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19.1 能够向负载提供足够大的信号功率的放大电路称为功率放大电路，简称功放。从能量控制与转换的角度看，功率放大电路与其它放大电路在本质上没有根本的区别；只是功放输出尽可能大的功率。因此，功放电路的组成和分析方法、元器件的选择，都与小信号放大电路不同。功率放大电路的特点一、主要技术指标1.最大输出功率Pom功率放大电路概述第1页/共44页2 功率放大电路提供给负载的信号功率称为输出功率（PO=UOIO）。在电路参数确定的情况下负载上可能获得的最大交流功率，称为最大输出功率Pom 。2.转换效率 功率放大电路的最大输出功率与电源提供的功率之比称为转换效率。即二、功率放大电路中的晶体管1.晶体管接近极限参数ICM 晶体管在极限状态工作,参数接近ICM、U（BR）CEO、PCM,但要保证管子工作在安全区。电源提供的功率是直流功率，其值等于电源输出直流电流平均值与其电压之积，即PV=VccIc(AV)。第2页/共44页3 注意散热条件，使用时要安装合适的散热片，有时还要采取各种保护措施。2.散热三、功率放大电路的分析方法（1）由于功放电路输出信号大，功放管的非线性不能线性化，因此，不能用仅适用于小信号的交流等效电路法，而应采用图解法。（2）由于功放的输出信号较大，输出波形容易产生非线性失真，电路中应采用适当方法改善输出波形，如引入交流负反馈。四、对功率放大电路的要求（1）输出功率足够大；（2）非线性失真尽量减小；（3）转换效率要高。第3页/共44页4功率放大电路的组成一、变压器耦合功率放大电路 传统的功率放大电路为变压器耦合功率放大电路，分为单管甲类功率放大电路和推换功率放大电路。1.单管甲类功率放大电路适合做功放吗？功率放大器分变压器耦合功率放大电路和直接耦合功率放大电路。变压器原边线圈电阻可忽略不计，直流负载线 垂直于横轴且过(VCC，0)。第4页/共44页5在理想变压器的情况下，最大输出功率为即三角形QAB的面积在输入信号为正弦波时，若集电极电流也为正弦波，直流电源提供的功率不变。电源提供的功率为PVICQ VCC，全部消耗在管子上。RL等效到原边的电阻为 ，则可作出交流负载线。第5页/共44页62.变压器耦合乙类推挽功率放大电路 为了减小静态损耗，应减小ICQ，当ICQ=0时，静态PV=ICQVCC=0,但晶体管只有半个周期导通（=180），静态工作点位于横轴上，这种工作状态称为乙类状态。乙类状态静态损耗虽小，但失真严重。为了获得完整的正弦波输出，采用两只晶体管组成乙类推挽功率放大电路，如图所示。电路的最大效率为:Pom/PV=50%ui为正弦，ic和uce也是正弦（即Q点在交流负载线中点左右），称为甲类功率放大电路。第6页/共44页7变压器耦合乙类推挽电路 信号的正半周T1导通、T2截止；负半周T2导通、T1截止。第7页/共44页8 两只同类型管子在电路中交替导通的方式，称为“推挽”工作方式。设 为常量，则负载上可获得正弦波。输入信号越大，电源提供的功率也越大。第8页/共44页93.功率放大电路的分类 在放大电路中，若输入信号为正弦波时，根据晶体管在信号整个周期内导通情况分类。甲类(=2)tiCO Icm2ICQtiCO Icm2ICQ乙类(=)tiCO IcmICQ2甲乙类(0时，T1和T4导通，T2和T3 截止，负载上获得正半周电压；当 ui 0 T1 导通 T2 截止iC1io=iE1=iC1,uO=iC1RLui PCM。改善功放管的散热，可在同样的结温Tj下提高PCM，也就可提高输出功率。一、热阻的概念 热在物体中传导时所受到的阻力用“热阻”来表示。设结温为Tj，环境温度为Ta,则温差T（=Tj-Ta)与PC 成正比，比例系数称为热阻RT，即 可见，热阻RT是传递单位功率时所产生的温差，单位为C/W；热阻是衡量晶体管散热能力的一个重要参数。T=Tj-Ta=PCRT第29页/共44页30 可见，管子选定，则TjM确定，Ta=25C时，若要PCM，必RT。二、热阻的估算管芯（J）向环境（A）散热的途径有两点：管芯JC（管壳）A；或JCS（散热片）A，如图示。第30页/共44页31 设J-C间热阻为Rjc,C-A间热阻为Rca，C-S间热阻为Rcs,S-A间热阻为Rsa,则晶体管散热的热阻模型如图所示。大功率管一般要加散热器，不同管子Rjc不同；Rca与管壳所用材料有关；Rcs取决于晶体管与散热器之间是否加绝缘层，又决定于二者接触面积和压紧程度；Rsa与散热器所用材料及表面大小、厚薄、颜色和散热片安装位置等因素有关。小功率管一般不加散热器，故晶体管的等效热阻为第31页/共44页32三、功放管的散热器 两种散热器如图示。当散热器垂直或水平放置时，有利于通风，故散热效果较好。散热表面钝化涂黑有利于热辐射，从而可减小热阻。产品手册给出的PCM是在指定散热器及一定环境温度下的允许值；若改善散热条件，可获得更大一些的PCM。第32页/共44页339.4 OTL、OCL和BTL电路因PO和Au不同有多种不同型号的集成电路。OTL电路使用时，需外接输出电容。为了改善频率特性，减小非线性失真，常在电路内部引入深度负反馈。本节以低频功放为例，介绍集成功放的电路组成、工作原理、主要性能指标和典型应用。集成功率放大电路分析 LM386是一种音频集成功放，具有功耗小，电压增益可调节，电源电压范围大，外接元件少和总谐波失真小等优点，广泛应用于录音机和收音机之中。集成功率放大电路第33页/共44页34一、LM386内部电路第34页/共44页35第一级为差分放大电路（双入单出）第二级为共射放大电路，T7放大管，恒流源作有源负载，以增大放大倍数。第三级中T8和T6管复合成PNP管，与NPN管T10构成准互补输出级。D1、D2为输出级提供合适的偏置电压，可以消除交越失真。T1和T3、T2和T4分别构成复合管作为差分放大电路放大管；T5和T6组成镜像电流源作为T1和T2有源负载。从T2管集电极输出，为双入单出电路。单端输出电路的增益近似等于双端输出（因接有源负载）。第35页/共44页36 电阻R7从输出端连接到T2的发射极形成反馈通路，并与R5和R6构成反馈网络，从而引入深度电压串联负反馈。利用瞬时极性法可判断出，2脚为反相输入端，3脚为同相输入端。电路由单电源供电，故为OTL电路。输出端（5脚）应外接输出电容后再接负载。引脚1和8外接电阻时，改变交流通路，所以必须在外接电阻回路串联一个大容量电容，如图示，外接电阻值不同，电压放大倍数的调节范围为20200，即2646dB。二、LM386引脚图注：第36页/共44页37集成功率放大电路的主要性能指标 除POm外，还有电源电压范围，电源静态电流，电压增益，频带宽，输入阻抗，输入偏置电流，总谐波失真等。同一负载，当电源电压不同时，POm不同；同一电源电压时，当负载不同，POm也不同。第37页/共44页38集成功率放大电路的应用一、集成OTL电路的应用1.LM386外接元件最少的用法静态时输出电容上电压为VCC/2最大不失真输出电压的峰峰值为电源电压VCC。最大输出功率为输入电压有效值VCC=16V,RL=32引脚1和8开路，R和C2串联构成较正网络用来进行相位补偿。LM386外接元件最少的用法第38页/共44页393.LM386的一般用法 LM386电压增益最大的用法LM386的一般用法C3使引脚1和8的交流通路短路，Au200；C4为耦合电容；C5是去耦电容。引脚1和5接电阻，也可改变电压放大倍数。2.LM386电压增益最大的用法第39页/共44页40最大输出功率Pom12W最大不失真输出电压Uom9.8VTDA1521为2通道OCL电路，可作为立体声扩音机左、右两个声道的功放。其内部引入深度电压串联负反馈，具有待机、静噪功能及短路和过载保护等。二、集成OCL电路的应用第40页/共44页41三、集成BTL电路的应用 TDA1556为2通道BTL电路。可作为立体声扩音机左，右两个声道的功放。两个通道的组成完全相同。TDA内部有待机、静噪功能，并有短路、电压反向、过压、过热和扬声器保护等。最大输出电压的峰值可接近电源电压VCC。第41页/共44页42实用的OCL准互补功放电路：+24VuiRLT7T8RC8-24VR2R3T6Rc1T1T2Rb1Rb2C1RfR1D1D2T3Re3T4Re4C2T5Re5C3C4T9T10Re10Re7Re9C5R4BX差动放大级反馈级偏置电路共射放大级UBE倍增电路恒流源负载准互补功放级保险管负载第42页/共44页43本章基本要求1.掌握下列概念：晶体管的甲类、乙类和甲乙类工作 状态，最大输出功率、转换效率。2.理解功率放大电路的组成原则，掌握OCL的工作原 理，并了解其它类型功率放大电路的特点。3.理解功率放大电路最大输出功率和效率的分析计算 方法，了解功放管的选择方法。4.了解集成功率放大电路的工作原理。第43页/共44页44感谢您的观看。第44页/共44页
