第八章功率电路及系统精选文档.ppt

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1、第八章功率电路及系统本讲稿第一页，共三十五页19 九月 2022模拟电子技术21.负载得到的交流功率负载得到的交流功率PL2.电源供出功率电源供出功率PE3.管子功耗管子功耗PC 4.转换能量的效率转换能量的效率812 甲类甲类(A类类)功率放大器功率放大器一、电路一、电路二、功率与效率的计算二、功率与效率的计算本讲稿第二页，共三十五页19 九月 2022模拟电子技术3 813 互补跟随乙类互补跟随乙类(B类类)功率放大器功率放大器一、双电源互补跟随乙类功率放大器一、双电源互补跟随乙类功率放大器 (OCL电路电路)1.电路电路2.功率与效率的计算功率与效率的计算1)输出交流功率输出交流功率PL

2、2)电源提供的功率电源提供的功率3)每管转换能量的效率每管转换能量的效率 4)每个管子损耗每个管子损耗PC本讲稿第三页，共三十五页19 九月 2022模拟电子技术43.选择功率管选择功率管(1)已知已知PLm及及RL，选，选UCC(2)已知已知PLm，选择管子允许的最大功耗，选择管子允许的最大功耗PCM(3)管子的击穿电压管子的击穿电压U(BR)CEO(4)管子允许的最大电流管子允许的最大电流ICM本讲稿第四页，共三十五页19 九月 2022模拟电子技术5第第8章章 功率电路及系统功率电路及系统（1）了解功率放大电路的类型及特点。）了解功率放大电路的类型及特点。（2）了解功率放大电路最大输出功

3、率和转换效率的分）了解功率放大电路最大输出功率和转换效率的分析方法。析方法。（3）掌握乙类推挽功率放大器的电路组成、工作原理、）掌握乙类推挽功率放大器的电路组成、工作原理、分析方法和性能特点。分析方法和性能特点。本讲稿第五页，共三十五页19 九月 2022模拟电子技术681 功率放大器功率放大器811功率放大器的特点及工作状态分类功率放大器的特点及工作状态分类一、特点一、特点(1)给负载提供给负载提供不失真的不失真的、足够大的功率。、足够大的功率。(3)分析方法以分析方法以图解法图解法为主。为主。(2)大信号工作。大信号工作。以提供给负载足够大的功率为主要目标的放大器。以提供给负载足够大的功率

4、为主要目标的放大器。本讲稿第六页，共三十五页19 九月 2022模拟电子技术7(4)提高效率成为重要的关注点。提高效率成为重要的关注点。(5)非线性失真与其他交流指标间的矛盾突出。非线性失真与其他交流指标间的矛盾突出。在在效效率率高高、非非线线性性失失真真小小、安安全全工工作作的的前前提提下下，向向负负载载提供足够大的功率。提供足够大的功率。对功率放大器的要求对功率放大器的要求(6)功率器件的安全问题必须考虑。功率器件的安全问题必须考虑。本讲稿第七页，共三十五页19 九月 2022模拟电子技术8图图81放大器的工作状态分类放大器的工作状态分类(a)A类类(导通角为导通角为360)非非线线性性失

5、失真真小小，但但能能量转换效率太低。量转换效率太低。理想情况下理想情况下信号在信号在360内变化，管内变化，管子均导通。子均导通。二、工作状态分类二、工作状态分类本讲稿第八页，共三十五页19 九月 2022模拟电子技术9(b)B类类(导通角为导通角为180)图图81放大器的工作状态分类放大器的工作状态分类非非线线性性失失真真大大，但但能能量量转转换换效效率率很很高高。可可通通过过改改进进电电路路结构，减小非线性失真。结构，减小非线性失真。理想情况下理想情况下工作点工作点Q选在截止点，管子只有选在截止点，管子只有半周导通，另外半周截止。半周导通，另外半周截止。本讲稿第九页，共三十五页19 九月

6、2022模拟电子技术10(c)C类类(导通角导通角180)图图81放大器的工作状态分类放大器的工作状态分类主主要要用用于于高高频频功功放放中中。进进一步提高能量转换效率。一步提高能量转换效率。工作点工作点Q选在截止点下面，信选在截止点下面，信号导通角小于号导通角小于180本讲稿第十页，共三十五页19 九月 2022模拟电子技术11图图82(a)甲类功放电路甲类功放电路812 甲类甲类(A类类)功率放大器功率放大器一、电路一、电路变变压压器器耦耦合合，在在ICQ一一定定时时，通通过过调调整整变变压压比比，使使负负载载获得最大功率。获得最大功率。本讲稿第十一页，共三十五页19 九月 2022模拟电

7、子技术12图图82(b)甲类功放电路的交、直流负载线甲类功放电路的交、直流负载线mm本讲稿第十二页，共三十五页19 九月 2022模拟电子技术13最佳负载情况下：最佳负载情况下：1.负载得到的交流功率负载得到的交流功率PL设变压器效率设变压器效率T=1,则则 ，即，即二、功率与效率的计算二、功率与效率的计算本讲稿第十三页，共三十五页19 九月 2022模拟电子技术142.电源供出功率电源供出功率PEPE固固定定不不变变，与与交交流流信信号号的的大小或有无均无关。大小或有无均无关。本讲稿第十四页，共三十五页19 九月 2022模拟电子技术153.管子功耗管子功耗PC 4.转换能量的效率转换能量的

8、效率当当Ucm(max)=UCC,Icm(max)=ICQ时，效率达到最高时，效率达到最高本讲稿第十五页，共三十五页19 九月 2022模拟电子技术16 813 互补跟随乙类互补跟随乙类(B类类)功率放大器功率放大器OTL、OCL、BTL、变压器耦合式等。、变压器耦合式等。OTL：Output transformerlessOCL：Output capacitorlessBTL：Balanced transformerless（桥式推挽电路）（桥式推挽电路）本讲稿第十六页，共三十五页19 九月 2022模拟电子技术17图图83 互补跟随乙类功率放大器互补跟随乙类功率放大器(OCL电路电路)一、

9、双电源互补跟随乙类功率放大器一、双电源互补跟随乙类功率放大器 (OCL电路电路)1.电路电路本讲稿第十七页，共三十五页19 九月 2022模拟电子技术18图图8-3-1 OCL电路中晶体管输入回路工作示意图电路中晶体管输入回路工作示意图 本讲稿第十八页，共三十五页19 九月 2022模拟电子技术192.功率与效率的计算功率与效率的计算图图84互补跟随乙类功放负载线及工作点互补跟随乙类功放负载线及工作点 (a)单管负载线；单管负载线；(b)双管负载线双管负载线 本讲稿第十九页，共三十五页19 九月 2022模拟电子技术200iC2uCE 2Q(0,-UEE)UEERLuCE1iC10Ucem(m

10、ax)Q(0,UCC)UCCRL图841 互补跟随乙类功放单管负载线及工作点 本讲稿第二十页，共三十五页19 九月 2022模拟电子技术21图图84互补跟随乙类功放负载线及工作点互补跟随乙类功放负载线及工作点 (a)单管负载线；单管负载线；(b)双管负载线双管负载线 乙类互补功率放大电路波形的合成乙类互补功率放大电路波形的合成.avi本讲稿第二十一页，共三十五页19 九月 2022模拟电子技术221)输出交流功率输出交流功率PLV1、V2为半周工作，但负载电流却是为半周工作，但负载电流却是完整的正弦波完整的正弦波。本讲稿第二十二页，共三十五页19 九月 2022模拟电子技术23信信号号增增大大

11、，Uom增增大大，电电压压利利用用率率也也增增大大。若若忽忽略略集集电极饱和电压，则最大电极饱和电压，则最大=1，故，故令令 称之为电压利用系数，那么称之为电压利用系数，那么本讲稿第二十三页，共三十五页19 九月 2022模拟电子技术24当当信信号号为为零零时时，工工作作点点接接近近于于截截止止点点，ICQ=0，电电源源不不提提供供功功率率；而而随随着着信信号号的的增增大大，iC增增大大，电电源源提提供供的的功功率率也将随之增大。这点与也将随之增大。这点与A类功放有本质的差别。类功放有本质的差别。2)电源提供的功率电源提供的功率本讲稿第二十四页，共三十五页19 九月 2022模拟电子技术25当

12、信号最大时，当信号最大时，Uom(max)UCC，所以，所以PE=UCC(iC1的直流分量的直流分量)+|UEE|(iC2的直流分量的直流分量)本讲稿第二十五页，共三十五页19 九月 2022模拟电子技术263)每管转换能量的效率每管转换能量的效率 当信号最大，当信号最大，=1时，效率达到最高：时，效率达到最高：B类的效率远比类的效率远比A类的高。类的高。信号越大，效率越高。信号越大，效率越高。本讲稿第二十六页，共三十五页19 九月 2022模拟电子技术274)每个管子损耗每个管子损耗PC可可见见，每每个个管管子子的的损损耗耗PC是是输输出出信信号号振振幅幅的的函函数数。将将PC对对Uom求导

13、，可得出最大管耗求导，可得出最大管耗PCm。令。令本讲稿第二十七页，共三十五页19 九月 2022模拟电子技术28得出，当得出，当 时，每管的损耗最大：时，每管的损耗最大：本讲稿第二十八页，共三十五页19 九月 2022模拟电子技术293.选择功率管选择功率管(1)已知已知PLm及及RL，选，选UCC，则，则(2)已知已知PLm，选择管子允许的最大功耗，选择管子允许的最大功耗PCM。管子允许的最大功耗管子允许的最大功耗例如要求最大输出功率为例如要求最大输出功率为10W时则只要选用两个额定时则只要选用两个额定管耗大于管耗大于2W的管子就可以了。的管子就可以了。本讲稿第二十九页，共三十五页19 九

14、月 2022模拟电子技术30(3)管子的击穿电压U(BR)CEO。本讲稿第三十页，共三十五页19 九月 2022模拟电子技术31(4)管子允许的最大电流ICM。本讲稿第三十一页，共三十五页19 九月 2022模拟电子技术32作作 业业8-18-2本讲稿第三十二页，共三十五页19 九月 2022模拟电子技术33功率放大器也可称为多级放大器的功率输出级。功率放大器也可称为多级放大器的功率输出级。电压放大器：电压放大器：一般电压放大器为小信号放大器；一般电压放大器为小信号放大器；以获得电压增益为主；以获得电压增益为主；主要考虑通频带等参数；主要考虑通频带等参数；功率放大器：功率放大器：为大信号放大器

15、（单级）；为大信号放大器（单级）；以获得功率增益为主（大电压大电流）；以获得功率增益为主（大电压大电流）；主要考虑输出功率，非线性失真，安全保护等参数；主要考虑输出功率，非线性失真，安全保护等参数；本讲稿第三十三页，共三十五页19 九月 2022模拟电子技术34几种类型的比较几种类型的比较甲类甲类：效率低，管耗较大（无信号时，有直流功耗：效率低，管耗较大（无信号时，有直流功耗 ICQ）单管全波）单管全波波形。波形。乙类乙类：效率高，有非线性失真（交越失真），只有半波，需两管推：效率高，有非线性失真（交越失真），只有半波，需两管推挽获得全波波形。挽获得全波波形。甲乙类甲乙类：效率较高，分析同乙类，但可改善非线性失真（：效率较高，分析同乙类，但可改善非线性失真（Q点升高）。点升高）。丙类丙类：效率高，但需要滤波网络方可取出基波波形。：效率高，但需要滤波网络方可取出基波波形。本讲稿第三十四页，共三十五页19 九月 2022模拟电子技术35本讲稿第三十五页，共三十五页