功率放大器分析

311 射极输出器作为小功率放大器 这种电路虽然没有电压放大能力 ,但却有电流
和功率放大作用 。在实用中为提高输入阻抗和扩大
跟随范围 ,常采用图 3 所示的具有正负电源的电路 , 一般令 EC1 = EC2 = EC ,分析计算如下 。
(1) 不失真情况下输出电压的最大幅值
U0max
=
EC Rf RE + Rf
时不致于产生饱和现象 ,这是它的优点之一。静态时
i = 0 ,无功率输出 。由于无信号时 ic1 和 ic2 很小 ,电
源供给的直流功率 EC ( Ic1 + Ic2 ) 也很小 。
图6
当有正弦信号电压 ic1 输入时 ,通过变压器 T1 使 V1 和 V2 基极均得到一个大小相等而极性相反 的信号电压 Ui1 和 Ui2 。若在某一个瞬时 T1 的次极 上半个绕组感应出来的电压使 V1 基极对共同端为 止 ,则下半个绕组感应出来的电压就使 V2 的基极 对共同端为负 ,于是 V1 截止 V2 导通 。这时输出变 压器 T2 的初级下半边绕组有 ic2 流过 ,而上半边没 有电流 ( ic1 = 0) 。同理 ,在 ic1 的另一半周 ,情况刚 好相反 。这样 , 在一个周期的两个半周 , ic1 和 ic2 轮流通过 T2 的初级上下边两个绕组 , 而且大小相
收稿日期 :2003 - 03 - 17 ;修订日期 :2003 - 04 - 30 作者简介 :梁景军 (1967 - ) ,男 ,黑龙江鸡西人 ,工程师 ,1991 年毕业于原黑龙江矿业学院 ,现在鸡西煤矿机械有限公司电气开 发部从事技术工作 。
图 1 电压测量电路
它要求对输入交流信号电压不失真 ,放大之后 , 经桥式整流电路整流去驱动微安表偏转 ,所以要输 出一定的功率 。它是由一只晶体管组成的功率放大 器 ,为了要对交流信号进行不失真放大 ,故静态工作 点只能取在负载线的中心 ,这是一个典型的甲类功 率放大器 。 212 乙类功率放大器
POC
=
2ER2C′, R′=
(
N1 ) 2 N2
R
直流电源供给的功率 PE =π2 ER2′C ,不考虑变压器损耗
时 ,效率 η=
POC PE
=
π 4
=
7815
%
,如考虑到变压器的
效率时 ,电路的总效率要低于 7815 %。
4 功率放大器的散热和保护问题
(1) 在功率放大器中 ,通过功放管集电结的电流 很大 ,而晶体管上的电压降又绝大部分都降在集电 结上 ,二者造成集电极功率损耗 ,晶体管消耗的功率 直接表现是使管子的结温升高 。当结温升高到一定 程度以后 ,管子就要损坏 ,因而它限制了管子的输出 功率 。散热措施除了加散热片外 ,也有采用风冷和 小冷的 ,应视具体情况而定 。不少仪器的大功率管 装在机箱的后面板上 ,就是为了散热 ,同时又不提高 机箱内部温度 。
图 2 是光控电路的最后一级 。当光信号没有或 较小时 ,V14 处于截止状态 ,没有静态电流 , 继电器
时 ,阻抗小 ,可减小几块电容 ,使阻抗增加 。也就是 普通并联型负载 ,用增减电容的方法使阻抗匹配 。
4 举例
(1) 机电总厂铸铁车间 015 t 电容升压式中频 电源 ,感应圈 20 匝 ,原来 C1 = C2 ;新炉衬炉堂小时 电流只有 360A ,熔化速度明显变慢 。分析原因是炉 堂小 ,阻抗大 ;根据公式 UL = UH (1 + C1 / C2 ) ,把升 压电容 C2 拆下 3 块 ,使 UL 升高 ,则直流电流在满 炉铁水时达 480A ,阻抗基本匹配 ,熔化速度明显加 快。
314 变压器耦合功率放大器
图 6 是变压器耦合推挽功率放大器 ,V1 和 V2
是由两个同型号并且特性完全相同的管子组成 。为
了减少交越失真 ,静态时利用基极偏置电路 ,使 V1 和
V2 两管具有较小且相等的工作电流。由于输出变压
器初级绕组两部分绕向一致 ,而 ic1 和 ic2 的流向相
反 ,故绕组的直流磁势等于零 ,即铁心内无磁通 ,工作
1 功率放大器的特殊要求
放大器 ,是一个甲类功率放大器 。
111 输出功率尽可能大 由于要求有足够的功率输出 ,所以就要求功放
管的电压和电流都要有足够大的输出幅度 ,因此晶 体管往往在接近极限运用状态下工作 ,以输出尽可 能大的功率 。 112 效率要高
由于输出功率大 ,因此直流电源消耗的功率也 大 ,这就要求把直流电能转换成信号电能的功率要 高。 113 非线性失真要小
另外 ,也可对功放管直接加以保护 ,使功放管的 工作范围限制在一定的区域以内 ,也可以用稳压管 并联在功放管的集电极和发射极两端 ,以吸收瞬时 的过电压等等 。
5 功率放大器的故障判断和维修
晶体管的损坏往往发生在功率放大器 ,这就是 晶体管热不稳定现象 。这种恶性循环 ,就有可能把 晶体管烧坏 。所以由晶体管组成的仪器设备除在设 计时留有一定余量外 ,使用时特别注意放在通风散 热良好的环境中 ,有些精密仪器还应采取空调 、恒温 措施 。
图 5 电路是由图 4 演变的采用一个电源 ( EC =
EC1 + EC2 ) 的互补对称电路 。E1 和 E2 提供 V1 和
V2 基极偏流 ,使管子工作在甲乙类放大状态以减小
失真 。
当有信号时 ,在信号的正半周 V1 导通 ,有电流
流过负载 R ,同时向 C 充电 ; 在信号负半周 ,V2 导
通 ,则已充电的电容 C 起电源的作用 ,通过 R 放电 。
摘 要 :介绍 MC132Π315WD 型采煤机电控系统功能特点 ,详细介绍了主控系统的功能特点以及电磁调速系统的功 能特点 。 关键词 :电牵引采煤机 ; 主控器 ; 电磁调速系统 中图分类号 :TD421. 6 + 3 文献标识码 :A 文章编号 :1008 - 8725 (2003) 07 - 0023 - 02
功率放大管损坏的明显表现是没有功率输出 。 如击穿造成的短路 ,则管子的集电极和发射极之间 的电阻很小或接近于零 ,这时如加上电压则电压的 保护装置要起作用 ;如烧坏造成断路 ,则管子的集电 极和发射之间的电阻很大或接近于开路 ,这时即使 加上电压也没有静态电流 。修复的办法就是更换损 坏的晶体管 ,但更换之前必须排除造成损坏的原因 , 以免更换后再次损坏 。
5 结束语
总之 ,在工作中遇到的问题是多种多样的 ,如高 阻抗不匹配 ,根据电路型式加以分析都能得到及时 解决 。
收稿日期 :2003 - 02 - 13 ;修订日期 :2003 - 04 - 25 作者简介 :许爱兰 ,现在七煤集团新兴选煤厂从事技术工作 。
·22· 煤 炭 技 术 第 7 期
第 22 卷第 2003 年 7
7期 月
煤 炭 技 术 Coal Technology
VJoull112,220,N0o37
MG132Π315WD 型采煤机电控系统功能特点
梁景军 , 肖 凯 , 刘功华
(鸡西煤矿机械有限公司 , 黑龙江 鸡西 158100)
第 22 卷第 2003 年 7
7期 月
煤 炭 技 术 Coal Technology
VJoull112,220,N0o37
功率放大器分析
许爱兰
(七煤集团 新兴选煤厂 , 黑龙江 七台河 154600)
摘 要 :介绍了功率放大器的分类 ,及几种基本电路形式 ,并对功率放大器在使用过程中的散热保护及故障维修等 问题进行了分析 。 关键词 :功率放大器 ; 电路 ; 散热 中图分类号 :TN72 文献标识码 :A 文章编号 :1008 - 8725 (2003) 07 - 0021 - 03
(2) 富力煤矿修复厂 250 kg 中频电源 ,采用普能
LC 并联型式 ,炉堂较大时 ,直流电压 400 V ,中频电 压 600 V ,直流电流达 400 A (额定电流 320 A) ,熔化 速度变慢 。分析原因是炉堂过大 ,阻抗太小 。停机 拆下了三块电容 ,启动后电流降低近 100 A ,阻抗基 本匹配 。后经称量 ,此炉倒半炉铁水就接近 250 kg。 倒完这半炉水后重新打炉衬 ,并恢复拆下的三块电 容。
1 MG132Π315WD 型采煤机电控系统
MG132Π315WD 型采煤机电控系统主要由先导 回路 、主回路 、主控系统和电磁调速系统四大部分组 成。
(1) 先导回路 : 先导回路是接通Π切断巷道里的
等 ,相位相反 。所以 T2 的次级将有一个正弦的电流
i 流过负载 。
通过分析计算 ,该电路的输出功率
0 前言
随着矿山采煤机械化 、自动化程度的不断提高 , 电牵引采煤机因技术先进 、可靠性高 ,维修简便等优 点 ,越来越被人们所认识 。采煤机由液压牵引向电 牵引方向发展成为趋势 。MG132Π315WD 型电牵引 采煤机是一种薄煤层采煤机 。具有技术先进 、性能
优越 、控制简单 、工作可靠 、易维修等特点 。
%
可见 ,如此低的效率就决定了射极输出器只能
用在输出不大的场合 。但由于它具有电路简单 、阻
抗变换和隔离作用 ,所以在小功率场合还常被采用 。 312 工作在乙类的互补对称电路
基本互补对称电路如图 4 所示 , 两个晶体管 V1 、V2 都工作在乙类放大状态 :但一个在正半周工 作 ,而另一个在负半周工作 ,同时使正负两个输出波 形都加到负载上 ,从而在负载上得到一个完整的输 出波形 ,这样就解决了效率和失真的矛盾 。
式中 Rf ———负载电阻 R2 的阻值 ; RE ———发射极电阻 R1 的阻值 。
(2) 最大输出功率的条件为 RE = Rf ,
这时的பைடு நூலகம்大输出功率
P0max
=
E2C 8 RE
;
(3) 直流电源供给的功率
PE
=2
E2C ; RE
(4) 射极输出器的效率 η=
P0max PE
=
1 16
=
6.
25
由于基极回路未引入偏流 ,所以当信号正半周 时 ,V2 截止 ,只有 V1 承担放大任务 ,有电流通过负 载 R ,而当信号负半周时 ,V1 截止 ,由 V2 承担放大 任务 ,仍有电流通过负载 R1 由于两个管子互补对 方的不足 ,工作性能对称 ,所以这种电路通常叫“互
图 4
图5
313 采用一个电源的互补对称电路
K4 不吸合 ; 当光信号较大时 ,V14 饱和导通使继电 器 K4 吸合 。V14 导通时要带动继电器工作 ,故要输 出一定的功率 , 而 V14 在静态时没有静态电流通 过 ,因此这是一个典型的乙类功率放大器 。
补对称电路”。根据分析计算 ,这种电路的效率可达 7815 %。
图 2
图3
3 功率放大器几种基本电路形式
功率放大器是在大信号情况下工作的 ,由于晶 体管特性曲线的非线性 ,所以不可避免地会产生非 线性失真 。同一个晶体管的输出功率越大 ,非线性 失真也越严重 。另外 ,功放管的散热和保护 ,也是功 率放大器的特殊要求 。
2 功率放大器的分类
211 甲类功率放大器 图 1 就是万用表交流电压测量电路的最后一级
(2) 对功放管要采取适当的保护措施 。为了防 止感性负载使管子产生过压和过流 ,可在负载两端 并联二极管 ,如图 2 中并在继电器 K4 旁边的二极管 VD7 ,就是为保护功放管 V14 而设置的 。当 V14 由
导通突然转换到截止时 ,继电器 K4 产生的高压通 过 VD7 构成回路 ,而二级管 VD7 两端的正向电压仅 017V 左右 ,从而保证了 V14 不被击穿 。