模拟电子技术 教学课件 作者 翟丽芳 1 第7章　功率放大电路.pptx

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1、第7章　功率放大电路7.1　概述7.2　互补推挽功率放大电路7.3　功率放大器的保护电路7.1　概述7.1.1　功率放大电路的主要指标7.1.2　功率放大电路的分类7.1.1　功率放大电路的主要指标1.输出功率Po2.效率η3.管耗PT4.非线性失真1.输出功率Po2.效率η3.管耗PT4.非线性失真功率放大器为了获得足够大的输出功率，需要大信号激励，这样往往使信号动态范围超出晶体管的线性区域，导致输出信号失真。因此如何减小非线性失真，成为功率放大器的又一个重要问题。概括起来说，功率放大器要求在保证晶体管安全运用的情况下

2、，获得尽可能大的输出功率、尽可能高的效率和尽可能小的非线性失真。7.1.2　功率放大电路的分类1.甲类工作方式2.乙类工作方式3.甲乙类工作方式4.丙类工作方式图7-1　功率放大器的分类a)甲类　b)乙类　c)甲乙类1.甲类工作方式晶体管的静态工作点取在交流负载线的中点，如图7-1a所示。电路中的放大管在输入信号的整个周期内都有电流流过，处于导通和线性放大的状态，即在一个信号周期内，放大管的导通角为360°，这种工作方式通常称为甲类工作方式(也称A类)。很显然，甲类功放在没有信号输入时也要消耗电源功率，因为晶体管仍导通，

3、放大管有静态电流、电压，电源功率消耗在导通的放大管和偏置电阻上，称为静态功耗，此时电路的转换效率为零；当有信号输入时，电源功率也只有部分转化为有用功率输出，另一部分仍耗散在器件本身上，信号越大，输送给负载的功率越多，转换效率也就越高。因此，甲类功放的特点是失真小，但效率低。分析表明，在理想情况下，甲类功放的最高效率为50%。2.乙类工作方式为了克服甲类工作方式转换效率低的缺点，将电路的静态工作点Q下移至iC=0处，如图7-1b所示，这种工作方式称为乙类工作方式(也称Ｂ类)。乙类功放的特点是放大管在信号的正半周期内或负半周

4、期内导通，导通角为180°。当不加输入信号(静态)或输入信号在放大管不导通的半个周期内，晶体管集电极没有电流流过，此时管子功率损耗为零。乙类功放静态功耗和导通时间减少，所以效率与甲类功放相比较高。分析表明，在理想情况下，乙类功放的最高效率为78.5%。但乙类工作方式出现了严重的波形失真，所以乙类功放较高的效率是以牺牲线性工作为代价的。当静态工作点Q设置在临界开启状态，即略高于截止区时，如图7-1c所示，在一个信号周期内放大管的导通角略大于180°，即所谓近乙类的工作方式称为甲乙类工作方式(也称AB类)。因静态偏置电流很小

5、，在输出功率、功耗和转换效率等性能上与乙类十分相似。3.甲乙类工作方式4.丙类工作方式在丙类(也称C类)工作方式下，放大管导通时间小于半个周期。在相同的激励信号作用下，丙类功放集电极电流的流通时间最短，一个周期平均功耗最低。分析表明，丙类功放的最高效率可达85%～90%。在低频放大电路中，主要采用前三种工作方式，如在电压放大电路中采用甲类，功率放大电路中采用甲乙类或乙类。至于丙类功放要求特殊形式的负载，不适用于低频，常用于高频领域或特殊振荡器中。近年来出现了一种更为高效的放大器，称为丁类(也称D类)放大器，但称之为丁类放

6、大器似乎并不恰当，因为它并不只是放大器工作点选择的不同，其采用的是脉宽调制技术(PulseWidthModulation，PWM)，所以也有人称之为“数字音频放大器”。7.2　互补推挽功率放大电路7.2.1　乙类互补推挽功率放大电路7.2.2　甲乙类互补推挽功率放大电路7.2.3　单电源功率放大电路7.2.1　乙类互补推挽功率放大电路1.电路组成2.工作原理3.性能指标的估算4.功率管的选择1.电路组成图7-2　乙类互补推挽功率放大电路2.工作原理(1)静态分析(2)动态分析(1)静态分析(2)动态分析3.性能指标的估算

7、(1)输出功率Po(2)电源功率PV(3)效率η(4)晶体管的管耗PT(1)输出功率Po(1)输出功率Po图7-3　乙类互补对称功放的工作原理a)>0　b)<0　c)输入-输出波形图(2)电源功率PV(3)效率η(4)晶体管的管耗PT(4)晶体管的管耗PT图7-4　乙类互补功率放大电路的管耗4.功率管的选择1)每只功率晶体管的最大允许管耗PCM必须大于0.2Pomax。2)当VT2导通时，VT1截止，所以当VT2饱和时，UCE1所承受的最大方向电压为2VCC，因此，应选用耐压值U(BR)CEO>2VCC的管子。3)所

8、选择管子的ICM应大于电路中可能出现的最大集电极电流VCC/RL。例7-1　　图7-2所示乙类功率放大电路，已知VCC=24V，RL=8Ω，若忽略晶体管饱和压降，求最大输出功率Pomax及此时电源功率PV和管耗PT1，并选择功率放大管参数。7.2.2　甲乙类互补推挽功率放大电路1.交越失真2.甲乙类互补推挽功率放大电