西安交通大学 赵进全 模拟电子技术基础 .pptx

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1、2工作状态分类(1)甲类放大电路 根据晶体管的静态工作点的位置不同分b.能量转换效率低能量转换效率低特点 c.放大管的导通角放大管的导通角=2静态工作点位置iC1ICQt=2 O2集电极电流波形大大 a.静态功耗静态功耗uCEiCOQA第1页/共62页(2)乙类放大电路 b.能量转换效率高能量转换效率高c.输出失真大输出失真大特点 d.放大管的导通角放大管的导通角=tiC22 =O3 集电极电流波形 a.静态功耗静态功耗静态工作点位置uCEiCOQA第2页/共62页(3)甲乙类放大电路 a.静态功耗较小静态功耗较小b.能量转换效率较高能量转换效率较高c.输出失真较大输出失真较大特点 d.放大管

2、的导通角放大管的导通角 2tiC32O3ICQ 0 时T1导通T2截止输入信号ui输出信号uo电流io方向uoui+RLT1ui+_+VCC_iC1iC2T2VCCuo_A第7页/共62页c.ui|2VCC(3)ICMVCC/RC9.3 功率器件与散功率器件与散热热在互补推挽功率放大电路中,功率管的极限参数应满足以下关系第33页/共62页2二次击穿的影响 iCuCEOBA二次击穿一次击穿S/B曲线二次击穿现象二次击穿临界曲线iCuCEO第34页/共62页1.V型NMOS管的结构 结构剖面图 功率MOSFET s 源极 g 栅极 金属 源极S i O2沟道沟道外延层衬底d 漏极_N+PPNN+N

3、+第35页/共62页2.V型NMOS管的主要特点(1)开关速度高(2)驱动电流小(3)过载能力强(4)易于并联 第36页/共62页IGBT等效电路dT1gsRT2IGBT电路符号gsdT 绝缘栅双极型晶体管（IGBT）第37页/共62页绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的主要特点：(1)输入阻抗高(2)工作速度快(3)通态电阻低(4)阻断电阻高(5)承受电流大兼顾了MOSFET和BJT的优点，成为当前功率半导体器件发展的重要方向。第38页/共62页外壳c集电结j散热器sR(t h)j cR(t h)c sR(t h)s a环境a 功率器件的散热晶体管的散热示意图第39页/共62页导电回路（电路）散

4、热回路（热路）参 量 符 号 单 位参 量符 号 单位电 压UV温 差ToC电 流IA最大允许功耗PCMW电 阻R热 阻RToC/W 功率器件的散热分析方法导电回路和散热回路参数对照表电热模拟法,即用电路来模拟功率器件的散热回路。第40页/共62页Tj集电结的结温Tc 功率管的壳温Ts 散热器温度Ta 环境温度Rjc 集电结到管壳的热阻Rcs 管壳至散热片的热阻Rsa 散热片至环境的热阻散热等效热路TjTcTsTaRjcRcsRsajcsaPCM第41页/共62页散热回路的总热阻为 最大允许功耗 TajCMRTTP-=TjTcTsTaRjcRcsRsajcsaPCM第42页/共62页练 习 题

5、例1 乙类互补推挽功放电路如图所示。已知ui为正弦电压，RL=8W，要求最大输出功率为16W。假设功率管T1和T2特性对称，管子的饱和压降UCES=0。试求：T1T2RL+VCCVCC_+uoui(1)正、负电源VCC的最小值；(2)当输出功率最大时，电 源供给的功率；(3)当输出功率最大时的输入电压的有效值。第43页/共62页解 (1)由于电路的最大输出功率所以电源电压(2)当输出功率最大时，电源供给的功率T1T2RL+VCCVCC_+uouiVCC第44页/共62页(3)因为输出功率最大时，输出电压的幅值为所以输入电压的有效值为 T1T2RL+VCCVCC_+uoui第45页/共62页R1

6、R2RLT1T25kW250kW(18V)(-18V)+uO+VCC-VCCiO1uIAuO1例2 在图示电路中，已知运放性能理想，其最大的输出电流、电压分别为15 mA和15 V。设晶体管T1和T2的性能完全相同，=60，|UBE|=0.7 V。试问:第46页/共62页(1)该电路采用什么方法来减小交越失真?R1R2RLT1T25kW250kW(18V)(-18V)+uO+VCC-VCCiO1uIAuO1(2)如负载RL分别为20 W、10 W时，其最大不失真输出功率分别为多大?第47页/共62页(3)为了使不失真输出功率达到最大，其电路的最佳负载RLopt 及此时的最大输出功率Pom；R1

7、R2RLT1T25kW250kW(18V)(-18V)+uO+VCC-VCCiO1uIAuO1(4)功放管T1 和T2的极限参数PCM、ICM 和|U(BR)CEO|应 选多大?第48页/共62页解 (1)在电路即将导通瞬间，电路中各支路中的电流为零。这时R1R2RLT1T25kW250kW(18V)(-18V)+uO+VCC-VCCiO1uIAuO1第49页/共62页R1R2RLT1T25kW250kW(18V)(-18V)+uO+VCC-VCCiO1uIAuO1故第50页/共62页在晶体管即将导通的瞬间，uO1等于其死区电压UBE(th)。R1R2RLT1T25kW250kW(18V)(-

8、18V)+uO+VCC-VCCiO1uIAuO1第51页/共62页故 电路的死区电压Ui(th)为R1R2RLT1T25kW250kW(18V)(-18V)+uO+VCC-VCCiO1uIAuO1第52页/共62页 T1和T2均未导通当 时 T1或T2导通可见，由于运放的Auo很大，与未加运放的乙类推挽功放电路相比，输入电压的不灵敏区减小了，从而减小了电路的交越失真。即当 时第53页/共62页(2)由图可知，功放电路的最大输出电流为 R1R2RLT1T25kW250kW(18V)(-18V)+uO+VCC-VCCiO1uIAuO1第54页/共62页R1R2RLT1T25kW250kW(18V)

9、(-18V)+uO+VCC-VCCiO1uIAuO1由题意知，电路的最大输出电压为 第55页/共62页受输出电压的限制，电路的最大输出功率为当 时，因为R1R2RLT1T25kW250kW(18V)(-18V)+uO+VCC-VCCiO1uIAuO1第56页/共62页R1R2RLT1T25kW250kW(18V)(-18V)+uO+VCC-VCCiO1uIAuO1受输出电流的限制，电路的最大输出功率为当 时，第57页/共62页(3)为了充分利用运放输出的最大电流和电压，功放电路的最佳负载应为 此时电路的最大输出功率为 第58页/共62页(4)在上述三种负载情况下，两管的最大功耗分别为：当 时，R1R2RLT1T25kW250kW(18V)(-18V)+uO+VCC-VCCiO1uIAuO1第59页/共62页当 时 当 时 第60页/共62页因此，选择每只管子的功耗 又由于在三种负载中出现的最大输出电压、电流为 因此选择每管的 、应满足第61页/共62页感谢您的观看！第62页/共62页