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第 5 章 功 率 放 大 电 路

第 5 章 功 率 放 大 电 路. 5.1 功率放大电路的几个问题 5.2 几种常见的功率放大电路 5.3 D 类功率放大电路简介 5.4 集成功率放大器及其应用. 5.1 功率放大电路的几个问题. 5.1.1 功率放大电路的特点及主要技术指标 (1) 输出功率要足够大 最大输出功率 P OM 是指在正弦输入信号下，输出波形不超过规定的非线性失真指标时，放大电路最大输出电压和最大输出电流有效值的乘积。. （ 2 ）效率要高 （ 3 ）尽量减小非线性失真 （ 4 ）分析估算采用图解法

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第 5 章 功 率 放 大 电 路

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Presentation Transcript

  1. 第5章 功 率 放 大 电 路 • 5.1 功率放大电路的几个问题 • 5.2 几种常见的功率放大电路 • 5.3 D类功率放大电路简介 • 5.4 集成功率放大器及其应用

  2. 5.1 功率放大电路的几个问题 • 5.1.1 功率放大电路的特点及主要技术指标 • (1) 输出功率要足够大 • 最大输出功率POM是指在正弦输入信号下，输出波形不超过规定的非线性失真指标时，放大电路最大输出电压和最大输出电流有效值的乘积。

  3. （2）效率要高 • （3）尽量减小非线性失真 • （4）分析估算采用图解法 • （5）功放中晶体管常工作在极限状态

  4. 5.1.2 功率放大电路工作状态的分类 • 功率放大电路按其晶体管导通时间的不同，可分为甲类、乙类、甲乙类和丙类等。 • 四类功放的工作状态示意图如图5.1所示。

  5. 图5.1 四类功率放大电路工作状态示意图

  6. 5.2 几种常见的功率放大电路 • 5.2.1 OCL乙类互补对称功率放大电路 • 1.电路组成和工作原理 • VT1、VT2分别为NPN型和PNP型晶体管，要求VT1和VT2管特性对称，并且正负电源对称。

  7. 图5.2 OCL乙类互补对称功率放大电路

  8. 电路在静态时管子不取电流，而在有信号时，VT1和VT2轮流导电，交替工作，使流过负载RL的电流为一完整的正弦信号。由于两个不同极性的管子互补对方的不足，工作性能对称，所以这种电路通常称为互补对称式功率放大电路。  

  9. 图5.3 电压和电流波形图

  10. 2.性能指标估算   • OCL乙类互补对称功率放大电路的图解分析如图5.4所示。

  11. 图5.4 OCL乙类互补对称功率放大电路的图解分析

  12. （1）输出功率Po • （2）效率η • （3）单管最大平均管耗PT1max

  13. 3.选管原则 • （1）每只晶体管的最大允许管耗（或集电极功率损耗）PCM必须大于PT1max=0.2Pomax； • （2）考虑到当T2接近饱和导通时，忽略饱和压降，此时VT1管的uCE1具有最大值，且等于2UCC。因此，应选用UCEO>2UCC的管子。 • （3）通过晶体管的最大集电极电流约为UCC/RL，所选晶体管的ICM一般不宜低于此值。

  14. 5.2.2 OCL甲乙类互补对称功率放大电路 • 在输入电压较小时，存在一小段死区，此段输出电压与输入电压不存在线性关系，产生了失真。由于这种失真出现在通过零值处，故称为交越失真。交越失真波形如图5.5所示。

  15. 图5.5 互补对称功率放大电路的交越失真

  16. 为减小交越失真，改善输出波形，通常设法使晶体管在静态时有一个较小的基极电流，以避免当ui幅度较小时两个晶体管同时截止。如图5.6所示。

  17. 图5.6 典型OCL甲乙类互补对称功放电路

  18. 由图5.7还可以看出，此时每管的导通时间略大于半个周期，而小于一个周期，故这种电路称为OCL甲乙类互补对称功率放大电路。

  19. 图5.7 OCL甲乙类互补对称功放电路波形图

  20. 5.2.3 OTL甲乙类互补对称功率放大电路 • 无输出变压器电路、OTL(OutputTransformerLess)电路。 • OTL功放的工作原理与OCL功放相同。只要把图5.4中Q点的横坐标改为UCC/2，并用UCC/2取代OCL功放有关公式中的UCC，就可以估算OTL功放的各类指标。  

  21. 图5.8 典型OTL甲乙类互补对称功率放大电路

  22. 5.2.4 采用复合管的互补功率放大电路 • 由复合管组成的互补功率放大电路如图5.9所示。图中，要求VT3和VT4既要互补又要对称，对于NPN型和PNP型两种大功率管来说，一般比较难以实现。

  23. 图5.9 复合管互补对称电路

  24. 为此，最好选VT3和VT4是同一型号的管子，通过复合管的接法来实现互补，这样组成的电路称为准互补电路，如图5.10所示。为此，最好选VT3和VT4是同一型号的管子，通过复合管的接法来实现互补，这样组成的电路称为准互补电路，如图5.10所示。

  25. 图5.10 准互补对称电路

  26. 5.3 D类功率放大电路简介 • 晶体管D类功率放大电路由两个晶体管组成，它们轮流导电来完成功率放大任务。控制晶体管工作于开关状态的激励电压波形可以是正弦波，也可以是方波。晶体管D类功率放大电路有两种类型的电路：一种是电流开关型；另一种是电压开关型。它们的典型电路分别如图5.11、5.12所示。

  27. 图5.11 电流开关型

  28. 图5.12 电压开关型

  29. 在电流开关型电路中，两管推挽工作，电源UCC通过大电感L′供给一个恒定电流ICC。两管轮流导电（饱和），因而回路电流方向也随之轮流改变。在电流开关型电路中，两管推挽工作，电源UCC通过大电感L′供给一个恒定电流ICC。两管轮流导电（饱和），因而回路电流方向也随之轮流改变。 • 在电压开关型电路中，两管是与电源电压UCC串联的。

  30. 5.4 集成功率放大器及其应用 • 集成功放的种类很多，从用途划分，有通用型功放和专用型功放。从芯片内部的构成划分，有单通道功放和双通道功放。从输出功率划分，有小功率功放和大功率功放等。

  31. 1.LM386内部电路 • LM386电路简单，通用性强，是目前应用较广的一种小功率集成功放。它具有电源电压范围宽、功耗低、频带宽等优点，输出功率0.3~0.7W，最大可达2W。 • LM386的内部电路原理图如图5.13所示，图5.14所示是其引脚排列图，封装形式为双列直插。

  32. 图5.13 LM386内部电路原理图

  33. 图5.14 LM386引脚排列图

  34. 2.LM386的典型应用电路 • 图5.15所示为LM386的典型应用电路。

  35. 图5.15 LM386典型应用电路

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