模电助教版第6章 功率电子电路1

第六章功率电子电路P3826.1低频功放功率放大电压放大信号提取例：扩音系统第六章功率电子电路P3826.1低频功放功率放大电压放大信号提取1.特殊性:①功率放大器[强电:高电压、大电流、强功率]②“估算法”:大信号模型或“图解法”③非线性失真④可靠性,安全性:过流、过压、过热、散热等问题，要有保护措施。⑤体积、重量⑥效率效率2.甲类功放:①甲类功放[单管]②乙类功放[双管]③甲乙类功率放大器④功率与效率a.结构:b.静态分析c.动态分析RL＋VCCRb+-uiCbT？甲乙类放大：导通角θ介于π和2π之间甲类放大：导通角为θ=2π乙类放大：导通角为θ=π丙、丁、戊类放大：导通角为θπ均为谐振功率放大器丙类放大：导通角一般为θ=120~140单管谐振功率放大器丁类放大：分电压开关型和电流开关型双管谐振功率放大器戊类放大：在丁类基础上，使管子工作于软开关状态指iC的导通角θ2.甲类功放:①甲类功放[单管]②乙类功放[双管]③甲乙类功率放大器④功率与效率a.结构:b.静态分析c.动态分析RL＋VCCRb+-uiCbT？丙、丁、戊类放大：导通角为θπ均为谐振功率放大器丙类放大：导通角一般为θ=120~140单管谐振功率放大器丁类放大：分电压开关型和电流开关型双管谐振功率放大器戊类放大：在丁类基础上，使管子工作于软开关状态按工作频率的高低分：①低频功率放大器②高频功率放大器a.谐振功率放大器(窄频带)b.宽频带高频功率放大器[非谐振功率放大器]按负载性质不同分：①非谐振功率放大器②谐振功率放大器例:扩音机中的音频功率放大器例:早期无线电通信、广播、电视等发射机中2.甲类功放:①甲类功放[单管]②乙类功放[双管]③甲乙类功率放大器④功率与效率a.结构:b.静态分析c.动态分析RL＋VCCRb+-uiCbT2.甲类功放:①甲类功放[单管]②乙类功放[双管]③甲乙类功率放大器④功率与效率a.结构:b.静态分析c.动态分析RL＋VCCRb+-uiCbTiB=IBQ＋ibuBE=UBEQ＋ubeiC=ICQ＋icuCE=UCEQ＋uceiCiBuBEuCE△“估算法”：静态工作点的近似估算令：UBEQ0.7VIBQ=(VCC－0.7)/RbICQIBQUCEQ=VCC－ICQRL[0.7V放大区]功率放大器的几种工作点设置(a)乙类功放(b)甲类功放(c)甲乙类功率放大器···△增大ui信号时非线性失真—截止区:缩顶——截止失真(对FET)可变电阻区:削顶——饱和失真(对T)最大不失真输出幅度—Q中点功率放大器的几种工作点设置(a)乙类功放(b)甲类功放(c)甲乙类功率放大器·2.甲类功放:①甲类功放[单管]②乙类功放[双管]③甲乙类功率放大器④功率与效率a.结构:b.静态分析c.动态分析RL＋VCCRb+-uiCbTiB=IBQ＋ibuBE=UBEQ＋ubeiC=ICQ＋icuCE=UCEQ＋uceiCiBuBEuCE△“估算法”：静态工作点的近似估算令：UBEQ0.7V调节RbIBQ=(VCC－0.7)/Rb使:UCEQ=VCC/2ICQ=VCC/2RL[Q中点]则:最大不失真输出幅度UcemVCC/2IcmVCC/2RL2.甲类功放:①甲类功放[单管]②乙类功放[双管]③甲乙类功率放大器④功率与效率a.结构:b.静态分析c.动态分析RL＋VCCRb+-uiCbTiB=IBQ＋ibuBE=UBEQ＋ubeiC=ICQ＋icuCE=UCEQ＋uceiCiBuBEuCE△“估算法”：静态工作点的近似估算令：UBEQ0.7V调节RbIBQ=(VCC－0.7)/Rb使:UCEQ=VCC/2ICQ=VCC/2RL[Q中点]则:最大不失真输出幅度UcemVCC/2IcmVCC/2RL令：ui=Uimsint(V)2.甲类功放:①甲类功放[单管]②乙类功放[双管]③甲乙类功率放大器④功率与效率a.结构:b.静态分析c.动态分析RL＋VCCRb+-uiCbTiB=IBQ＋ibuBE=UBEQ＋ubeiC=ICQ＋icuCE=UCEQ＋uceiCiBuBEuCE△“估算法”：静态工作点的近似估算令：UBEQ0.7V调节RbIBQ=(VCC－0.7)/Rb使:UCEQ=VCC/2ICQ=VCC/2RL[Q中点]则:最大不失真输出幅度UcemVCC/2IcmVCC/2RL令：ui=Uimsint(V)UimUcem0VUCEQ＋VCC0V2.甲类功放:①甲类功放[单管]②乙类功放[双管]③甲乙类功率放大器④功率与效率a.结构:b.静态分析c.动态分析RL＋VCCRb+-uiCbTiB=IBQ＋ibuBE=UBEQ＋ubeiC=ICQ＋icuCE=UCEQ＋uceiCiBuBEuCE△“估算法”：静态工作点的近似估算令：UBEQ0.7V调节RbIBQ=(VCC－0.7)/Rb使:UCEQ=VCC/2ICQ=VCC/2RL[Q中点]则:最大不失真输出幅度UcemVCC/2IcmVCC/2RL令：ui=Uimsint(V)UimUcem0VUCEQ＋VCC0VuBE=0.7V＋UimsintiC=ICQ＋IcmsintuCE=UCEQ－Ucemsint(V)2.甲类功放:①甲类功放[单管]②乙类功放[双管]③甲乙类功率放大器④功率与效率a.结构:b.静态分析c.动态分析RL＋VCCRb+-uiCbTiB=IBQ＋ibuBE=UBEQ＋ubeiC=ICQ＋icuCE=UCEQ＋uceiCiBuBEuCE△电源平均功率：忽略Rb中交直流注：Ucem=IcmRLUimUcem0VUCEQ＋VCC0VuBE=0.7V＋UimsintiC=ICQ＋IcmsintuCE=UCEQ－Ucemsint(V)CQCCCCCEIVtdiVP20)(21[不变]△T消耗平均功率[管耗PT]：LcmCEQCQCCETRIUItdiuP22021)(21△RL上平均功率：LcmLCQLCLRIRItdRiP2220221)(21直流输出信号功耗功率PoLcemLcmoRURIP2222CQCCLcmEoIVRIPP2/2△效率:△输出信号功率Po：2.甲类功放:①甲类功放[单管]②乙类功放[双管]③甲乙类功率放大器④功率与效率a.结构:b.静态分析c.动态分析RL＋VCCRb+-uiCbTiB=IBQ＋ibuBE=UBEQ＋ubeiC=ICQ＋icuCE=UCEQ＋uceiCiBuBEuCE△电源平均功率：忽略Rb中交直流注：Ucem=IcmRLUimUcem0VUCEQ＋VCC0VuBE=0.7V＋UimsintiC=ICQ＋IcmsintuCE=UCEQ－Ucemsint(V)CQCCCCCEIVtdiVP20)(21[不变]△T消耗平均功率[管耗PT]：LcmCEQCQCCETRIUItdiuP22021)(21△RL上平均功率：直流输出信号功耗功率PoLcemLcmoRURIP2222CQCCLcmEoIVRIPP2/2△效率:△输出信号功率Po：注：①PE=PT+PL=VCC·ICQ②静态时[ui=0V]：PT=ICQUCEQ[管耗为最大]Po=0[RL上]③最大效率max：%25maxEoPPLcmLCQLCLRIRItdRiP2220221)(212.甲类功放:①甲类功放[单管]②乙类功放[双管]③甲乙类功率放大器④功率与效率a.结构:b.静态分析c.动态分析RL＋VCCRb+-uiCbTiB=IBQ＋ibuBE=UBEQ＋ubeiC=ICQ＋icuCE=UCEQ＋uceiCiBuBEuCE△电源平均功率：忽略Rb中交直流注：Ucem=IcmRLUimUcem0VUCEQ＋VCC0VuBE=0.7V＋UimsintiC=ICQ＋IcmsintuCE=UCEQ－Ucemsint(V)CQCCCCCEIVtdiVP20)(21[不变]△T消耗平均功率[管耗PT]：LcmCEQCQCCETRIUItdiuP22021)(21△RL上平均功率：直流输出信号功耗功率PoLcemLcmoRURIP2222CQCCLcmEoIVRIPP2/2△效率:△输出信号功率Po：注：①PE=PT+PL=VCC·ICQ②静态时[ui=0V]：PT=ICQUCEQ[管耗为最大]Po=0[RL上]③最大效率max：%25maxEoPPLcmLCQLCLRIRItdRiP2220221)(21∵VCC·ICQ=ICQUCEQ＋I2CQRL=ICQ·[UCEQ＋ICQRL]=ICQ·VCC2.甲类功放:①甲类功放[单管]②乙类功放[双管]③甲乙类功率放大器④功率与效率a.结构:b.静态分析c.动态分析RL＋VCCRb+-uiCbTiB=IBQ＋ibuBE=UBEQ＋ubeiC=ICQ＋icuCE=UCEQ＋uceiCiBuBEuCE△电源平均功率：忽略Rb中交直流注：Ucem=IcmRLUimUcem0VUCEQ＋VCC0VuBE=0.7V＋UimsintiC=ICQ＋IcmsintuCE=UCEQ－Ucemsint(V)CQCCCCCEIVtdiVP20)(21[不变]△T消耗平均功率[管耗PT]：LcmCEQCQCCETRIUItdiuP22021)(21△RL上平均功率：直流输出信号功耗功率PoLcemLcmoRURIP2222CQCCLcmEoIVRIPP2/2△效率:△输出信号功率Po：注：①PE=PT+PL=VCC·ICQ②静态时[ui=0V]：PT=ICQUCEQ[管耗为最大]Po=0[RL上]③最大效率max：%25maxEoPPLcmLCQLCLRIRItdRiP2220221)(21当输出为最大不失真输出幅度时有:UcemVCC/2IcmVCC/2RL且要求:Q在中点即:UCEQ=VCC/2ICQ=VCC/2RL此时:输出信号功率Po为最大则:转换效率达最大.2.甲类功放:①甲类功放[单管]②乙类功放[双管]③甲乙类功率放大器④功率与效率a.结构:b.静态分析c.动态分析RL＋VCCRb+-uiCbTiB=IBQ＋ibuBE=UBEQ＋ubeiC=ICQ＋icuCE=UCEQ＋uceiCiBuBEuCE△电源平均功率：忽略Rb中交直流注：Ucem=IcmRLUimUcem0VUCEQ＋VCC0VuBE=0.7V＋UimsintiC=ICQ＋IcmsintuCE=UCEQ－Ucemsint(V)CQCCCCCEIVtdiVP20)(21[不变]△T消耗平均功率[管耗PT]：LcmCEQCQCCETRIUItdiuP22021)(21△RL上平均功率：直流输出信号功耗功率PoLcemLcmoRURIP2222CQCCLcmEoIVRIPP2/2△效率:△输出信号功率Po：注：①PE=PT+PL=VCC·ICQ②静态时[ui=0V]：PT=ICQUCEQ[管耗为最大]Po=0[RL上]③最大效率max：%25maxEoPPLcmLCQLCLRIRItdRiP2220221)(21例:已知某机输出[信号]功率Po为10W[最大]时,则:a.PE=10W/25%=40WPE－Po=40W－10W=30W[发热!]发热=管耗PT＋RL上直流功耗2.甲类功放:①甲类功放[单管]②乙类功放[双管]③甲乙类功率放大器④功率与效率a.结构:b.静态分析c.动态分析RL＋VCCRb+-uiCbTiB=IBQ＋ibuBE=UBEQ＋ubeiC=ICQ＋icuCE=UCEQ＋uceiCiBuBEuCE△电源平均功率：忽略Rb中交直流注：Ucem=IcmRLUimUc