电子线路(非线性部分)第五版第一章功率放大器ppt课件.ppt

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1、第一章功率电子线路1.1概述功率电子线路是采用功率电子器件实现能量变换和控制功能的电路。功率电子线路分为功率放大电路和电源变换电路；功率放大电路是在输入信号作用下,把直流能量转换成交流输出功率的放大电路；电源转换电路是把电源能量进行特定方式转换的电路。1.1.1功率放大器功率放大器与小信号放大器的区别：小信号放大的是电压或者电流，对输出功率无要求。功率放大器的要求是，在安全工作条件下，高效率，小失真，输出尽可能大的功率。集电极效率PO信号输出功率，PD直流功率，功耗PC，PO相同，PC越小，ηC越大。大信号运用电路，放大管特性非线性引起失真比小信号放大器大，减小非线性失真必须认真考虑。按照功率

2、管不同工作状态，分为甲类，乙类，甲乙类和丙类等。集电极效率甲类最低，丙类最高。1.1.2电源变换电路将电源能量进行特定方式的变换AC-DC：把交流电变成直流电整流器；DC-DC：把一种数值的直流电变成另一种数值或者极性的直流电斩波器；DC-AC：把直流电能变成不同幅值，频率的交流电逆变器；AC-AC：把50Hz交流电变成不同幅值，频率的交流电变换器；它们同样要求选择合适的功率器件，并具有很高的效率。1.1.3功率器件大功率器件结构和性能参数与小信号器件不同比如功率晶体管发射极面积较大，β较低，ICBO较大，V(BR)CEO和ICM也较大。且集电极一般与管座相连，便于安装散热器。一、散热热阻与温

3、度的关系T2-T1=RTHP集电极最大耗散功率PCM=(TjM-Ta)/Rth集电结与周围环境的热阻Rth=R(th)jc+R(th)caR(th)jc为结与底座的热阻，R(th)ca为管壳与周围环境的热阻加散热器后的总电阻Rth=R(th)jc+R(th)cs＋R(th)sa二、二次击穿集电极电压超过V(BR)CEO而引起的击穿，只要限制击穿电流，是可逆的。而如果不限制电流，可能出现集电极电压迅速减小，电流急剧增大的现象，这种由高压小电流迅速转移为低压大电流的现象就是二次击穿，而且不可逆。双扩散MOS管(Double-diffusedMOSFET)，它可承受的电流高达数百安，电压高达几百伏，

4、甚至上千伏。三、器件绝缘栅双极型功率管（IGBT）与双扩散MOS管相比，IGBT仅在高掺杂N+区与金属漏极之间插入一层高掺杂的P+区，与作为MOS管衬底的P+区之间夹着N区，形成两个PN结，构成PNP型晶体三极管，这个晶体三极管与MOS管共同组成组合管。1.2功率放大器的电路组成和工作特性性能分析时，器件采用大信号模型。工程上，采用图解分析。1.2.1从一个例子讲起iC=ICQ+ic=ICQ+IcmsinωtvCE=VCEQ+vce=VCEQ－VcmsinωtVcm≈VCEQ≈VCC/2，Icm=Vcm/RL≈VCEQ/RLPL中交流功率Po=VcmIcm/2=VCEQICQ/2=PD/4，相

5、应的最大集电极效率1.2.2甲类、乙类功率放大器的电路组成及其功率性能=n2RL一、甲类变压器耦合功率放大电路直流负载线是自vCE=VCC出发的垂直线EF直流负载线与iB=IBQ交点即为静态工作点Q。交流负载线是一条通过Q点的直线MN，它的斜率为-1/性能分析iC=ICQ+IcmsinωtvCE=VCEQ-Vcmsinωt，Vcm=IcmRL´输出信号功率：直流功率：PD=VCCICQ集电极管耗：PC==PD-Po集电极效率：PD一定时，要使输出信号功率最大，应使Q点正好在有效交流负载线的中点，即Vcm=VCC-VCE(sat)，Icm=ICQ-ICEO。若忽略VCE(sat），ICEO，则有

6、Vcm=VCC，Icm=ICQ，Pomax=1/2VCCICQ，ηcmax=50%。当Q点选定后，在充分激励情况下，仅有一个交流负载值，能输出最大信号功率，其交流负载线的中点必定通过Q点。vCEmax=2VCC

7、C2。负载RL的电流iL=iE1-iE2,为完整的正弦波。工作原理假设T1和T2完全配对，ICEO和VBE(ON)均为零。管子导通时，交流负载为RL，交流负载线为从电源出发，斜率为-1/RL的直线。管子截止时交流负载线为与横轴重合的水平线。性能分析输入为正弦信号的推挽式乙类功放，在最大不失真条件下两管轮流导通，集电极电流在信号的不同半周为正弦波，另半周为零。通过负载RL的电流iL＝ic1-ic2=