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第3章:功率放大器.pptx

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仙桃职业学院机械电子工程学院第3章功率放大器本章要点:正确理解典型功放电路的组成原则,工作原理以及工作在甲乙类状态的特点;熟悉功放电路最大输出功率的估算方法;了解功放管的选择方法;了解集成功率放大电路的工作原理。

仙桃职业学院机械电子工程学院第3章功率放大器3.1功率放大器的概述3.2互补对称功率放大电路3.3功率放大电路的安全运行3.4集成功率放大器

仙桃职业学院机械电子工程学院3.1功率放大器的概述3.1.1功率放大电路的特点一、输出功率足够大二、效率要高三、非线形失真要小四、图解分析法

仙桃职业学院机械电子工程学院功率放大器从不同的角度可有不同的分类:一、按照静态偏置的不同分为,甲类、乙类、和甲乙类三种基本形式。甲类:如图(a)所示,静态电流大,导通角θ=2π,效率低,管耗较大,波形失真小。3.1.2功率放大电路的分类

仙桃职业学院机械电子工程学院如图(b)所示,导通角θ=π,静态偏置电流IBQ=0,波形失真大,静态功耗为零,效率最高。乙类:

仙桃职业学院机械电子工程学院甲乙类:二、耦合方式:变压器耦合、直接耦合。如图(c)所示,导通角πθ2π,它的IBQ较小,导通时间比半个周期稍长而不足整个周期,介于甲类和乙类中间,称为甲乙类,其效率接近乙类功放的效率。

仙桃职业学院机械电子工程学院3.2互补对称功率放大电路3.2.1OCL电路的组成及工作原理一、电路组成电路如图3.2所示。图中T1、T2是两个特性一致的NPN型和PNP型三极管。图3.2基本互补对称电路

仙桃职业学院机械电子工程学院无信号时,发射极电压uE=0,RL中无静态电流,IBQ=0、ICQ=0,故电路中无静态损耗。有正弦信号ui输入时,两管轮流工作。正半周时,T1因发射结正偏而导通,在负载RL上输出电流iC1,如图中实线所示,T2因发射结反偏而截止。同理,在负半周时,T2因发射结正偏而导通,在负载RL上输出电流iC2,如图中细线所示,T1因发射结反偏而截止。这样在信号ui的一个周期内,电流iC1、iC2以正反两个不同的方向交替流过负载电阻RL,在RL上合成一个完整的略有点交越失真的正弦波信号。二、电路分析:

仙桃职业学院机械电子工程学院一、输出功率P0及最大不失真输出功率P0(max)式中,Uo、Io为正弦交流有效值,Uom、Iom为正弦交流的幅值(半峰值)。上式是一般情况下的输出功率计算。3.2.2OCL电路的输出功率及效率

仙桃职业学院机械电子工程学院如果T1、T2参数对称,它们的幅值饱和管压降相等则当ui幅值足够大时,输出的正弦半峰的最大值为:Uom(max)=VCC-UCE(sat)≈Vcc则电路的最大不失真输出功率为

或(忽略UCE(sat)时)

仙桃职业学院机械电子工程学院由于T1、T2管交替导通,可以认为iC1、iC2近似为正弦波的半波,每个电源各提供半个周期的电流,则两个电源提供的总功率PDC一般为:最大输出时的功率PDC(max)的表达式为:二、直流电源提供的平均功率PDC、PDC(max)

仙桃职业学院机械电子工程学院一般输出时效率为:当Uom=VCC时效率最大:三、效率η、η(max)

仙桃职业学院机械电子工程学院总管耗PT(top):每只管的最大管耗和最大功率之间的关系为:四、总管耗PT(top)、最大管耗PT(max)

仙桃职业学院机械电子工程学院例:3.1在图3.2中所示的乙类互补对称功放电路中,设VCC=12V,RL=8Ω,试求:

①当输入信号足够大,使集电极电压能够充分运用时的PO(max)、PDC(max)、η(max)、PT(top);

②当输入信号电压有效值4V时的PO、PDC、η、PT;

③若三极管饱和压降UCE(sat)=1V,不可忽略,在计算①题中各参数。

仙桃职业学院机械电子工程学院解:①输入信号足够大时,忽略管子饱和压降,输出电压幅值约等于电源电压,可输出最大功率。最大输出功率为

电源供给最大功率为:此时的效率为:总功耗为:

仙桃职业学院机械电子工程学院电源供给功率为:②若输入电压有效值为4V,则

考虑到射极输出器的输出电压近似等于输入电压,故

输出功率为:

仙桃职业学院机械电子工程学院双管的管耗:③若三极管饱和压降不可忽略

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