一.基本知识点
2.8 电源放大电路
功率放大器的作用:,驱动扬声器、继电器等执行机构。
2.8.1 功率放大电路的特点及分类
1.功率放大电路的特点 (1)输出功率大 功放管的电压和电流需要足够的输出范围,因此晶体管通常存在下工作 注:电路参数不得超过晶体管的极限值ICM,VCEM,PCM (2)效率高 功率放大器的输出功率的。 负载获得。比例越大,效率越高 PO:负载上获得的交流信号功率 PDC:电源提供的直流功率
(3)非线性失真小
(4)功放管需要散热和保护 在功率放大电路中,大部分功率消耗在集电结上,使管道温度升高。
(5)一般采用图解法分析
2.功率放大电路的分类 按照晶体管工作状态不同,一般模拟功放可以分为甲类(A类)、乙类(B类)、甲乙类(AB类)和丙类(C类)四种。 (1)甲类放大(导角)θ=180°):晶体管静态Q点在放大区域,电流在输入信号的整个周期内流过晶体管; (2)甲乙类放大(90)°<θ<180°):Q点接近零点,晶体管有半个多周期导通; (3)乙类放大(θ=90°):Q点在零点(VBE晶体管只有半个周期导通; (4)丙类放大(θ<90°):Q点在零点以下(NPN:VBE晶体管的导通时间小于半个周期
2.8.2 互补对称功率放大电路
1.互补对称(互补推挽)功放类型: (1)变压器输出方式 (2)无变压器输出模式(OTL电路:Output TransformerLess) (3)无电容输出(OCL电路:Output CapacitorLess)
2.变压器耦合输出 选择合适的变比,在负载中获得尽可能大的输出功率
3.乙类互补功率放大电路原理及参数(OCL电路) (1)电路组成及工作原理 互补对称:两个晶体管用于电路:NPN、PNP每一个。两管具有相同的特性,形成互补对称射极输出器。 ★两个晶体管只工作半个周期 (2)实际乙类互补输出的波形图及其特点 ①静态电流ICQ,IBQ等于0; ②每个三极管导通时间为半个周期; ③由于死区电压的存在,电路存在交越失真 (3)计算主要参数 ①输出功率 负载上输出的正弦电压范围VOM,输出电流的范围为IOM=VOM/RL,则: 负载上获得的信号功率为Po=0.5VomIom=0.5Vom2/RL。 不考虑VCES最大输出功率: Vomax=VCC,Iomax=VCC/RL,Pomax=0.5VCC2/RL 考虑晶体管饱和压降VCES最大输出功率: Vomax=VCC-VCE(sat) Iomax=(VCC-VCE(sat))/RL Pomax=Vomax2/(2RL)
②计算电源提供的直流平均功率 每个电源的电流为半个正弦波(峰值为Vom~),其平均值为 Iav1=Iav2=Vom/(πRL) * 当Vom=Vomax且忽略饱和压降VCES时,PDCmax=2VCC*VCC/(πRL)
③效率和最高效率 输出幅值是电压时的效率 Po/PDC=π/4 *Vom/VCC &nbp; Vomax=VCC,Pomax/PDCmax=π/4≈78.5%
(4)晶体管的选择(未考虑饱和压降) ①ICM>VCC/RL ②V(BR)CEO>2VCC ③PCM大于任意时刻电源功率与输出功率之差 ④晶体管的最大功耗 PT1max=PT2max=0.5(PDC-Po)=1/π2 *VCC2/RL≈0.2Pomax 故选择时,PCM>0.2Pomax
4.单电源供电的互补功率放大电路(无输出变压器的互补对称功放电路OTL) (1)特点: ①单电源供电; ② (2)静态分析 调整R使得T1,T2有合适的静态电流 (3)动态分析 T3集电极电压信号为正半周时,T1导通(见红色虚线)、T2截止; T3集电极电压信号为负半周时,T2导通(见蓝色虚线)、T1截止; 若输出电容足够大,电容上电压基本保持不变,则负载上得到的交流信号正负半周对称。 (4)最大输出功率及效率(分析方法同OCL,参数计算中只需将OCL中的VCC用0.5VCC替代即可。)