第05章 功率放大器 18页

5章功率放大器功率放大电路通常是在大信号状态下工作，是以输出较大功率为目的的放大电路。为了获得一定的不失真的输出功率。它要求：输出功率尽可能大；效率要高；非线性要小；考虑管子的散热问题。概述三极管的工作状态功率放大电路必须考虑效率问题。为了降低静态时的工作电流，三极管从甲类工作状态改为乙类或甲乙类工作状态。此时虽降低了静态工作电流，但又产生了失真问题。推挽电路和互补对称电路较好地解决了乙类工作状态的失真问题。乙类双电源互补对称功率放大电路（1）电路组成及工作原理当输入信号处于正半周时，T1管导电，有电流通过负载RL，方向由上到下，与假设方向相同。当输入信号为负半周时，T2管导电，有电流通过负载RL，方向由下到上，与假设正方向相反。于是两个三极管一个正半周,一个负半周轮流导电，在负载上将正半周和负半周合成在一起，得到一个完整的不失真波形。动画17-1当输入信号足够大，使Vim=Vom=Vcem=VCC-VCES≈VCC，Iom=Icm时，可获得：（2）参数计算1.输出功率LomLomomoooRVRVVIVP22122L2CComax21RVPT1,T2工作在射极输出器状态，AV≈1。2.三极管的管耗PT)4(2=2omLT2T1TVVVRPPPomCComaxTmax2.0PP对一只三极管:omax4.0P3.电源功率PV直流电源提供的功率包括负载得到的功率和T1,T2管消耗的功率两部分。LomCC2RVVPPPToV当输出电压幅度达到最大，即Vom≈VCC时，则得电源供给的最大功率为：L2max2RVPCCV4．效率ηCComVo4πVVPP当Vom=VCC时效率最大，η=π/4=78.5％。5.大功率三极管输出特性曲线的分区在大功率三极管的输出特性中，除了与普通三极管一样分有放大区、饱和区、截止区外，从使用和安全角度还分有三极管的极限工作区过电流区是由最大允许集电极电流确定的，超过此值，β将明显下降。过电压区由c、e间的击穿电压V(BR)CEO所决定。过损耗区由集电极功耗PCm所决定。过流区过压区过损区甲乙类互补对称功率放大电路输入信号很小时，达不到三极管的开启电压，三极管不导电。因此在正、负半周交替过零处会出现一些非线性失真，这个失真称为交越失真。动画17-2动画17-3解决交越失真的方法给三极管稍加一点偏置，使之工作在甲乙类。利用三极管恒压源提供偏置利用二极管提供偏置电压其它类型互补功率放大电路除了双电源的标准互补功率放大电路外，还有一些其它类型的互补功率放大电路。单电源互补功率放大电路采用复合管的互补功率放大电路集成功率放大器BTL互补功率放大电路双通道功率放大电路单电源互补功率放大电路当电路对称时，输出端的静态电位等于VCC/2。为了使负载上仅获得交流信号，用一个电容器串联在负载与输出端之间。这种功率放大电路称为OTL互补功率放大电路。电容器的容量由放大电路的下限频率确定。CRfLL2π1=LLπ21fRC动画17-4采用复合管的互补功率放大电路当输出功率较大时，输出级的推动级，即末前级也应该是一个功率放大级。此时往往采用复合管，复合管有四种形式。复合管的极性由前面的一个三极管决定。由NPN-NPN或PNP-PNP复合而成一般称为达林顿管。集成功率放大器集成功率放大器广泛用于音响、电视和小电机的驱动方面。集成功放是在集成运算放大器的电压互补输出级后，加入互补功率输出级而构成的。大多数集成功率放大器实际上也就是一个具有直接耦合特点的运算放大器。它的使用方法原则上与集成运算放大器相同。集成功放使用时不能超过规定的极限参数，极限参数主要有功耗和最大允许电源电压。集成功放要加有足够大的散热器，保证在额定功耗下温度不超过允许值。集成功放一般允许加上较高的工作电压，但许多集成功放可以在低电压下工作，适用于无交流供电的场合，此时集成功放电源电流较大，非线性失真也较大。BTL互补功率放大电路BTL互补功率放大电路由两路功率放大电路和反相比例电路组合而成，负载接在两输出端之间。两路功率放大电路的输入信号是反相的，所以负载一端的电位升高时，另一端则降低，因此负载上获得的信号电压要增加一倍。BTL放大电路输出功率较大，负载可以不接地。双通道功率放大电路双通道功率放大电路是用于立体声音响设备的功率放大电路，一般有专门的集成功率放大器产品。它有一个左声道功放和一个右声道功放，这两个功放的技术指标是相同的，需要在专门的立体声音源下才能显现出立体声效果。有的高级音响设备一个声道分成二、三个频段放大，有相应的低频段、中频段和高频段放大器。