Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,*,第四章,功率放大电路,4.1,功率放大电路的主要特点,4.2,互补对称式功率放大电路,4.3,采,用复合管的互补对称式放大电路,4.4,集成功率放大器,1,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。,4.1,功率放大电路的主要特点,2,对功放的,主要要求：,1.,根据负载要求，提供所需要的输出功率。,最大输出功率,2.,具有较高的效率,输出功率,直流电源提供功率,放大器实质上是一个能量转换器,它是将电源供给的直流能量转换成交流信号的能量输送给负载,因此,要求转换效率高。为定量反映放大电路效率的高低,引入参数,它的定义为,3,3.,非线性失真要小,为使输出功率大,由分析可知,I,om,、,U,om,也应比较大,故功率放大器采用的三极管均应工作在大信号状态下。由于三极管是非线性器件,在大信号工作状态下,器件本身的非线性问题十分突出,因此,输出信号不可避免地会产生一定的非线性失真。因此,电路设计时要考虑这一点,使工作点不超出安全工作区的范围,.,4.,分析方法,：图解法,5.,功放的电路形式,：射随器,互补对称式电路,4,三极管的工作状态,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。,5,+,u,o,-,R,L,V,CC,u,i,T,2,T,1,变压器耦合推挽电路工作原理,u,i1,u,i2,i,C1,i,C2,i,L,u,i,u,i1,u,i2,i,C1,i,C2,i,L,u,o,体积大、价格贵、低频响应差、本身有损耗，而且由于漏感和寄生电容的存在，使经过变压器引入深度负反馈时极易引起自激振荡。,(,工作在乙类,),u,i1,6,4.2,互补对称式功率放大电路,4.2.1,电路组成和原理,一、,OTL,乙类互补对称电路,在输入信号的正半周，,VT,1,导,通，,i,C1,流过负载；,负半周，,VT2,导通，,i,C2,流过负载。,在信号的整个周期都有电流流过负载，负载上,i,L,和,u,O,基本上是正弦波。,存在的问题：,交越失真,交越,失真,图,4.2.1,优点：效率高。,7,动画17-3,8,二、,OTL,甲乙类互补对称电路,OTL,互补对称输出级,R,、,VD,1,、,VD,2,为两管提供一小的静态偏置电压，使得在输入信号等于零时，管子微导通，以克服交越失真。,OTL,互补电路波形图,t,u,I,O,t,i,C1,O,t,i,C2,O,t,u,O,O,9,三、,OCL,互补对称电路,图,4.2.6,OCL,互补对称电路,OTL,电路的缺点：,1,大电容容易造成低频段频率失真；,2,大电容的存在电感效应，在高频段会产生附加相移，,改变电路的性能；,3,大电容不便于集成。,OCL,电路的优、缺点：,优点：,改善了,OTL,电路的不足之处。,缺点：,发射极直接连接负载，若静态工作点失调或电路元件损坏，将导致负载电流过大。,解决办法：,在负载回路接入熔断丝。,10,一、,OCL,互补对称电路主要参数的估算,U,cem,=,V,CC,-,U,CES,4.2.2,互补对称电路主要参数的估算,(1),最大输出功率,当输入信号足够大，,使,V,im=,V,om,=,V,cem,=,V,CC,V,CES,V,CC,T,1,T,2,工作在射极输,出器状态，,A,V,1。,11,(2),效率,P,V,应为电源电压,V,CC,与一个周期内,（实际只工作了半个周期）,三极管的集电极电流的平均,值之积,12,(3),功率三极管的极限参数,a,）集电极最大允许电流,I,CM,:,I,CM,V,CC,/,R,L,b,）集电极最大允许反向电压,c,）集电极最大允许耗散功率,P,CM,（推导见下页）,13,单个管子在一个周期内的管耗,（,2,）管耗,P,T,两管管耗,14,三极管的最大管耗,问：,V,om,=,？,P,T1,最大,P,T1max,=,？,用,P,T1,对,V,om,求导得出：,P,Tm,发生在,V,om,=0.64,V,CC,处。,将,V,om,=0.64,V,CC,代入,P,T1,表达式,：,15,OTL,互补对称输出级,16,二、,OTL,乙类互补电路主要参数的估算,I,cm1,=,I,cm1,I,cm,，,U,cem1,=,U,cem2,=,U,cem,，,(1),最大输出功率,17,(2),效率,18,(3),功率三极管的极限参数,a,）集电极最大允许电流,I,CM,:,I,CM,V,CC,/,（,2,R,L,）,b,）集电极最大允许反向电压,c,）集电极最大允许耗散功率,P,CM,19,例,:,假设图,.,.,所示的互补对称电路中，直流电源,CC,均为，负载电阻,L,均为,且三极管的饱和管压降,U,CES,均为,2V,，试分别估算两个电路的最大输出功率，效率和功率三极管的极限参数。,1.,估算,OCL,电路,2,。估算,OTL,电路,20,T,2,T,1,i,B1,i,B2,i,E1,i,C1,i,C2,i,E2,C,B,E,T,T,2,T,1,i,B1,i,C1,i,E1,i,E2,i,B2,i,C2,E,B,C,T,正确的复合管应该满足以下几个条件：,内部电极相连处不能造成电流流向的冲突。, 两进一出为,NPN，,一进两出为,PNP,21,4.3.2,复合管组成的互补对称放大电路,+,V,CC,-,V,CC,R,b1,R,b2,u,O,R,L,u,i,C,1,VT,1,VT,3,VT,2,VT,4,R,b,VD,1,VD,2,优点：,采用复合管，提高放大倍数，增大输入电阻,缺点：,输出端的两个三级管类型不同，对于大功率管，很难达到理论上要求的特性互补对称。,22,+,V,CC,-,V,CC,R,b1,R,b2,u,O,R,L,u,i,C,1,VT,1,VT,3,VT,2,VT,4,R,b,VD,1,VD,2,R,e1,R,c2,准互补对称放大电路,优点：,输出端的两个三级管类型相同，采用复合管结构，既保证了互补对称的性质，又便于工程上实现。,R,e1,、,R,c2,是为了调整功率管,VT,3,、,VT,4,的静态工作点而设置的。,23,4.4,集成功率放大器,分类,1,）,按用途分：通用型、专用型。,2,）按芯片结构：单通道、双通道。,几种集成音频功率放大器概况（,PP161,）,24,4.4.1,集成功率放大器的电路组成,LM386,的电路原理,25,4.4.3,集成功率放大器的引脚和典型接法,4.4.2,集成功率放大器的主要技术指,26,27,图,9.4.3 LM386,外接元件最少的用法,8,问题,:,这种接法的增益,?,28,图,9.4.4 LM386,电压增益最大的用法,29,图,9.4.5 LM386,的一般用法,30,电源,输出端,2,地,地,地,输入端,2,反馈端,2,LM1877,引脚图,典型接法（,PP165,）,),1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,偏置端,输出端,1,地,地,地,输入端,1,反馈端,1,31,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。,32,