路为例，介绍互补功放的设计和计算。
选择功放管时，要注意极限参数的选择，还要注意其散 热条件，使用时必须安装合适的散热片和各种保护措施。
三、功率放大电路的分析方法
采用图解法
由于工作在大信号条件下，小信号交流等效电路不适用，因而要采用图 解法（Q、交/直流负载线）。
CQ CQL
即图中三角形QDE的面积
图9.1.1输出功率和效率的图解分析
负载电阻RL上所获得的功率PO仅为P/Om的一部分。
共射放大电路输出功率小，效率低（25℅），不宜作功放。
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二、变压器耦合功率放大电路
传统的功放为变压器耦合式电路
1
R
L
电源提供的功率为PV＝ICQ VCC ，
9.2.1 OCL电路的组成及工作原理
一、电路组成
+VCC T1 iC1
ui = 0 T1 、 T2 截止 ui > 0 T1 导通 T2 截止 io = iE1 = iC1, uO = iC1RL
+
ui < 0 T2 导通 T1 截止
+
ui
RL
T2
iC1
uo
io = iE2 = iC2, uO = iC2RL
若考虑三极管的开启电压，输出
VCC
波形将产生交越失真。
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二、消除交越失真的OCL电路的工作原理
利用二极管的UF抵消三极管的UON
改进
增加R2调 整电压大 小
电压倍增电路 UBE multiplier
UCE
R1 R2 R2
UBE
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15
三、采用复合管的OCL电路
第九章 功率放大电路
9.1 功率放大电路概述 9.2 互补功率放大电路 9.3 功率放大电路的安全运行 9.4 集成功率放大电路
16.09.2020
1
9.1 功率放大电路概述
能够向负载提供足够信号功率的放大电路称为 功率放大电路，简称功放。
功放既不是单纯追求输出高电压，也不是单 纯追求输出大电流，而是追求在电源电压确定的 情况下，输出尽可能大的功率。
全部消耗在管子上。
RL等效到原边的电阻为
R
(
N 1
)2
R
LN
L
2
16.09.2020
Pom (
1 2VCC
)2
/
RL
1 2
I CQVCC
1 50%
2
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实用的变压器功率放大电路 （乙类）
变压器耦合乙类推挽功率放大电路
同类型管子在电路中交 替导通的方式称为“推 挽”工作方式。
变压器耦合（体积大、频率特性差）
不同类型的二只晶体管交替工作，且均组成射极输出 形式的电路称为“互补”电路；二只管子的这种交替工作方 式称为“互补”工作方式。
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五、桥式推挽功率放大电路 Balanced Transformerless（BTL电路）
单电源供电，四只管子特性对称
静态时，四只晶体管均截止， 输出电压为零。
*共集电极
NPN～PNP
*互补输出电路 P-～N-沟
共集/漏
*fL受CRL限制，需很大的C。
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四、无输出电容的功率放大电路 Output Capacitorless（OCL电路）
双电源供电,T1和T2特性对称
静态时: T1和T2均截止，输出电 压为零。
工作时: T1和T2交替工作，正、负 电源交替供电，输出与输入之间 双向跟随。
功放电路的要求： Pomax 大，三极管极限工作 = Pomax / PV 要高
失真要小
16.09.2020
2
9.1.1 功放电路的特点
一、主要技术指标
1.最大输出功率Pom
功率放大电路提供给负载的信号功率称为输出功率。
是交流功率，表达式为Po＝IoUo。
Pom IOUO
基本不失失真下的 最大有效值。
16.09.2020
4
9.1.2 功率放大电路的组成
功放电路的分类 电路中晶体管的工作状态（按一个周期导通的角度大小划分）
甲类（class-A）： 360 乙类（class-B）： 180 甲乙类（class-AB）： >180 丙类（class-C）： <180 丁类（class-D）： 开关状态
最大输出功率是在电路参数 确定的情况下，负载上可能 获得的最大交流功率。
2.转换效率
效率: P o m PV
电源平均功率。
功率放大电路的最大输出功率与电源提供的直流功率之比。直流功率等于 电源输出电流平均值及电压之积。
16.09.2020
3
二、功率放大电路中的晶体管
在功率放大电路中，为使输出功率尽可能大，要求晶体 管工作在极限应用状态。
由于NPN、PNP大功率晶体管配对困难，常采用复合 管形式来实现互补对管。
16.09.2020
晶体管集电极耗散功率为ICQ UCEQ 即图中矩形AQDO的面积。
图9.1.1输出功率和效率的图解分析
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2.在输入信号为正弦波时，若集电极电流也为正弦波
直流电源提供的直流功率不变
R/L(=RC//RL)上获得的最大交 流功率P/Om为
P (ICQ )2R1I (I R)
0m
2 2 L
16.09.2020
10
三、无输出变压器的功率电路Output Transformerless （OTL电路）
用一个大容量电容取代了变压器(电容：几百~几千微法的电解电容器）
静态时：前级电路应使基极电位为 VCC/2，发射结电位为VCC/2 ，故 电容上的电压也VCC/2。 工作时： T1和T2轮流导通，电 路为射极跟随状态。
16.09.2020
5
工作波形
iC
2π
IC
π
O iC
O iC
IC O iC
iOC
O
3π
甲类 效率低 ≤50% 。
ωt
乙类
ωt
效率 ≤78.5% 。
甲乙类
ωt
效率 接ห้องสมุดไป่ตู้乙类
丙类
ωt
丁类
ωt
效率 最高。
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6
一、共射放大电路功率分析（甲类）
1.无输入信号作用时
直流电源提供的直流功率为ICQ VCC 即图中矩形ABCO的面积。 集电极电阻RC的功率损耗为I2CQRC 即图中矩形QBCD的面积。
工作时，
当 ui>0时 ，T1和T4导通， T2和T3 截止，负载上获得正 半周电压； 当 ui<0时 ，T2和T3导通， T1和T4 截止，负载上获得 负半周电压。
因而负载上获得交流功率
16.09.2020
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9.2 互补功放电路
互补功率放大电路中，应用最广泛的是OTL和OCL电路。本节以 OCL电路为例，介绍互补功放的设计和计算。