功率電路與功率器件

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1、電子技術(shù)基礎(chǔ)II為考試課.平時成績比例為50%,并且此課程要有三次平時階段測驗或期中考試,各測驗或考試成績占平時成績的60%,其它環(huán)節(jié)如作業(yè)、報告、考勤等占平時成績的40%。第6章功率電路及功率器件第1節(jié)功率放大電路第2節(jié)直流電源第3節(jié)功率器件主菜單回退前進(jìn)最后返回作?業(yè)退出開始第6章功率電路及功率器件實際放大電路的負(fù)載中,電壓uO、電流iO和功率PO三者都是相互伴隨而同時存在的,以給負(fù)載提供足夠大功率為目的的放大器稱為功率放大器。主菜單回退前進(jìn)最后返回作?業(yè)退出開始為了使負(fù)載獲得大的輸出功率Po,必須使輸出信號

2、電壓uo和輸出信號電流io均有較大的不失真幅度。6.1功率放大電路功率放大電路是一種以輸出功率為目的的放大電路,通常作為多級放大電路的輸出級。6.1.1功率放大電路中晶體管的工作狀態(tài)主菜單回退前進(jìn)最后返回作?業(yè)退出開始一個性能優(yōu)良的功率放大器必須考慮電源功率轉(zhuǎn)換的效率、負(fù)載與額定輸出功率的匹配、大功率器件的選擇與散熱等問題。所有這些與功放管的工作狀態(tài)有直接的關(guān)系。6.1.1功率放大電路中晶體管的工作狀態(tài)甲類工況放大電路的組成及輸出波形主菜單回退前進(jìn)最后返回作?業(yè)退出開始6.1.1功率放大電路中晶體管的工作狀態(tài)甲類

3、工況功率放大電路如圖6.1.1(a)所示,根據(jù)電路的輸出功率Po定義,為了得到大功率輸出,電路的輸出電流和輸出電壓均處于極限狀態(tài),即最大輸出功率為式中:UOM和IOM是輸出電壓、電流的最大峰值;UCC是電源電壓、UCES是管壓降。主菜單回退前進(jìn)最后返回作?業(yè)退出開始6.1.1功率放大電路中晶體管的工作狀態(tài)電路輸出最大功率時,直流電源提供的電源平均功率等于UCC與晶體管集電極電流平均值IC(AV)之積主菜單回退前進(jìn)最后返回作?業(yè)退出開始6.1.1功率放大電路中晶體管的工作狀態(tài)直流電源提供的平均功率主要為電路提供合適

4、的靜態(tài)工作點,此時電源能量的轉(zhuǎn)換效率僅為25%。主菜單回退前進(jìn)最后返回作?業(yè)退出開始6.1.1功率放大電路中晶體管的工作狀態(tài)可以設(shè)想,如果輸入和輸出都為零時,直流電源不再向放大電路提供能量,而在輸入信號的作用下,直流電源能有效的將能量轉(zhuǎn)換為輸出信號提供給負(fù)載,從而使轉(zhuǎn)換效率大大提高。乙類互補功率放大就是基于這種思想。主菜單回退前進(jìn)最后返回作?業(yè)退出開始怎樣才能提高電源的轉(zhuǎn)換效率呢?6.1.2互補功率放大電路主菜單回退前進(jìn)最后返回作?業(yè)退出開始在互補功率放大電路中,用兩只不同類型的晶體管(NPN型管與PNP型管或N

5、溝道管與P溝道管)交替工作,稱為互補工作方式?;パa功率放大器有兩種典型電路——OCL電路和OTL電路。6.1.2互補功率放大電路1.OCL電路主菜單回退前進(jìn)最后返回作?業(yè)退出開始OCL電路是指雙電源供電,而負(fù)載不需要輸出電容,直接與輸出負(fù)載RL相連的互補功率放大電路.6.1.2互補功率放大電路例6.1.1在圖6.1.3(a)所示的OCL功放電路中,已知UCC=15V,輸入電壓為正弦波,晶體管飽和壓降為

6、UCES

7、=3V,負(fù)載電阻RL=6Ω。主菜單回退前進(jìn)最后返回作?業(yè)退出開始(1)分析負(fù)載上可能獲得的最大功率?(

8、2)若輸入電壓有效值為8V,則負(fù)載上能夠獲得的功率是多少?(3)若功放的額定輸出功率為18W,則負(fù)載應(yīng)多大?(1)乙類OCL電路6.1.2互補功率放大電路解:(1)主菜單回退前進(jìn)最后返回作?業(yè)退出開始(2)因為,所以,即(3)所選較合適。6.1.2互補功率放大電路由以上分析可知,功率放大電路的最大輸出功率除了決定于自身參數(shù)外,還與輸入電壓是否足夠大有關(guān)。功率放大電路的額定輸出功率與電源的額定功率和功率管耗有關(guān)。功放能否工作在最佳狀態(tài),還與負(fù)載是否與之匹配有關(guān)。主菜單回退前進(jìn)最后返回作?業(yè)退出開始6.1.2互補功率

9、放大電路(2)甲乙類OCL電路主菜單回退前進(jìn)最后返回作?業(yè)退出開始乙類功率放大器中由于功放管發(fā)射結(jié)存在死區(qū)電壓,因此在信號過零時會產(chǎn)生交越失真。6.1.2互補功率放大電路主菜單回退前進(jìn)最后返回作?業(yè)退出開始甲乙類OCL電路為互補管提供的靜態(tài)值極低,因此,對輸出功率Pom和轉(zhuǎn)換效率η的估算可與乙類OCL電路相同。甲乙類OCL電路的消除交越失真的原理是:讓兩只互補管在靜態(tài)時處于臨界導(dǎo)通或微導(dǎo)通狀態(tài),使得在信號電壓很小時,兩只管子能夠同時導(dǎo)通,從而可消除交越失真的現(xiàn)象,如圖6.1.6所示。6.1.2互補功率放大電路主菜

10、單回退前進(jìn)最后返回作?業(yè)退出開始6.1.2互補功率放大電路(3)功率管的選擇主菜單回退前進(jìn)最后返回作?業(yè)退出開始功率放大器的最大輸出功率不僅與電源電壓、輸入信號的大小有關(guān),而且要受到功率管極限參數(shù)的限制。理想條件下,OCL電路中管子的極限參數(shù)可按下式選取6.1.2互補功率放大電路例6.1.2已知圖6.1.3(a)所示的OCL功放電路,負(fù)載所需最大功率為16W,負(fù)載電阻RL

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