2022-2023学年高二物理竞赛课件：功率电子线路

功率电子线路 功率电子线路 功率电子线路概述 功率放大器的电路组成和工作特性 乙类推挽功率放大电路 整流与稳压电路 1. 工程上采用近似的分析方法。 非线性器件物理特性复杂，要得到精确解，需要求解非线性方程或时变系数微分方程。 对策：对器件数学模型和电路工作条件进行合理近似，用简单的分析方法获得具有实用意义的结果。 2.借助器件的非线性实现功能。功能与电路形式远比线性电路多。 对策：抓住本质——功能再多也借助器件的非线性。 抓基本电路——种类虽多，但都是在为数不多的基本电路上发展起来的。 (2) 直流电导 g0 ＞ 0，在曲线上任一点均为正。 交流电导 g(a,b) ＜0，在 a、b 段为负电导。 例： (1) 控制变量为： 电压： 电流为单值。 电流： 电压为多值。 隧道二极管的特性曲线 * 器件特性的描述与控制变量有关，并可能出现负参数，是非线性与线性器件的又一重要区别。 三、不满足叠加原理。非线性电路分析中。 若 则 而 例 出现新的频率成份 非线性电路实现频率加、减等更多电路功能。 (0-2-5) 3. 重视实验环节。 分析各种功能间的内在联系，实现各种功能的基本方法及由此导出的基本电路结构。 本书各章内容安排的三个层次： ① 实现各功能的基本原理并由此导出基本电路。 ② 进行合理近似，引出对电路进行近似的工程分析。 ③ 根据分析结果，提出对电路的设计原则及改进电路性能的基本途径。 作业：p70 1-  1.1 功率电子线路概述 作用：高效地实现能量变换和控制。 种类： 根据应用领域和处理对象不同： (1) 功率放大电路： 放大器的一类。用于通信、音响、图像等电子设备。 (2) 电源变换电路： 对电源(50Hz AC或直流）能量进行特定变换。用于电源设备、电子系统、工业控制。 1.1.1 功率放大器。与其它放大器相比。 相同点： 不同点： 性能要求和器件运用特性不同。 一、功率放大器的性能要求（三个）。 1. 安全。 输出功率PO大，管子大信号极限条件下运用。 大动态电压、电流。 2. 高效率。 功率管安全工作，非线性失真在允许的范围内，高效率地输出大功率。 均在vi作用下，将直流电源的直流功率转换为输出的交流信号功率PO 。 用ηc 集电极效率 (Collector Efficiency) 衡量转换效率： Po —— 输出信号功率 (交流)； 式中： PD —— 电源提供的功率； PC —— 管耗 (Power Dissipation)。 Po 一定，ηc 高→PD 小→PC 小 → 可选 PCM 小的管子，以降低费用。 (1-1-1) 3.非线性失真小。 输出功率越大，相应的动态电压电流越大，器件特性非线性引起的非线性失真也越大。 除采用反馈技术外，还必须限制PO。 放大器的功率增益是重要的性能指标，但与上述三个要求相比，安全、高效、失真小是第一位的。 因为功率增益可用增加前置级的级数或提高相应的总增益来弥补。 二、功率管的运用特性 1. 按功率管的运用状态 根据功率管在一个信号周期内导通时间的不同，按功率管运用状态可分为甲类、乙类、甲乙类、丙类等多种。 功率管运用状态通常靠选择Q点来实现。 甲类：功率管在一个周期内导通 (如小信号放大)。 乙类：功率管仅在半个周期内导通。 甲乙类：管子在大于半个周期小于一个周期内导通。 丙类：功率管小于半个周期内导通。 图1-1-1 不同运用状态下的功率管的ηC 管子的运用状态不同，相应的ηCmax 也不同。 当Po一定，减小 PC 可提高ηC。 假设集电极瞬时电流和电压分别为 iC 和 vCE，则 PC 为 (1-1-2) (1-1-1) $