2022-2023学年高二物理竞赛课件：功率放大电路

1 功率放大电路 2 功率放大电路 功率放大电路概述 互补功率放大电路 功率放大电路的安全运行 集成功率放大电路 3 若已知Uom，则可得Pom。 （2） 晶体管的选用： 在功放中，晶体管集电极电流最大时接近ICM，承受的最大管压降最大值接近c-e反向击穿电压U(BR)CEO， 集电极消耗功率的最大值接近集电极最大耗散功率PCM。称为工作在极限状态。 9.1 功率放大电路概述 　　 最大输出功率Pom ：在电路参数确定的情况下负载可能获得的最大交流功率。 转换效率 ：最大输出功率与电源提供的功率之比，即 1. 功率放大电路的特点 （1） 性能指标：输出功率和效率。 电源提供的功率 9.1.1 功率放大电路概述 4 2. 对功率放大电路的要求 （1）甲类方式：晶体管在信号的整个周期内均处于导通状态 （2）乙类方式：晶体管仅在信号的半个周期处于导通状态 （3）甲乙类方式：晶体管在信号的多半个周期处于导通状态 （1）提高转换效率：在电源电压一定的情况下，最大不失真输出电压最大，即输出功率尽可能大。同时减小管耗。 （2）减小失真：工作于大信号状态容易产生非线性失真。 （3）功放管的保护：管子工作在接近极限状态。应采取散热措施，防止管子被烧毁。 3、晶体管的工作方式 （3）分析方法：工作于大信号状态，功放管的非线性不可忽略，宜采用图解分析法。 5 iC uCE Q1 UCEQ ICQ VCC iC uCE Q3 ICQ VCC iC uCE Q2 ICQ VCC BJT的几种工作状态 甲类：Q点适中，在正弦信号的整个周期内均有电流流过BJT。 甲乙类：介于两者之间，导通角大于180° 乙类：静态电流为0，BJT只在正弦信号的半个周期内均导通。 6 9.1.2 功率放大电路的组成 Rb Rc +VCC ui T + - + - uo C1 RL C2 直流电源提供的直流功率约为ICQVCC，即S□ABCO。 集电极电阻Rc的功率损耗为 ICQ (VCC - UCEQ)，即S□QBCD。 晶体管集电极耗散功率为 ICQ UCEQ，即S□AQDO。 直流负载线 Q UCEQ VCC/RC uCE IBQ D iC 0 ICQ VCC A B C E 放大电路的甲类工作状态 静态： 共射放大电路不宜用作功率放大电路 7 动态： 直流负载线 交流负载线 Q UCEQ VCC/RC uCE IBQ D iC 0 ICQ VCC A B C E UCEQ+ICQR’L ic Uom 能输出的不失真幅度： Uom最大，Q 点应设在靠近负载线的中部，若忽略晶体管的饱和压降，即UCEQ=1/2VCC。 直流电源提供的直流功率约为PV = ICQVCC 即S□ABCO。 集电极电流交流分量最大值：ICQ 晶体管管压降交流分量最大值： 1/2VCC 电路的最大效率Pom/PV为25%。 甲类工作状态 8 动态： 直流负载线 交流负载线 Q UCEQ VCC/RC uCE IBQ D iC 0 ICQ VCC A B C E UCEQ+ICQR’L ic Uom 能输出的不失真幅度： Uom最大，Q 点应设在靠近负载线的中部，若忽略晶体管的饱和压降，即UCEQ=1/2VCC。 直流电源提供的直流功率约为PV = ICQVCC 即S□ABCO。 集电极电流交流分量最大值：ICQ 晶体管管压降交流分量最大值： ICQ （RC //RL） RL ' =RC //RL上可能获得的最大交流功率： 即S△QDE 电路的最大效率Pom/PV为25%。 输出功率小，效率低 9 一、变压器耦合功率放大电路 ui Rb +VCC T C RL N1 N2 交流负载线 uCE IBQ iC 0 ICQ VCC A Q 直流负载线 B 2VCC 电源提供的功率为 从变压器原边向负载方向看的交流等效电阻为 在理想变压器的情况下，最大输出功率为 即S△QAB 电路的最大效率Pom/PV为50%。 等效负载上电流交流分量最大值：ICQ 等效负载上电压交流分量最大值：VCC 10 ui VCC T1 RL N3 N4 + - N1 N2 N2 N3 T2 + - (+) (-) uCE2 iC2 0 T2管输出特性 在放大电路中，当输入信号为正弦波时，若晶体管仅在信号的正半周或负半周导通（即导通角 =180°），则称之工作在乙类状态 Q uCE1 iC1 0 VCC T1管输出特性 t 乙类工作状态 乙类工作状态 放大电路的乙类工作状态 11 二、无输出变压器的功率放大电路（简称为OTL电路） + - VCC/2 ui +VCC T1 RL + (-) C T2 uO + - 输入电压的正