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1、7.1 功率放大电路 7.2 整流电路和直流稳压电源,07 功率放大器及电源电路,Power Amplifiers,7.1 功率放大电路,功率放大器的作用是将一个小功率信号放大，足以驱动负载作功。 本章讨论的功率放大指的是低频信号功率放大，而且特指音频信号的功率放大。,一、功放电路特点,1大信号放大,3效率要高,Po大，电路的能量损耗也大,4非线性失真要小,大信号工作状态，与Po、 是一对矛盾,5功放管散热和保护问题,2输出功率Po尽可能大,要求 Uo 和 Io 都足够大,提高效率是设计重点,安全工作，选择合适的功率管,6分析方法以图解法为主,7. 1 .1 功率放大电路特点和分类,二、功放电
2、路分类 Classes of Power Amplifiers,根据静态偏置或输出功放管导通角的不同， 功放电路可分为四种: 甲类 (class-A) 乙类 (class-B) 甲乙类(class-AB) 丙类 (class-C) 丁类 (class-D),1、甲类 (class-A)功放,工作点Q较高(ICQ大)，信号在360内变化，管子均导通,小信号放大、差动放大等也属于甲类,2、乙类 (class-B)功放,工作点Q选在截止点，两个晶体管分别导通，对单管来说相当于半周导通，半周截止。,3、丙类 (class-C)功放,工作点反相偏置，有信号时才进入放大区，信号导通角小于180,负载是谐振
3、电路（高频中介绍）,丁类功率放大器采用较特殊的电路设计方案，使功率器件完全工作于开关状态。由于功率器件的能量消耗仅发生在“开”、“关”转换的过渡过程中，而处于“开”或“关”的稳定状态时，理论上并不消耗能量，所以丁类功率放大器的能量转换效率极高；另外，丁类功率放大器的电路结构也便于数字化集成。丁类功率放大器具有失真小、效率高、成本低、体积小等众多优异性能，近年来已成为功率放大器研究和应用的热点。,4、丁类 (class-D)功放,结论,A类：工作时非线性失真小，但效率太低；没有输入信号时，电源仍供给功率(ICQ0) 。无用管耗。,B类：工作时非线性失真大(波形只有半周)，但效率却很高；在电路结构
4、上加以弥补，非线性失真是可以减小的。在功率放大器中大多采用B类工作。,C类工作主要用于高频功率放大器中，这里不予讨论。,类别 工作点 波 形 导通角 特点,甲类,甲乙类,乙类,较高,较低,最低,360,180,180 360,无失真 效率低,失真大 效率最高,失真大 效率较高,功放电路分类比较表,一、电路(circuit),RB为偏置电阻，其值决定了Q点。,7.1.2 甲类功放 Class A,变压比为,在实用的甲类功率放大器电路中都会采用输出变压器，利用变压器的阻抗变换功能，在负载和放大器之间进行良好的阻抗匹配。,初级等效交流负载为,、直流工作点,、交流,若 RL 太小，则要求 RL RL，
5、 n1，变压器为降压变压器； 反之，若 RL 太大，而要求 RL RL，n1,则采用升压变压器。已知 RL 和最佳 RL，即可确定变压比n的值。,直流负载线,交流负载线,、功率估算,）电源提供功率 PE,固定不变，与信号的大小、有无无关,）负载上获得的功率PL,当输出信号最大，忽略功放管的饱和压降，则：,最大输出功率PLm为:,c）管子功耗C,当信号为零时，PL=0，PCm=PE，电源功率全部变为管耗；而当信号增大时，部分电源直流功率转换为有用的交流功率，管耗下降。,d）转换能量的效率,当输出信号最大时：,可见，甲类放大器无信号时，效率为零，而信号最强时最大效率也只有50%。这是A类放大器的致
6、命弱点，也是晶体管功率放大器极少采用甲类放大器的原因。,4、功放管选择,（1）最大允许管耗PCM,（2）最大允许电流ICM,（3）反向击穿电压BVCEO,有三种类型： （1）有输入输出变压器单电源功放； （2）双电源无输入输出变压器功放（OCL)。 （3）单电源无输入输出变压器功放（OTL)；,7.1.3 有输出变压器乙类功放,电路,交流等效电路,1、电路及工作原理,直流负载线,交流负载线,交越失真,“准乙类功率放大器”或“甲乙类功率放大器”,2、功率与效率的计算,）电源提供功率 PE,）负载上获得的功率PL,最大输出功率PLm为:,当信号达到最大时,静态时PE=0，这是该电路高效率的一个重要
7、因数,c）管子功耗C,每个功放管的功率损耗PC为：,何时PC达到最大？,当 时,d）转换能量的效率,当输出信号最大时：,3、功放管选择,（1）最大允许管耗PCM,（2）最大允许电流ICM,（3）反向击穿电压BVCEO,（4）推挽功放管的配对,双管：NPN、PNP特性相同且互补 双共集电路 双电源供电,7.1.4 无输出变压器乙类功放,1、双电源互补跟随乙类功放（OCL电路）,（1）、电路(circuit),互补 complementary,推挽 push-pull,(2)、功率与效率的计算,电源功率,最大电源功率,交流输出功率,最大交流输出功率,单管功耗,最大单管功耗,能量转换效率,能量转换效
8、率,（3）、功放管选择,最大允许管耗PCM,最大允许电流ICM,反向击穿电压BVCEO,推挽功放管的配对,2.单电源互补跟随乙类功率放大器（OTL电路）,OTL（Output transformerless) 单电源,电容器Co选择：,静态:,功率计算： OCL公式中以 取代 EC,（1）、电路(circuit),7.1.6 集成功率放大器,广泛用于音响、电视和小电机的驱动方面。,大多数集成功率放大器 = 运算放大器 + 互补功率输出。 使用方法原则上与集成运放相同。,注意极限参数（功耗、最大允许电源电压等） 一般加有足够大的散热器。,BTL互补功放,负载上获得的信号电压要增加一倍。 BTL放
9、大电路输出功率较大，负载可以不接地。,双通道功放 用于立体声音响设备，一般有专门的集成功放产品。 它有一个左声道功放和一个右声道功放，两功放技术指标相同。需要在专门的立体声音源下才能显现出立体声效果。 有的高级音响设备一个声道分成二、三个频段放大，有相应的低频段、中频段和高频段放大器。,7.2.1 整流滤波电路 7.2.2 线性稳压电源 7.2.3 开关型稳压电源 7.2.4 集成高精度基准电压源,7.2 整流电路和直流稳压电源,工频市电进入变压器实现降压，将高压交流电变成所需的低压交流电，然后进行整流，利用整流器件的单向导电性将低压交流电变化成脉动直流电，使用低通滤波器，滤除脉动直流里的交流分量，得到真正意义上的直流。但由于市电电压的波动和负载电流的变 化，这里的直流电压往往是不稳定的，所以在经过一个稳压电路进行调理，最后得到纯净稳定的直流恒压源。,