模電-功率放大電路課件.ppt

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1、§8.1功率放大電路的一般問題§8.2甲類互補(bǔ)功放§8.3乙類雙電源互補(bǔ)功率放大器§8.4甲乙類雙電源互補(bǔ)功率放大器§8.5集成功率放大器第八章功率放大電路例1：擴(kuò)音系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)功率放大器的作用：用作放大電路的輸出級，以驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。如使揚(yáng)聲器發(fā)聲、繼電器動(dòng)作、儀表指針偏轉(zhuǎn)等。功率放大電壓放大信號提取8.1功率放大電路的一般問題例2：溫度控制R1-R3:標(biāo)準(zhǔn)電阻Va:基準(zhǔn)電壓Rt:熱敏電阻A：電壓放大器RtTVOT溫度調(diào)節(jié)過程VbVO1R1aR2voVsc+R3Rt功放b溫控室A+-vo1加熱元件1．功率放大電路的定義功率放大電路是一種以

2、輸出較大功率為目的的放大電路。它一般直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載，帶負(fù)載能力要強(qiáng)。2．功率放大電路與電壓放大電路的區(qū)別(1).本質(zhì)相同電壓放大電路或電流放大電路：主要用于增強(qiáng)電壓幅度或電流幅度。功率放大電路:主要輸出較大的功率。但無論哪種放大電路，在負(fù)載上都同時(shí)存在輸出電壓、電流和功率，從能量控制的觀點(diǎn)來看，放大電路實(shí)質(zhì)上都是能量轉(zhuǎn)換電路。因此，功率放大電路和電壓放大電路沒有本質(zhì)的區(qū)別。稱呼上的區(qū)別只不過是強(qiáng)調(diào)的輸出量不同而已。(2).任務(wù)不同(3).指標(biāo)不同(4).研究方法不同電壓放大電路：主要任務(wù)是使負(fù)載得到不失真的電壓信號。輸出的功率并不一定大。在

3、小信號狀態(tài)下工作.功率放大電路：主要任務(wù)是使負(fù)載得到不失真（或失真較小）的輸出功率。在大信號狀態(tài)下工作。電壓放大電路：主要指標(biāo)是電壓增益、輸入和輸出阻抗.功率放大電路：主要指標(biāo)是功率、效率、非線性失真。電壓放大電路：圖解法、等效電路法功率放大電路：圖解法(1)．輸出功率Po盡可能大(2)．效率?要高Po大，電路的能量損耗也大(3)．非線性失真?要小大信號工作狀態(tài)，?與Po、?是一對矛盾(4)．功放管散熱和保護(hù)問題3.功率放大電路的特殊問題要求Vo和Io都足夠大根據(jù)靜態(tài)偏置或輸出功放管導(dǎo)通角的不同，功放電路可分為四種:4.功率放大電路的分類

4、甲類乙類甲乙類丙類類別工作點(diǎn)波形導(dǎo)通角特點(diǎn)甲類甲乙類乙類較高較低最低360?180?180?—360?無失真效率低失真大效率最高失真大效率較高功放電路分類比較表T1+VccOCL(無輸出電容)雙管：NPN、PNP特性相同且互補(bǔ)雙共集電路雙電源供電8.3乙類雙電源互補(bǔ)對稱功率放大電路又稱OCL互補(bǔ)功放8.3.1電路組成T1+Vcc-VccT2RLvo+-Vi+-vi正半周時(shí)結(jié)論：兩個(gè)三極管，輪流導(dǎo)電（正、負(fù)半周）互補(bǔ)不足忽略三極管的開啟電壓:T1導(dǎo)電iC1通過RLvi負(fù)半周時(shí)T2導(dǎo)電iC2通過RL合成完整、不失真波形互補(bǔ)推挽T1+Vcc-V

5、ccT2RLvo+-Vi+-OtiC1OtiC2OtiLiC1iC2工作原理負(fù)載上的最大不失真電壓為Vom=VCC-VCESvo=-vce8.3.2分析計(jì)算1．輸出功率Po最大不失真功率為：理想最大輸出功率為：以正半周為例功率三角形Vom:峰值2．三極管的管耗PT3．直流電源供給功率PV當(dāng)Vom=VCC時(shí)，ηmax=π/4=78.5％。4．效率η問：Vom=？PT1最大,PT1max=？用PT1對Vom求導(dǎo)得出：8.3.3功率BJT的選擇1．最大管耗和最大輸出功率的關(guān)系將Vom=0.64VCC代入PT1表達(dá)式得:PT1max發(fā)生在Vom=

6、2VCC/?=0.64VCC處2.功率BJT的選擇(1)最大允許管耗PCM(2)

7、V(BR)CEO

8、(3)最大集電極電流ICM≥0.2POM≥2VCC散熱與最大功耗PCM的關(guān)系電源供給的功率，一部分轉(zhuǎn)換為負(fù)載的有用功率，另一部分則消耗在功率管的集電結(jié)，變?yōu)闊崮芏构苄镜慕Y(jié)溫上升。如果晶體管管芯的溫度超過管芯材料的最大允許結(jié)溫TjM(鍺管TjM約為75℃~100℃,硅管TjM約為150℃~200℃)，則晶體管將永久損壞。這個(gè)界限稱為晶體管的最大允許功耗PCM。描述熱傳導(dǎo)阻力大小的物理量稱為熱阻RT。RT的量綱為℃/W，它表示每消耗1W功率結(jié)

9、溫上升的度數(shù)。為減小散熱阻力，改善散熱條件，通常采用加散熱器的方法。圖(a)給出一種鋁型材散熱器的示意圖。加散熱器后，熱傳導(dǎo)阻力等效通路如圖(b)所示。圖中：RTj——內(nèi)熱阻，表示管芯到管殼的熱阻；RTfo——管殼到空間的熱交換阻力；RTc——管殼到散熱器之間的接觸熱阻，與管殼和散熱器之間的接觸狀況有關(guān)；RTf——散熱器到空間的熱交換阻力，與散熱器的形狀、材料以及面積有關(guān)。散熱器和熱傳導(dǎo)阻力等效通路(a)鋁型材散熱器示意圖；(b)熱傳導(dǎo)阻力等效通路(熱阻計(jì)算)由圖可見，不加散熱器時(shí)，總熱阻RTo為由于管殼散熱面積很小，RTfo是很大的。加

10、散熱器后，由于(RTc+RTf)≤RTfo，所以，總熱阻RT為顯然，RT<