第七章-低频功率放大电路课件.ppt

1、例：例：扩音系统扩音系统实际负载实际负载什么是功率放大器？什么是功率放大器？在电子系统中，模拟信号被放大后，在电子系统中，模拟信号被放大后，往往要去推动一个实际的负载。如使扬声器发声、继电器动往往要去推动一个实际的负载。如使扬声器发声、继电器动作、作、仪表指针偏转等。推动一个实际负载需要的功率很大。仪表指针偏转等。推动一个实际负载需要的功率很大。能输出较大功率的放大器称为功率放大器能输出较大功率的放大器称为功率放大器7.1 7.1 概述概述功功率率放放大大电电压压放放大大信信号号提提取取一一.功放电路的特点功放电路的特点（2）功放电路中电流、电压要求都比较大，必须功放电路中电流、电压要求都比较

2、大，必须注意电路参数不能超过晶体管的极限值注意电路参数不能超过晶体管的极限值:ICM 、UCEM 、PCM。ICMPCMUCEM（1）输出功率输出功率Po尽可能大尽可能大Icuce(3)电流、电压信号比较大，必须注意防止波形失真。电流、电压信号比较大，必须注意防止波形失真。(4)电源提供的能量应尽可能多地转换给负载，尽量电源提供的能量应尽可能多地转换给负载，尽量减少晶体管及线路上的损失。即注意提高电路的减少晶体管及线路上的损失。即注意提高电路的效率（效率（）。）。Po:负载上得到的交流信号功率。负载上得到的交流信号功率。PE：电源提供的直流功率。电源提供的直流功率。%100EOPP（5）功放管

3、散热和保护问题）功放管散热和保护问题二二.甲类功率放大器分析甲类功率放大器分析1.三极管的静态功耗：三极管的静态功耗：若若CCCEQVU21的静态功耗相等的静态功耗相等三极管和负载电阻三极管和负载电阻LRCQCEQTIUP CQCCEIVP 电源提供的平均功耗：电源提供的平均功耗：CQCCRLTIVPP21则则+uVCCLRb1RiIcuceQuceQIcQ2.动态功耗动态功耗（当输入信号（当输入信号Ui时）时）输出功率输出功率:omomomom2122IUIUP o 要想要想PO大，就要大，就要使功率三角形的面积使功率三角形的面积大，即必须使大，即必须使Vom 和和Iom 都要大。都要大。最

4、大输出功率最大输出功率:CQCComIVP )21(21MNUomIom功率三角形功率三角形iCuCEQUCEQICQVCC电源提供的功率电源提供的功率CQCCCmCQCCCCCEIVtdtIIVtdiVP )sin(21)(212020此电路的最高效率此电路的最高效率25.0 EomPP 甲类功率放大器存在的缺点：甲类功率放大器存在的缺点：输出功率小输出功率小 静态功率大，效率低静态功率大，效率低三三.BJT的几种工作状态的几种工作状态甲类：甲类：Q点适中，在正弦信号的点适中，在正弦信号的整个周期内均有电流流过整个周期内均有电流流过BJT。甲乙类：甲乙类：介于两者之间，介于两者之间，导通角大

5、于导通角大于180动画演示动画演示iCuCEQ1UCEQICQVCCiCuCEQ3ICQVCC乙类：乙类：静态电流为静态电流为0，BJT只在只在正弦信号的半个周期内均导通。正弦信号的半个周期内均导通。iCuCEQ2ICQVCC一一.结构结构互补对称：互补对称：电路中采用两个晶体管：电路中采用两个晶体管：NPN、PNP各一个；各一个；两管特性一致。组成互两管特性一致。组成互补对称式射极输出器。补对称式射极输出器。7.2 乙类互补对称功率放大电路乙类互补对称功率放大电路uuVCCVCCoiLR二、工作原理二、工作原理（设（设ui为正弦波）为正弦波）ic1ic2 静态时：静态时：ui=0V ic1、

6、ic2均均=0（乙（乙类工作状态）类工作状态）uo=0V动态时：动态时：ui 0VT1截止，截止，T2导通导通ui 0VT1导通，导通，T2截止截止iL=ic1;iL=ic2T1、T2两个管子交替工作，在负载上得到完整的正弦波。两个管子交替工作，在负载上得到完整的正弦波。uuVCCVCCoiLR输入输出波形图输入输出波形图uiuououo 交越失真交越失真死区电压死区电压uuVCCVCCoiLR组合特性分析组合特性分析图解法图解法负载上的最大不失真电压为负载上的最大不失真电压为Uom=VCC-UCESuuVCCVCCoiLRiC1uCEiC2QVCCUCESUCESUom)oDCC2C1(21

7、PPPP )22(21Lom2LCComRURVU )4(omCCLomUVRU 令令02ddLomLCComC1 RURVUP CCom2VU则：则：时时管耗最大管耗最大，即：，即：L2CC2C1mRVP om2C1m2PP LCC2om21RVP om2.0P 每只管子最大管耗为每只管子最大管耗为 0.2Pom四四.选管原则选管原则PCM 0.2 PomU(BR)CEO 2VCCICM VCC/RLRLV1V2+VCC+ui+uo VEE三三.管耗管耗7.3 甲乙类互补对称功率放大电路甲乙类互补对称功率放大电路一、甲乙类双电源互补对称功率放大电路一、甲乙类双电源互补对称功率放大电路给给 V

8、1、V2 提提供静态电压供静态电压 tiC0 ICQ1ICQ2克服交越失真思路：克服交越失真思路：电路：电路：RLRV3V4V1V2+VCC+ui+uo VEEV5当当 ui=0 时，时，V1、V2 微导通。微导通。当当 ui 0(至至 )，V2 微导通微导通 充分导通充分导通 微导通；微导通；V1 微导通微导通 截止截止 微导通。微导通。二、功率和效率二、功率和效率RLV1V2+VCC+ui+uo VEE1.输出功率输出功率cmom21cm21om21cooIUIUIUP L2om21Lom221/RIRU 最大不失真输出电压、电流幅度：最大不失真输出电压、电流幅度：CE(sat)CComm

9、UVU LCCLommcmm/RVRUI 最大输出功率最大输出功率 omPL2CC)(21RV L2CE(sat)CC2)(RUV 最大输出功率最大输出功率L2L2CE(sat)CC212)(omRVRUVPCC 2.电源功率电源功率 cm0cmC1C1)(d sin21IttIiI PDC=IC1VCC+IC2VEE=2IC1VCC=2VCCUom/RL最大输出功率时：最大输出功率时：PDC=2V 2CC/RLPDC=2V 2CC/RL3.效率效率DCoPP ,/Lom221oRUP PDC=2VCCIcm/LcmCCom2 4RIVU 4CComVU%5.784max 实际约为实际约为 6

10、0%最大输出功率时：最大输出功率时：最大不失真输出功率最大不失真输出功率PomaxL2CCL2CESCComax22)(RVRUVP 1.输出功率输出功率PoL2omLomomooo222=RURUUIUP 三、分析计算三、分析计算uuVCCVCCoiLR一个管子的管耗一个管子的管耗)(d )(21=0LooCCT1tRuuVP 2.管耗管耗PT两管管耗两管管耗)d(sin)sin(210LomomCCtRtUtUV )4(12omomCCLUUVR T1T2=PP)4(22omomCCLUUVR uuVCCVCCoiLR3.电源供给的功率电源供给的功率PE ToE=PPPLomCC2RUV

11、当当时，CComVU 2L2CCEmRVP 4.效率效率 CComEo4=VUPP 时，时，CComVU%78.54max 最高效率最高效率 max+VCC-RLTT12D1D2R3R4CR1R2vIvoVE四.单电源互补对称电路电容C的值足够大。静态时 VE=0.5VCCvI正半周时通过T1向C充电，负半周时由C代替电源为T2提供能量7.4集成功率放大器集成功率放大器及其应用及其应用 7.4.1引言引言 7.4.2 LM386 集成功放及其应用集成功放及其应用一、组成：一、组成：前置级、中间级、输出级、偏置电路前置级、中间级、输出级、偏置电路二、特点：二、特点：输出功率大、效率高输出功率大、

12、效率高有过流、过压、过热保护有过流、过压、过热保护7.4.17.4.1概述概述7.4.1 LM386 集成功放及其应用集成功放及其应用1.典型应用参数：典型应用参数：直流电源：直流电源：4 12 V额定功率：额定功率：660 mW带带 宽：宽：300 kHz输入阻抗：输入阻抗：50 k 12348765引脚图引脚图2.内部电路内部电路1.8 开路时，开路时，Au=20(负反馈最强负反馈最强)1.8 交流短路交流短路 Au=200(负反馈最弱负反馈最弱)电压串电压串联负反联负反馈馈V1、V6：V3、V5：V2、V4：射级跟随器，高射级跟随器，高 Ri双端输入单端输出差分电路双端输入单端输出差分电

13、路恒流源负载恒流源负载V7 V12：功率放大电路功率放大电路V7 为驱动级为驱动级(I0 为恒流源负载为恒流源负载)V11、V12 用于消除交越失真用于消除交越失真V8、V10 构成构成 PNP 准互补对称准互补对称3.典型应用电路典型应用电路 LM3861234785RPC1C2C3C4C5C610 F36 k 10 F100 F220 F0.1 F8 10 .047 F+VCC6输出电容输出电容(OTL)频率补偿，抵消电频率补偿，抵消电 感高频的不良影响感高频的不良影响防止自激等防止自激等调节电压调节电压放大倍数放大倍数1功率放大器的特点：工作在大信号状态下，输出电压和输功率放大器的特点：

14、工作在大信号状态下，输出电压和输出电流都很大。要求在允许的失真条件下，尽可能提高输出功出电流都很大。要求在允许的失真条件下，尽可能提高输出功率和效率。率和效率。2为了提高效率，在功率放大器中，为了提高效率，在功率放大器中，BJT常工作在乙类和甲常工作在乙类和甲乙类状态下，并用互补对称结构使其基本不失真。这种功率放乙类状态下，并用互补对称结构使其基本不失真。这种功率放大器理论上的最大输出效率可以达到大器理论上的最大输出效率可以达到78.5。3互补对称功率放大器的几种主要结构：互补对称功率放大器的几种主要结构：4随着半导体工艺、技术的不断发展，输出功率几十瓦以上随着半导体工艺、技术的不断发展，输出功率几十瓦以上的集成放大器已经得到了广泛的应用。功率的集成放大器已经得到了广泛的应用。功率VMOS管的出现，管的出现，也给功率放大器的发展带来了新的生机。也给功率放大器的发展带来了新的生机。本章小结本章小结