第8章集成功率放大器

vO负向振幅最大值 若T1首先截止
Vom I BiAS RL
若T3首先出现饱和
Vom VEE 0.2 V
8.2 射极输出器——工作效率
当 VCC VEE 15V
I BiAS 1.85A
RL 8 vI VI vi
VI=0.6V
放大器的效率 书386页,例8.2.1 计算结果


Vom sint (VCC Vom sint ) d( t ) 0 RL 2 π V V Vom ( CC om sint sin2t ) d( t ) 0 RL RL
π
1 VCCVom Vom ( ) RL π 4
2
两管管耗
2 VCCVom Vom PT = PT1 PT2 ( ) RL π 4
计算机及信息工程学院(常州） 江冰 教授
8.1 功率放大电路的一般问题
8.2 射极输出器——甲类放大的实例
8.3 乙类双电源互补对称功率放大电路 8.4 甲乙类互补对称功率放大电路 *8.5 集成功率放大器
8.1 功率放大电路的一般问题
1. 功率放大电路的特点及主要研究对象
2. 功率放大电路提高效率的主要途径
7
复习知识点
1、功率放大器关注的主要问题（输出功率要大、效率要高、 非线性失真要小、管子的安全和散热） 2、四种类型的功率放大器（甲类、乙类、甲乙类、丙类）管 子的导通角是多少？输出信号波形特点。 3、乙类双电源互补对称功放 电路形式/计算公式（Po，Pom，PTm，Pv）/例题5.2.1/ 4、乙类功放存在的问题：交越失真的概念，克服交越失真的 措施 5、甲乙类双电源互补对称功放 电路形式，克服交越失真的作用？/计算公式（Po，Pom，PTm， Pv）与乙类双电源计算相同。 6、甲乙类单电源互补对称功放 电路形式，C的作用？/OTL和OCL名称含义？/计算公式（Po， Pom，PTm，Pv）与乙类双电源计算只相差用Vcc/2代替Vcc）/ 自举电路的优点？
8.4.1 甲乙类双电源互补对称电路(2)
VCE4 R1 R2 VBE4 R2
VBE4可认为是定值
R1、R2不变时，VCE4也
是定值，可以承担D1，
D2作用。且可通过电阻 调整。
优点？
且可通过电阻调整。
8.4.2 甲乙类单电源互补对称电路（接C）
静态时，偏置电路使 VK＝VC≈VCC/2（电容C充电达 到稳态）。 vi负半周T1导通，有电流通过负 载RL，同时向C充电 vi正半周T2导通，则已充电的电 容C通过负载RL放电。 只要满足RLC >>T信，电容C就 可充当原来的－VCC。 end
(1)电压增益近似为1，电流增益很大，可获得较大的 特点： 功率增益，输出电阻小，带负载能力强。 (2)vI=vi+VI ,管子导通角是180度,甲类.
8.2 射极输出器——输出电压振幅
输出电压与输入电压的关系
vO ( vI 0.6)V
设T1的饱和压VCES≈0.2V vO正向振幅最大值
Vom VCC 0.2V
Pomax
VCC 2RL
2
２．实际输出功率
Po = Vo I o Vom 2 Vom 2 RL 2 RL Vom
2
8.3.2 分析计算
2. 管耗PT
单个管子在半个周期内的管耗 输入正弦波时
vo 1 π PT1 = 0 (VCC vo ) RL d(ω t ) 2π
1 2π 1 2π
OCL(P393)互补功率放大电路。
2. 工作原理
两个三极管在信号正、 负半周轮流导通，使负载得 到一个完整的波形。
3.图解表示
注意Ｑ点
8.3.2 分析计算
1. 最大不失真输出功率Pomax
( Pomax = VCC VCES 2 RL )2
(VCC VCES ) 2 2 RL
忽略VCES时
2
8.3.2 分析计算
3. 电源供给的功率PV
2VCCVom PV = Po PT πRL
当 Vom VCC 时， Vm P
2 VCC π RL
2
4. 效率
Po π Vom = PV 4 VCC
当 Vom VCC 时， π 78.5 % 4
8.3.3 功率BJT的选择依据
η Pom ( PVC PVE ) 100% 24.7%
效率低 end
8.3 乙类双电源互补对称 功率放大电路
8.3.1 电路组成
8.3.2 分析计算 8.3.3 功率BJT的选择
8.3.1 电路组成
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。这种电路也称为
例如低频大功率管3AD6在不加散热片时, 允许的最大功
耗Pcm仅为1W,加了120mm×120 mm×4 mm的散热片
后, 其Pcm可达到10 W。 在实际功率放大电路中,为了提
高输出信号功率, 在功放管一般加有散热片。
集成功率放大器典型应用电路 1.集成器件
D2006 Ｏ
12345
1.集成器件D2006
选管依据之一
ＰT1m≈0.2Pom
8.3.3 功率BJT的选择
2. 管子的最大反相压降 V (BR)CEO V (BR)CEO >2Vcc
3. 最大的集电极电流iCM
iCM VCC I CM (手册值） RL
阅读例8.3.1,作业8.3.3
end
8.4 甲乙类互补对称功率 放大电路
8.4.1 甲乙类双电源互补对称电路 8.4.2 甲乙类单电源互补对称电路
【替代产品】
6S34 8FG2002/H 8FG2003 A2030V AN252 BA5320 CA2002/H/M CA2003 CA 2004/M CD2002 CD2003 D2002 D2003 FD2002 FDA2002 FS1220/A HA1336 HA2002 IX1020AF K174YH4 KA2003 L203 LA2002/T LA7204P LM2002系 列 LM2003/A LM383系列 LA455 M54523 MPC2002系列 MPC2003 N2002
8.4.1 甲乙类双电源互补对称电路
问题的提出:乙类功放有 不足,分析如下.
Vo
8.4.1 (提出)甲乙类双电源互补对称电路(1)
改进思路:
T3是前级电压放大器
接D1,D2使T1,T2在没有输 入信号时先导通, 加入输 入信号, 无死区 , 克服交 越失真.
, 甲乙类——没有输入信号时 T1，T2已导通, 每个管子导 通均大于180度。
1. 功率放大电路的特点及主要研究对象
(1) 功率放大电路的主要特点 功率放大电路是一种以输出较大功率为目 的。要求同时输出较大的电压和电流。管子工 作在接近极限状态。
一般直接驱动负载，带载能力要强。 (2) 要解决的问题
提高效率 减小失真 管子的保护
2. 功率放大电路提高效率的主要途径
图 功率运算放大器OPA2544的外形图及 管脚图
(a)外形图；(b)管脚图
管子的安全问题：
——功率管最大工作电流必须小于最大允许电 流ICM； ——最大工作反压必须小于允许的击穿电压 U(BR)CEO； ——功率管的功耗要小于允许的最大功耗PCM
管子散热问题：普通功率管外壳较小, 散热效果差, 所以 允许的耗散功率低。当加上散热片, 输出功率可以提高 很多。
8.4.2 甲乙类单电源互补对称电路
注意：计算问题 • 利用双电源公式，只 要将公式中的Vcc用 Vcc/2代替即可。
例如：P0 m 1V 2 RL
2 CC双
VCC 2 ) 2 1 2 1 VCC 2 RL 8 RL (
C
1 2f L RL
8.5 集成功率放大器
功率器件安全使用问题
降低静态功耗，即减小静态电流。
四种工作状态 根据正弦信号整个周期 内三极管的导通情况划分 甲类：一个周期内均导通(a) 乙类：导通角等于180°(c) 甲乙类：导通角大于180°(b) 丙类：导通角小于180°(d)
(d) end
8.2 射极输出器——甲类放大的实例
简化电路 带电流源详图的电路图
电源电压 ±6-±15V 负载阻抗4-8Ω 输出功率8W(8Ω)\12W (4Ω) 输入电阻 5MΩ 开环电压增益达75dB 2.原理 5个引脚功能: 1,2输入,4输出,5正电源,3负电源 Ａuf=1+R1/R2 R1R2C2构成交流电压串联负反馈
R4C5高频校正电路，抑制高频自激． ＶＤ１，ＶＤ２过压保护，泄放电感性负载（扬 声器）自感电压，保护运放不过压．
1. 最大管耗和最大输出功率的关系
因为
1 VCCVom Vom PT1 ( ) RL π 4
2
dP 1 1 VCC Vom T 求极值：PT1 ( )0 dVom RL π 2
ห้องสมุดไป่ตู้则 Vom
2 VCC ≈0.6VCC 具有最大管耗 π
PT1m
2 1 VCC 2 RL π
≈0.2Pom
应用实例:简易伴唱电路
7
TDA2002指标:
【用 途】 音频功率放大电路 【性能 参数】 单列双排5脚(TO-220)封装;工作电压=5～20V;输出电流 <3.5A;输出功率=8W;允许功耗=15W;输出峰流=3.5A;静态电流=45mA;输入 阻抗=150kΩ;谐波失真=0.2%;开环增益=80dB;纹波抑制=35dB。