1、功率放大器功率放大器3.1 功率放大电路的特殊问题功率放大电路的特殊问题3.4 功率放大器的保护电路功率放大器的保护电路 3.2 常见功率放大器常见功率放大器3.3集成功率放大器集成功率放大器 3.1 功率放大电路的特殊问题功率放大电路的特殊问题3.1.1 功率放大器的特点及要求功率放大器的特点及要求输出足够大的功率去驱动负载输出足够大的功率去驱动负载（扬声器、伺服电机等）（扬声器、伺服电机等）。二、功率放大的特殊问题二、功率放大的特殊问题1.输出电压、电流幅度输出电压、电流幅度大大，三极管尽限工作。三极管尽限工作。2.管子接近饱和或截止，输出有一定非线性失真。管子接近饱和或截止，输出有一定非
2、线性失真。3.需加散热器，以提高管子承受较大管耗。需加散热器，以提高管子承受较大管耗。4.效率效率 =Pomax/PDC 要高。性能分析以功率、管要高。性能分析以功率、管耗、效率为主。耗、效率为主。一、功率放大的任务一、功率放大的任务三、共发射极放大电路的效率问题三、共发射极放大电路的效率问题cecmaxoUIP +VCCRLC1+RBuce=uocemcm21UI CCCCCCDCVIViP%25/DCmaxomax PP SuCE iCO tiCO QIcmUcem设设“Q”设置在设置在交流负载线中点交流负载线中点VCCIC S43.1.2功率放大器的分类功率放大器的分类 甲类甲类(2 )
3、tiCO Icm 2 IC tiCO Icm 2 IC乙类乙类()tiCO Icm IC2 甲乙类甲乙类(0 T1 导通导通 T2 截止截止io=ie1=（1+）ib1uo=ie1RLui 0 T2 导通导通 T1 截止截止io=ie2=（1+）ib2uo=ie2RL两只管子交替导两只管子交替导通，称互补对称通，称互补对称3.2.23.2.2无变压器的功率放大器无变压器的功率放大器 2.图解分析图解分析最大输出电压幅值：最大输出电压幅值：Uom(max)=VCCUCE(sat)VCC3.乙类双电源对称功放电路功率参数分析计算乙类双电源对称功放电路功率参数分析计算RLT1T2+VCC+ui+uo
4、 VEE（1）输出功率）输出功率 Pocm21cem21oooIUIUP Lom221/RU 最大输出功率：最大输出功率：L2CC)(21RV L2CE(sat)CCo(max)2)(RUVP （2）直流电源供给功率）直流电源供给功率 PVLomcm0cmC1CAV)(d sin222RUIttIiI PV=ICA VVCC=2VCCUom/RL（3）每只管子平均管耗）每只管子平均管耗 PT 和最大管耗和最大管耗PT(max)oVT2T1(21PPPP Lom2LCCom4RURVU 当输出电压幅值为当输出电压幅值为Uom(max)VCC时时,4LCC2T2T1RVPP=0.137 Po(ma
5、x)令令02ddLomLCComT1 RURVUP CCom2VU=0.6VCC时时管耗最大管耗最大，即：，即：L2CC2T(max)RVP LCC2o(max)21RVP om2T(max)2PP o(max)2.0P（4）效率）效率 ,/Lom221oRUP PV=2VCCUom/RLVoPP 4CComVU 当输出电压幅值为当输出电压幅值为Uom(max)VCC时时,%5.784max 实际约为实际约为 60%（5）功率管选择条件）功率管选择条件PCM 0.2 PomU(BR)CEO 2VCCICM VCC/RLRLT1T2+VCC+ui+uo VEE例例 3.1 乙类双电源互补对称功放
6、电路，已知乙类双电源互补对称功放电路，已知 VCC=20 V，RL=8 ，求对功率管参数的要求。求对功率管参数的要求。解解（1）最大输出功率）最大输出功率Po(max)：)W(25822022LCC2o(max)RVP)W(5252.02.0o(max)CM PP（2）U(BR)CEO：U(BR)CEO 2VCC=40 V（3）ICM：ICM VCC/RL=20/8=2.5(A)选管时要留有选管时要留有余地，即提高余地，即提高50%100%。教学要求教学要求:掌握掌握 Po、PV的公式，再根据的公式，再根据Uom或或Uo(max)=VCCUCE(sat)VCC条件代入计算，并求取条件代入计算，
7、并求取 PT、和、和。二、实用的甲乙类双电源互补对称功放电路二、实用的甲乙类双电源互补对称功放电路 1.交越失真的问题交越失真的问题RLT1T2+VCC+ui+uo VEE（1）问题：）问题：当输入电压小于阈值电压当输入电压小于阈值电压Uon时，时，三极管截止，引起三极管截止，引起 交越失真交越失真。交越失真交越失真输入信号幅度越小越明显输入信号幅度越小越明显 tiCO IC1 IC2（2）克服交越失真的思路：克服交越失真的思路：交越失真T1、T2有一段共同导通的时有一段共同导通的时间，流过负载的电流不失真。间，流过负载的电流不失真。2.减少交越失真的措施减少交越失真的措施(1)利用二极管和电
8、位器产生偏置电压：利用二极管和电位器产生偏置电压：RLR1D1D2T1T2+VCC+ui+uo VEET3R2+UB1B2UB1B2 给给 T1、T2 提供静态电压。提供静态电压。当当 ui=0 时，时，T1、T2 微导通微导通；IB1=IB2，IE1=IE2，IL=0IB1IB2IE1IE2当当 ui 0(至至 )，T2 微导通微导通 充分导通充分导通 微导通；微导通；T1 微导通微导通 截止截止 微导通。微导通。(2)克服交越失真的其它电路克服交越失真的其它电路T1T2T3T4T1T2RtB1B2 21BBURTt)(212BE3CE3RRRUU 实际实际电路电路T4RL+VCC+uo T
9、1T2T3 VEER*1R2R3R4T1T2T3R2R1RL+VCC+uo T1T2T3T4T5 VEE+ui R3.用复合管组成互补对称功率放大电路用复合管组成互补对称功率放大电路 复合管复合管(达林顿管达林顿管)的的目的：实现管子参数的配对目的：实现管子参数的配对iB1(1+1)iB1(1+1)(1+2)B1=(1+1+2+1 2)iB1 1 2 rbe=rbe1+(1+1)rbe2 2(1+1)iB1 1 iB1iBiCiE(1+2+1 2)iB1T1T2接有泻放电阻的复合管：接有泻放电阻的复合管：T1T2ICEO1 2 ICEO1R泻放泻放电阻电阻减小减小T1T2NPN+NPNNPNT
10、1T2PNP+PNPPNPT1T2NPN+PNPNPNT1T2PNP+NPNPNP构成复合管的规则：构成复合管的规则：1)b1 为为 b，c1 或或 e1 接接 b2，c2、e2 为为 c 或或 e；2)应保证发射结正偏，集电结反偏；应保证发射结正偏，集电结反偏；3)复合管类型与第一只管子相同。复合管类型与第一只管子相同。4.实用电路举例分析实用电路举例分析(一一)前置放大级前置放大级的作用：的作用：(1)放大输入电压到足够幅度；放大输入电压到足够幅度；(2)给功放级提供克服交越失真给功放级提供克服交越失真的静态电压的静态电压UB1B2。4.实用电路举例分析（二）实用电路举例分析（二）NPNP
11、NP泻放泻放电阻电阻电流负反馈，电流负反馈，改善高频能改善高频能够放级性能够放级性能静态时静态时UK=0，可调节可调节RP1实现。实现。K点向前置级引点向前置级引电压并联负反馈，电压并联负反馈，改善性能。改善性能。例例 3.2 不考虑前置级的影响，已知不考虑前置级的影响，已知T2、T5的的UCES=3V，求负载最大功率、电压幅值、电流、电源功率、管耗、效率。求负载最大功率、电压幅值、电流、电源功率、管耗、效率。解解)W(24.215.82)322()(2127L2CESCCo(max)RRUVPRL最大功率：最大功率：)W(205.8824.217LLo(max)o(max)RRRPP电压幅值
12、：电压幅值：)V(9.175.8819)(7LLCESCCom RRRUVU电流有效值：电流有效值：)A(58.141.189.172Lomo RUI电源功率：电源功率：PV=2VCCUom/RL=2 22 19/3.14 8.5=31.3(W)管耗：管耗：)oVT2T1(21PPPP =0.5(31.3 21.24)=5.03(W)效率：效率：%9.633.3120Vo(max)PP1.1.电路和工作原理电路和工作原理三、三、甲乙类单电源对称功率放大电路甲乙类单电源对称功率放大电路 OTL电路电路(Output Transformerless)RLRcV4VEE+VCCV5T1T2CeReR
13、b1Rb2+uo+ui+CK电容电容 C 的作用：的作用：(1)充当充当 VCC/2 电源电源(2)耦合交流信号耦合交流信号 2 CCK/VU 当当 ui=0 时，时，2 CCC/VU 当当 ui 0 时时,T2 导通，导通，C 放电放电，T2 的等效电源电压的等效电源电压 0.5VCC。当当 ui 0 时时,T1导通，导通，C 充充电，电，T1 的等效电源电压的等效电源电压+0.5VCC。2.2.采用自举电路提高正半周输出电压幅度采用自举电路提高正半周输出电压幅度问题：问题：T2、T4导通导通时时,最大输出电压受最大输出电压受到到Rc1上压降的限制。上压降的限制。解决：解决：加自举电容，加自
14、举电容，随信号增大同是提高随信号增大同是提高有效电源电压。有效电源电压。GR9C2自举自举电容电容电位最高提电位最高提升到升到3VCC/23.OCL和和OTL的比较的比较OCLOTL 电源电源双电源双电源单电源单电源信号信号交、直流交、直流交流交流频率响应频率响应好好fL 取决于输出耦合电容取决于输出耦合电容 C电路结构电路结构较简单较简单较复杂较复杂PomaxLCC2Lom(max)22121RVRU LCC2L2om81(max)21RVRU 4.4.电路的调试方法电路的调试方法调试步骤：调试步骤：调调 RP1使使 UK=VCC/2。调调 RP2使消除交越失真。使消除交越失真。RP1、RP
15、2反复调节至满意。反复调节至满意。用固定电阻取代电位器。用固定电阻取代电位器。注意事项：注意事项：不能使不能使D1、D2支路断开。支路断开。开机后，输出电容上电压开机后，输出电容上电压不能马上建立，使负载有不能马上建立，使负载有冲击电流。可在电源上加冲击电流。可在电源上加延时装置使电源缓慢上升。延时装置使电源缓慢上升。3.3.1集成功率放大器概述集成功率放大器概述 组成：组成：差分输入级、中间电压放大级、恒差分输入级、中间电压放大级、恒流源偏置电路、甲乙类互补对称功放输出流源偏置电路、甲乙类互补对称功放输出级、短路和过热保护电路。级、短路和过热保护电路。特点：特点：更大的输出功率；与分离元件功
16、率放大更大的输出功率；与分离元件功率放大器相比，它具有频率特性好、非线性失真小、器相比，它具有频率特性好、非线性失真小、外围连接元件少、使用方便等优点。外围连接元件少、使用方便等优点。3.33.3集成功率放大器集成功率放大器1.集成功率放大器集成功率放大器LM386LM386外形、管脚排列及内部电路外形、管脚排列及内部电路3.3.2 应用举例应用举例2.集成功率放大器集成功率放大器4100系列系列简介简介 图 CD4100引脚示意图 图 CD4100典型接线图 外部元件的作用如下：RF、CF 与内部电阻组成交流负反馈支路。CB 相位补偿。CC 输出端电容，两端充电电压等于 VCC/2。CD 反
17、馈电容，消除自激振荡。CH 自举电容，使复合管的导通电流不随输出电压的升高而减小。C3、C4 滤除波纹。C2 电源退耦滤波，可消除低频自激。CC12V 3.TDA2030专用集成功率放大器专用集成功率放大器3.4.1 热致击穿及其保护措施热致击穿及其保护措施 一、管耗：一、管耗：PC=UCE ICUCE主要降在反偏的集电结上，因集电结电阻大，发热引起主要降在反偏的集电结上，因集电结电阻大，发热引起温升，超过最高允许结温温升，超过最高允许结温 TjM 时，管子损坏。时，管子损坏。二、加散热器能提高管耗二、加散热器能提高管耗加散热器能降低结温提高管耗。加散热器能降低结温提高管耗。例如：例如：3AD
18、50，不加散热器，极限管耗不加散热器，极限管耗 PCM=1 W加加120 120 4mm3散热板，极限管耗散热板，极限管耗 PCM=10 W三、散热器类型三、散热器类型齿轮形齿轮形指状形指状形板条形板条形3.4 3.4 功率放大器的保护电路功率放大器的保护电路 四、管子在某一温度四、管子在某一温度（T2）下所能承受的最大管耗下所能承受的最大管耗CMaajM2jMCM2PTTTTP 室温室温25C室温下室温下的结温的结温由室温上升到由室温上升到结温时允许承结温时允许承受的最大管耗受的最大管耗例例 3.3 3AD50大功率管，已知大功率管，已知TjM=90C，PCMa=10 W（加散热器）（加散热器）求环境温度求环境温度T2=60 C时，能承受的最大管耗。时，能承受的最大管耗。解解 CMaajMC)(60jMC)CM(60ooPTTTTP W6.4W1025906090 结果说明环境温度升高后，允许最大管耗下降。结果说明环境温度升高后，允许最大管耗下降。3.4.2 3.4.2 二次击穿及其保护措施二次击穿及其保护措施 1二次击穿 当IC增加到某一值之后，Uce会急剧下降，IC再次剧增，晶体管突然失效或性能明显下降，但晶体管外壳并不发热，此时称为二次击穿。2保护措施R2D2D3D1R1Tuoui图 二次击穿保护电路
