1、5.1 5.1 功率放大电路概述功率放大电路概述 5.2 5.2 乙类互补对称功率放大电路乙类互补对称功率放大电路 5.3 5.3 集成功率放大器集成功率放大器5.4 5.4 功率管功率管和功率器件和功率器件的安全使用的安全使用1.了解低频功率放大电路特点，理解交越失真产生的原因、消除方法。2.熟悉互补对称功率放大电路的组成、工作原理、特点及应用，了解OCL、OTL区别及应用，会估算输出功率，会估算功放管主要参数。3.理解复合管组成原则，会判别复合管的管型。4.了解常用集成功率放大器（LM386、TDA2030等）性能特点及使用方法，会估算集成功放电路闭环增益。5.选学BTL电路原理。6.了解
2、功率放大管二次击穿和热致击穿现象、功率管及功率器件保护措施。在我们平时使用的许多电子产品中如电视机、组合音响、收音机以及手机等，里面都有功率放大电路。功率放大电路对信号进行功率放大，提高信号的驱动能力。功率放大电路一般可分为分立元件功放和集成功放两种。有源音箱是指带有功率放大器的音箱，如多媒体电脑音箱、有源超重低音箱，以及一些新型的家庭影院有源音箱等，是我们在日常生活中接触较多的一种电子产品。图5.0.1所示是漫步者R201T型2.1声道多媒体有源音箱，在配合计算机使用时，通过电缆线与计算机声卡的音频输出端相连，它对计算机声卡送来的音频信号进行功率放大，推动扬声器发出声音。取出箱内的功放电路板
3、，如图5.0.2所示，可以发现其中的集成功率放大器芯片。图5.0.1 有源音箱外观 图5.0.2 内部功放电路板 5.1 功率放大电路概述功率放大电路概述 能够向负载提供足够信号功率的放大电路称为功率放大电路（Power amplifier），简称功放。5.1.1 功率放大电路特点和要求功率放大电路特点和要求 一、功率放大电路的特点一、功率放大电路的特点 从能量控制的观点来看，功率放大电路与电压放大电路都属于能量转换电路，均将电源的直流功率转换成被放大信号的交流功率。两种电路的比较如下表所示：二、对功率放大电路的要求二、对功率放大电路的要求1、应有足够大的输出功率。2、效率要尽可能的高。3、非
4、线性失真要小。4、功率管要采取散热、过压、过流保护等保护措施。5.1.2 功率放大电路的分类功率放大电路的分类1、按静态工作点分类：、按静态工作点分类：图.1.1 各类功率放大电路的静态工作点及其波形（a）工作点位置（b）甲类波形（c）甲乙类波形（d）乙类波形 2、按信号频率分类、按信号频率分类(1)低频 本章讨论(2)高频 高频电路中讨论 5.1.3 低频功率放大电路的主要技术指标低频功率放大电路的主要技术指标 Iom表示输出电流振幅，Uom表示输出电压振幅。omomomomom212121UIUIP 1最大输出功率最大输出功率Pom 输出功率Po等于输出电压与输出电流的有效值乘积，即 最大
5、输出功率Pom是在电路参数确定的情况下，负载上可能获得的最大交流功率。2效率效率 PPVo 就是负载上得到的有用信号功率Po与电源供给的直流功率PV之比，即 3非线性失真系数非线性失真系数THD 式中，Im1、Im2、Im3和Um1、Um2、Um3分别表示输出电流和输出电压中的基波分量和各次谐波分量的振幅。UUUIIITHD2m32m2m12m32m2m111THD用来衡量非线性失真的程度，即：1.乙类功放的效率比甲类功放高，为什么？2.由图5.1.1（d）可知，乙类功放管在一个周期中有半个周期截止，会造成很大的失真，实际应用中可以采取什么措施来减小失真？3.对功放电路有哪些要求？5.2 乙类
6、互补对称功率放大电路乙类互补对称功率放大电路 功率放大器早期采用变压器耦合输出，可实现阻抗匹配，但体积大、传输损耗大，在实际中已使用不多。目前大量应用的是无变压器的乙类互补对称功率放大电路。按电源供给的不同，分为双电源互补对称功放电路和单电源互补对称功放电路。5.2.1 OCL电路电路 一、基本电路及其工作原理一、基本电路及其工作原理 双电源互补对称电路又称无输出电容的功放电路，简称OCL电路，其原理电路如图5.2.1（a）所示。图中V1、V2为导电类型互补（NPN、PNP）且性能参数完全相同的功放管。两管均接成射极输出电路以增强带负载能力。为什么射极输出电路具有带负载能力强的特点？5.2.1
7、 OCL电路电路 图5.2.1 OCL基本原理电路（a）基本原理电路（b）输入信号波形（c）输出信号波形 1、静态分析 静态时两管零偏而截止,故静态电流为零，又由于两管特性对称，故两管输出端的静态电压为零。2、动态工作情况 电路输入如图5.2.1（b）所示的正弦信号。(1)在ui正半周期间，V1发射结正偏而导通，V2发射结反偏而截止。(2)在ui负半周期间，V1发射结反偏截止，V2发射结正偏导通。V1、V2两管分别在正、负半周轮流工作，使负载RL获得一个完整的正弦波信号电压，如图5.2.1（c）所示。OCL电路的输出电压uo虽未被放大，但由于ioie（1）ib，因此具有功率放大作用。这种电路的
8、优点是省去了输出耦合电容，使系统的低频响应更好；缺点是必须用双电源供电，增加了电源的复杂性。此外，电路连成射极输出器的形式，使放大器的输入电阻高，输出电阻很低，解决了负载电阻和放大电路输出电阻之间的配合问题。二、电路性能参数计算二、电路性能参数计算当输入信号足够大时，Ucem=VCCUCE(sat)VCC，则 RUUIPL2cemcemcmo2121L2CCLsat)(CECC2L2cemom212121RVRUVRUP）（1最大输出功率最大输出功率Pom由图可见，IomIcm，UomUcem，得 2直流电源供给功率直流电源供给功率PV LcemCCcmCCCCavEEavCCavV222RU
9、VIVVIVIVIP 根据富氏级数分解，周期性半波电流的平均值IavIcm/，因此正负电源供给的直流功率 3管耗管耗PC ）（）（41212cemcemCCLoVC1UUVRPPP (2)输出最大功率时的管耗输出最大功率时的管耗Pc1(UcemVcc)Pc1(Ucem)0.137Pom。(3)最大管耗最大管耗当 Ucem=时出现最大管耗，且为Pcm10.2Pom。CC2V (1)平均管耗平均管耗 由于V1、V2各导通半个周期，且两管对称，故两管的管耗相同，每只管子的平均管耗为 4效率效率CCcemVo4VUPP当电路输出最大功率时，UcemVCC，5.784m 四、功放管的选择四、功放管的选择
10、omcm1CM20P.PPCC(BR)CEO2VULCCCMRVI功放管的极限参数有PCM、ICM、U（BR）CEO，应满足下列条件 1、功放管集电极的最大允许功耗2、功放管的最大耐压U（BR）CEO 当一只管子饱和导通时，另一只管子承受的最大反向电压为2VCC。故 3、功放管的最大集电极电流 为减小失真，在2只功放管配对选择的时候，对电流放大系数这个性能参数有什么要求？例5.2.1 OCL电路的VCC Vcc20V，负载RL8，功放管如何选择？解：（1）最大输出功率 W25W82021212L2CComRVPW5W252.02.0omCMPP（2）（3）V40V2022CC(BR)CEO V
11、UA5.2A820LCCCMRVI 五、交越失真与五、交越失真与OCL实用电路实用电路图 5.2.2 交越失真波形 乙类放大电路静态IC为零，效率高。但只有当信号电压大于导通电压时，管子才能导通。因此，当信号电压小于导通电压时，就没有电压输出。因此，信号在过零点附近，其波形会出现失真，称为交越失真，如图5.2.2所示。图5.2.3 甲乙类互补对称功放电路 为了消除交越失真，应为两功放管提供一定的偏置，一般采用如图5.2.3所示电路。其中，V3组成电压放大级，Rc为其集电极负载电阻，VD1、VD2正偏导通，和RP一起为V1、V2提供偏压，使V1、V2在静态时处于微导通状态，即处于甲乙类工作状态。
12、此外，VD1、VD2还有温度补偿作用，使V1、V2管的静态电流基本不随温度的变化而变化。电路装配注意事项电路装配注意事项 在图5.2.3的电路中，若RP、VD1、VD2中任一元件虚焊，则从+VCC经Rc，V1管发射结、V2管发射结、V3集电极-发射极、Re到Vcc形成一个通路，有较大的基极电流IB1和IB2流过，从而导致V1、V2管因功耗过大而损坏。故常在输出回路中串接熔断器以保护功放管和负载。图5.2.3中，VD1、VD2的温度补偿作用是如何实现的？例.5.2.2 甲乙类互补对称功放电路如图5.2.3所示，VCC12V，RL35，两个管子的UCE(sat)2V，试求（1）最大不失真输出功率；
13、（2）电源供给的功率；（3）最大输出功率时的效率。W43.121LCE(sat)CC2omRUVP）（W2.22Lsat)(CECCCCRUVVP）（V654CCCE(sat)CCmVUV解：5.2.2 OTL电路电路图5.2.4 OTL电路 1、OCL电路线路简单、效率高，但要采用双电源供电，给使用和维修带来不便。2、采用单电源供电的互补对称电路，称为无输出变压器（Output transformerless）的功放电路，简称OTL电路，如图5.2.4所示。其特点是在输出端负载支路中串接了一个大容量电容C2。一、一、电路组成及工作原理电路组成及工作原理 1电路组成 V3组成电压放大级，Rc1
14、为其集电极负载，V3的偏置由输出A点电压通过RP和R1提供，组成电压并联直流负反馈组态，稳定静态工作点。VD1、VD2为二极管偏置电路，为V1、V2提供偏置电压。V1、V2组成互补对称电路。2 C2的作用 C2容量很大，满足RLC2T（信号周期），有信号输入时，电容两端电压基本不变，可视为一恒定值VCC/2。该电路就是利用大电容的储能作用，来充当另一组电源Vcc。此外，C2还有隔直作用。3工作原理工作原理 该电路工作原理与OCL电路相似。(1)当ui0，V1正偏导通，V2反偏截止。经V1放大后的电流经C2送给负载RL，且对C2充电，RL上获得正半周电压。(2)当ui0，V1反偏截止，V2正偏导
15、通，C2放电，经V2放大的电流由该管集电极经RL和C2流回发射极，负载RL上获得负半周电压。(3)输出电压uo的最大幅值约为VCC/2。二、电路性能参数计算 OTL电路与OCL电路相比，每个管子实际工作电源电压不是VCC，而是VCC/2，故计算OTL电路的主要性能指标时，将OCL电路计算公式中的参数VCC全部改为VCC/2即可。二极管的基本特性是单向导电性。在图5.2.4中，负半周信号由V3倒相放大后从V3集电极送至V1的基极，经V1电流放大后输出，信号似乎是逆向通过VD1、VD2这两个二极管。如何理解这个过程？OTL电路采用单电源供电，输出通过大容量的耦合电容与负载连接，结构简单，使用方便。
16、但由于大电容的存在，使其频率响应变差，并且不利于电路的集成化。5.2.3 复合管在互补对称功率放大电路中的应用复合管在互补对称功率放大电路中的应用 一、复合管一、复合管 输出功率较大的电路，应采用较大功率的功率管。但大功率管的电流放大系数往往较小，且选用特性一致的互补管也比较困难。故在实际应用中，用复合管（Darlington connection）来解决这两个问题。复合管是指用两只或多只三极管按一定规律进行组合，等效成一只三极管，复合管又称达林顿管。复合管的组合方式如图5.2.5所示。图5.2.5 复合管的组合方式（a）NPN管 （b）PNP管 （c）PNP管 （d）NPN管 复合管具有如下
17、特点：（1）复合管的导电类型取决于前一只管子：即iB向管内流者等效为NPN管,如图5.2.5中的a、d所示。iB向管外流者等效为PNP管，如图5.2.5 b、c所示。（2）复合管的电流放大系数12。（3）组成复合管的各管各极电流应满足电流一致性原则，即串接点处电流方向一致，并接点处保证总电流为两管输出电流之和。采用复合管的采用复合管的OTL实用电路实用电路图5.2.6 采用复合管组成的OTL电路 1电路组成 图5.2.6为采用复合管组成的OTL功率放大器，这种电路又称为准互补对称（Quasi complementary circuit）功率放大器。其中，V1组成激励级，它的基极偏压取自于中点电
18、位VCC。RP1引入交直流电压并联负反馈。V2、V4复合成NPN管，V3、V5复合成PNP管。2放大原理 当V1集电极输出正半周信号电压时，V2、V4导通，V3、V5截止，被放大的正半周信号电流经C送到负载RL上，形成正半周输出电压，同时，C上被充上VCC/2的电压。当V1集电极输出负半周信号电压时，V2、V4截止，V3、V5导通，此时，电源VCC不供电，由C放电提供V3、V5工作所需直流功率，在负载上形成负半周输出电压。它与正半周输出电压合成一个完整的正弦波形。3自举电路原理及作用 电路中的C2、R9组成具有升压功能的“自举电路”（Bootstrapping circuit）。不接C2时，信
19、号越强，V2、V4导通越充分，K点电位上升越多，将使V2、V4的正偏压UBE减小，输出电流也减小，限制了输出功率的提高。在电路中加入C2后，其两端被充上一定电压值。由于C2容量大，充放电时间常数大，其两端电压可视为基本不变。当正半周信号通过V2，V4使K点电位上升时，G点电位跟着升高，UG=UK+UC2，UG可高于VCC，使V2、V4基极电位升高，保证了V2，V4的大电流输出，提高了输出功率。R9为隔离电阻，防止输出信号经电容C2短路到地。这种因C2的作用使G点电位随K点电位升高而上升的方式叫“自举”。具有自举功能的电路叫自举电路。C2、R9组成具有升压功能的“自举电路”的奥妙之处在于利用电容
20、器上的电压不能突变的性能，抬高电位，从而改善电路性能。我们已见过多处利用电容器特性来改善电路性能的例子，今后工作中可借鉴应用。5.2.4 BTL电路电路 BTL(Balanced transformerless)电路又称为桥式功率放大器。基本电路如图5.2.7所示。图5.2.7 BTL基本电路 BTL电路由两组对称的OTL或OCL电路组成，可用单电源或双电源供电，扬声器直接连接在两个功放对的输出端。BTL电路的优点有不用变压器和大电容，输出功率大；缺点是所用管子数量多，很难做到管子特性理想对称，且管子总损耗大。扬声器两端都不接地，也给检修工作带来不便。1.为什么OTL电路输出电压uo的最大幅值
21、约为VCC/2？2.采用复合管可以较好解决乙类功放管的配对问题，为什么？5.3 集成功率放大器集成功率放大器 集成功率放大器是在集成运放基础上发展起来的，其内部电路与集成运放相似。但是，由于其安全、高效、大功率和低失真的要求，使得它与集成运放又有很大的不同。电路内部多施加深度负反馈。集成功率放大器广泛应用于收录机、电视机、开关功率电路、伺服放大电路中，输出功率由几百毫瓦到几十瓦。除单片集成功放电路外，还有集成功率驱动器，它与外配的大功率管及少量阻容元件构成大功率放大电路，有的集成电路本身包含两个功率放大器，称为双声道功放。现以LM386、TDA2030等单片集成音频功率放大器为例，介绍其主要参
22、数和典型应用电路。5.3.1 LM386集成功率放大器及其应用集成功率放大器及其应用 图5.3.1 LM386外形与管脚排列（a)外形图 （b)管脚排列图 一、外形、管脚排列一、外形、管脚排列 LM 386是一种低电压通用型音频集成功率放大器，广泛应用于收音机、对讲机和信号发生器中；LM 386的外形与管脚图如图5.3.1所示，它采用8脚双列直插式塑料封装。LM386有两个信号输入端，2脚为反相输入端，3脚为同相输入端；每个输入端的输入阻抗均为50 k，而且输入端对地的直流电位接近于零，即使输入端对地短路，输出端直流电平也不会产生大的偏离。*LM386的内部原理电路如下图所示。的内部原理电路如
23、下图所示。二、主要性能参数二、主要性能参数LM386系列集成功放共有5种型号的芯片，主要性能参数见表5.3.1。三、三、LM386应用应用 所以，当、脚外接不同阻值电阻时，Au的调节范围为20200（2646dB）。1.LM386组成功放电路电压放大倍数估算 引脚、脚间开路，Au=20；当引脚、之间对交流信号相当于短路时，Au=200。引脚、脚间外接电阻R，单位为，则电压增益由下式估算 三、三、LM386应用应用 图5.3.2 LM386应用电路 用LM386组成的OTL功放电路如图5.3.2所示，信号从3脚同相输入端输入，从5脚经耦合电容(220F)输出。三、三、LM386应用应用 图5.3
24、.2中，脚所接容量为20F的电容C2为去耦滤波电容。脚与脚所接电容C1、电阻R用于调节电路的闭环电压增益，电容取值为10F，电阻R在020k范围内取值。改变电阻值，可使集成功放的电压放大倍数在21200之间变化。R值越小，电压增益越大。当需要高增益时，可取R0，只将一只10F电容接在脚与脚之间即可。输出脚所接电阻R3和电容C3，用来改善音质，同时防止电路自激，有时也可省去不用。该电路如用作收音机的功放电路，输入端接收音机检波电路的输出端即可。5.3.3 TDA20305.3.3 TDA2030集成功率放大器及其应用集成功率放大器及其应用 一、一、TDA2030集成功放主要性能参数及引脚排列集成
25、功放主要性能参数及引脚排列 TDA2030采用TO-220封装，具有引脚数少、外接元件少的优点。它的电气性能稳定、可靠，适应长时间连续工作，且芯片内部具有过载保护和热切断保护电路。该芯片适用于高保真立体扩音装置中的音频功率放大器。TDA2030引脚排列如图5.3.3所示。图5.3.3 TDA2030引脚排列 TDA2030主要技术指标见表5.3.2。TDA2030A是TDA2030的改进型，器件外形和应用电路与TDA2030相同，但其电源电压范围为6V22V，在电源电压为16V、负载RL4时，输出功率可达18W。引脚排列与TDA2030相同。TDA2040也是一款采用TO-220封装的音频甲乙
26、类功放，具有输出电流大、失真小的特点。其最大输出电流为4A，电源电压范围为2.5V20V。在电源电压为16V、负载RL4时，输出功率可达22W。引脚排列与TDA2030相同。二、二、TDA2030实用电路实用电路 TDA2030接成OCL（双电源）典型应用电路如图5.3.4所示。图5.3.4 TDA2030双电源典型应用电路 图中R3、R2、C2使TDA2030接成交流电压串联负反馈电路。闭环增益由下式估算 231RRAuf C5、C6为电源低频去耦电容，C3、C4为电源高频去耦电容。R4与C7组成阻容吸收网络，用以避免电感性负载产生过电压击穿芯片内功率管。为防止输出电压过大，可在输出端脚与正
27、、负电源接一反偏二极管组成输出电压限幅电路。估算图5.3.4所示电路电压放大倍数。TDA2030接成OTL（单电源）典型应用电路如图5.3.5所示。图5.3.5 TDA2030单电源典型应用电路 图中，R1与R2组成集成电路单电源供电的直流偏置电路，使 OUUU R3是为提高功放电路的交流输入电阻而设置，本电路的Ri=R3=22k。其余元件的作用与图5.3.6相对应元件作用相同。图5.3.5所示电路电压放大倍数估算公式与图5.3.4所示电路电压放大倍数估算公式一样吗？图5.3.5所示电路输入电阻为多大？5.3.5 集成功放使用注意事项集成功放使用注意事项 为全面发挥集成功放的功能，确保集成功放
28、安全可靠地工作，在实际应用中应注意以下问题。1.合理选择品种和型号 集成功放型号繁多，各型号性能参数和使用条件各不相同，要合理选用。选用主要依据电路性能指标对功放级的要求，所选器件主要性能指标均能满足设计要求，且在任何情况下，集成功放瞬时工作参数均不会超过极限参数，并留有裕量。否则，可能造成器件失效或电路性能变差，形成隐患，缩短使用寿命。实际工作中解决这一问题的根本办法是查阅厂家产品说明书或手册，采用其中推荐的工作条件。厂家所推荐的工作条件既能保障器件安全工作，又能使电路具有全面的、良好的综合性能。2.按规定选用负载 集成功放应在规定负载条件下工作，切勿随意加重负载，严禁输出短路。负载加重是指
29、负载电阻增大？还是指输出电流增大？3.合理装配、布线 功放电路处于大信号工作状态，在进行装配(PCB)设计时，元器件分布及排线不合理，极易产生自激振荡或放大器工作不稳定，严重时甚至无法正常工作。功放电路输入一般为小信号，输出为大信号，装配(PCB)设计时，尽量把大信号线与小信号线分开，然后两信号线一点接地；地线、电源线、输出线间的间隔应尽大；尽量避免形成闭环电源线和闭环地线；各接地线应尽量粗短，就近接地，总接地点尽量靠近负载的接地点。4.合理选用散热装置 按厂家产品说明书或手册要求，合理选用散热装置。1.在实际选用集成功率放大器时，要注意那些问题？2.LM386引脚1和8之间外接RC串联电路起
30、什么作用？若引脚1和8之间开路，LM386组成成功放电路能否正常工作？3.TDA2030引脚2和4之间外接.RC串联电路起什么作用？若引脚2和4之间开路，TDA2030组成成功放电路能否正常工作？为什么？4 上网寻找并下载一份PDF格式的集成功放TDA2030A的器件文档，该器件的主要性能参数与表5.3.2 所示TDA2030主要技术指标有何区别？5.4 功放管和功率器件的安全使用功放管和功率器件的安全使用 在功放电路中功放管是在接近极限参数的、高电压状态下工作的功率管，由于设计不当或使用条件的变化而易损坏。因此，在功率放大实用电路中，应采用保护措施以保证功放管的安全运行。5.4.1 功放管的
31、二次击穿及其保护功放管的二次击穿及其保护 如1.3节所述，当三极管集电结上的反偏电压过大时，三极管将被击穿，这时集电极电流迅速增大，出现一次击穿，且IB越大击穿电压越低，称为“一次击穿”。如图5.4.1a中曲线AB段所示，A点就是一次击穿点。这时只要外电路限制击穿后的电流，使管子的功耗不超过额定值，就不会造成管子的损坏，因此一次击穿是可逆的。图5.4.1 二次击穿及安全工作区 （a）二次击穿现象 （b）考虑二次击穿后的安全工作区 三极管一次击穿后集电极电流会骤然增大，若电流不加限制，则它的工作点增大到临界点(如图5.4.1中B点)时，三极管的工作点以毫秒乃至微秒级高速移向C点，这时三极管的管压
32、降uCE突然减小，电流iC急剧增大。如图中的BD段，称之为二次击穿(Secondary breakdown)。二次击穿点B随iB的不同而改变，通常把这些点连起来的曲线叫二次击穿临界线简称S/B曲线，如图5.4.1b中所画。产生二次击穿的原因较复杂，它是一种与电流、电压、功率和结温（Junction temperature）都有关系的效应。一般认为，由于制造工艺的缺陷，使流过管内结面的电流不均匀，造成结局部高温(称为热斑)而产生局部的热击穿，出现三极管尚未发烫就损坏的现象。二次击穿是不可逆的，经二次击穿后，性能明显下降，甚至造成永久性损坏。考虑到二次击穿后，功放管的安全工作范围将变小，它除了受I
33、CM、PCM和U(BR)CEO的限制外，还要受二次击穿临界线的限制，其安全工作区如图5.4.1b所示。为了保证功放管安全工作，应注意在设计电路时，要使功放管工作在安全区域内，而且还应留有一定的余量；要有良好的散热条件，功放管的结温不可过高；避免突然加强信号和负载突然短路，也要避免管子突然截止和负载突然开路；要消除电路中的寄生振荡，少用电抗元件，适当引入负反馈；在电路中采用过流、过压和过热等保护措施等。5.4.2 5.4.2 功放管和功率器件的散热功放管和功率器件的散热 功放管损坏的重要原因是其实际功率超过额定功耗PcM。三极管的耗散功率取决于内部的PN结（主要是集电结）温度Tj，当Tj超过手册
34、中规定的最高允许结温TjM时，集电极电流将急剧增大而使管子损坏，这种现象称为“热致击穿”（Thermorunaway）或“热崩”。硅管的允许结温值为120180oC，锗管允许结温为85oC左右。散热条件越好，对于相同结温下所允许的管耗就越大，使功放电路有较大功率输出而不损坏管子。为了在相同散热面积下减小散热器所占空间，可采用如图5.4.2ac所示的几种常用散热器，分别为齿轮形、指状形和翼形，所加散热器面积大小的要求，可参考大功率管产品手册上规定尺寸。除上述散热器商品外，还可用铝板自制平板散热器。图5.4.2 散热器的几种形状（a）齿轮形 （b）指状形 （c）翼形 5.4.2 5.4.2 功放管
35、和功率器件的散热功放管和功率器件的散热 功率放大电路工作时，如果功放管散热器(或无散热器时的管壳)上的温度较高，如烫手，易引起功率管的损坏，这时应立即分析检查。如果原属于正常使用功放电路，功率管突然发热，应检查和排除电路中的故障。如果属于新设计功放电路，在调试时功率管有发烫现象，这时除了需要调整电路参数或排除故障外，还应检查设计是否合理、管子选型和散热条件是否存在问题。漫步者（Edifier）R201T的第二代R201T有源音箱是一款普及型2.1音箱，由一只低音炮音箱辅以一对小卫星音箱组成，输出功率可达20W。音箱采用MDF优质中密度木质低音炮结构，低音炮单元采用5英寸4防磁型扬声器，低频强劲
36、；中高音单元采用3英寸4防磁型扬声器，高音亮丽，中音甜美。此款有源音箱采用双12V、840mA的电源变压器，音频信号输入接口为立体声RCA线路输入，线路输入阻抗为5k，主音量和低音音量分别由旋钮调整。主电路使用1块RC4558C集成运放、2块UTC2030集成功放和1块TDA2030A集成功放。主电路板和电源变压器都安装在低音音箱里，接驳件与控制件装在低音箱的面板（也就是功率放大器的散热器铝板）上，控制方便。根据实物测绘获得该音箱的内部电路图如图5.0.3所示。漫步者漫步者R201T有源音箱电路分析有源音箱电路分析 漫步者漫步者R201T有源音箱电路分析有源音箱电路分析 图5.0.3 有源音箱
37、电路图 电路主要分为电源电路、卫星箱功放电路和超重低音电路三部分。一、电源电路一、电源电路 220V交流市电经过开关S和保险管F后进入电源变压器T的初级，变压器的次级输出双12V交流电压送入由整流二极管VD1VD4组成的桥式整流电路，经过桥式整流和电容C14、C15的滤波后，输出的空载电压约为16V，即图中Vcc为16V，Vcc为16V，为一块集成运放芯片（RC4558C，该双运放构成低音前置放大和低通滤波器电路）和三块集成功放芯片（UTC2030和TDA2030A）提供工作电压。该电源电路比较简单，没有加入常用的能稳定输出电压的稳压电路。漫步者漫步者R201T有源音箱电路分析有源音箱电路分析
38、 二、左右声道放大电路（卫星箱功放电路）二、左右声道放大电路（卫星箱功放电路）该电路左右声道放大电路工作原理相同，这里以右声道放大电路为例作一介绍。图中RIN为右声道放大电路信号输入端，经过耦合电容C18进入主音量电位器。调节主音量电位器的滑动端可以改变输出信号的大小，起到调节音量的作用。调整后的信号进入由R1、C3组成的高音提升电路，此电路可以较多地衰减信号中的低频成分，提升信号中高频成分的占比，使声音更加清晰。之后信号经过耦合电容C1进入右声道功放IC1（UTC2030）的1脚，经过功率放大后的信号由IC1的4脚输出，推动卫星箱扬声器发声。图中的R7为反馈电阻，R7和R9的阻值决定功放电路
39、的放大倍数。R11和C7为扬声器补偿网络。漫步者漫步者R201T有源音箱电路分析有源音箱电路分析 三、超重低音电路 通过主音量电位器调整后的左右声道信号经两个20 k电阻R5、R6和耦合电容C11后一起送到运放IC4A（RC4558）的反相输入端6脚，图中IC4A与外围元件构成反相放大器，为超重低音的前置放大器。该放大器对左右声道信号分别给予3.4倍的放大，在将其叠加后由7脚输出。经过前置放大后，可以有足够大的驱动信号电压，以获得足够大的输出音量。IC4B、C9、C10、R17和R18组成二阶低通滤波器，该低通滤波器的作用是滤出200Hz以下的低频信号。低频信号经IC4B输出后通过耦合电容C1
40、7与低音音量电位器相连，调整超重低音的音量后，由电位器滑动端输出到超低音功放电路IC3（TDA2030A），此电路的原理与卫星箱功放相同。4脚为输出端，推动低音扬声器发声。漫步者漫步者R201T有源音箱电路分析有源音箱电路分析 本本 章章 小小 结结 1功率放大电路在电源电压确定的情况下，应在非线性失真允许的范围内，高效率地获得尽可能大的输出功率。因而功放管常工作于极限应用状态。同时要考虑功放管工作的安全性，故必须满足：Pcm U(BR)CEO、cmICM等条件。功放电路的主要性能指标是最大不失真输出功率0m 效率和非线性失真系数THD。2功放电路根据功放管静态工作点的不同可分为甲类，乙类，甲乙类。为提高效率、避免产生交越失真，功放电路常采用甲乙类的互补对称双管推挽电路（OCL OTL）。3为使自行组成的复合管行之有效，必须符合电流一致性原则；复合管的导电类型取决于第一管子；12。4OTL、OCL和 BTL电路均有不同型号、性能指标的集成电路，只需外接少量元件，便可组成实用电路。它们具有体积小、重量轻，工作稳定可靠、性能指标高，调整方便等优点，因而获得广泛应用。5.通过改变集成功放外接电阻，可方便地改变其增益。6为保证功率放大电路的安全工作，必须合理选择器件，增强功率管和集成功放的散热效果，防止功率管二次击穿并根据需要选择保护电路。
