第七章功率电路.pptVIP

第七章 功率放大器和直流电源 u1 u2 a T b D1 RL uo D2 u2 io 单相全波整流电压波形 u2 uo uD1 ?t ? 2? 3? 4? 0 uD2 + – + – 0 ~ ?： uD2 = 2u2 + 忽略二极管正向压降 二极管上的平均电流及承受的最高反向电压： u1 u2 a T b D1 RL uo D2 u2 io 二极管上的平均电流： o D I I 2 1 = uD ? 2? 0 ?t DRM 2 2 U U = 2 二极管承受的最高反向电压： 3. 单相桥式整流电路 u1 u2 T D3 D2 D1 D4 RL uo 组成：由四个二极管组成桥路 RL D1 D3 D2 D4 u2 uo u2 uo * 7.1 功率放大器 功率放大器是指能够输出较高电压，又能输出较大电流，因而能够提供较大功率的末级放大器而言。 一般用来推动扬声器、加热电炉丝等，在工业电子学中还经常用来推动电机、电磁铁等。 功率放大器的设计一般是围绕着效率这个问题进行的。在放大器中，晶体管的作用是把电源提供的能量转换成型号形式的能量，设电源电压为E，管子的平均注入电流为I，则电源功率为： 设传输至负载的功率为Po，则放大器的效率为： 损耗的能量损耗在晶体管和电路中： 7.1.1 引言 7.1.2 放大器的转换效率 单管功率放大器 Q Vce E O Ic Icq 负载线 - 电源功率： 放大器供给负载的功率： 放大器的效率： 这个放大器工作点设置在准线性区中间，成为甲类放大器（class A）。 甲类放大器的效率与输出信号有关。下面看它的最大值： 故而： 提高效率，需要减小静态电流，保持放大器的输入信号有最大振幅。 - 如果输入信号只有正极性，我们可以让电路的静态电流非常小，偏置在临界截止状态。 Q Vce E O Ic Icq - 假设晶体管是理想的，忽略准静态时的畸变，只有在有信号时才有电流导通。 电源提供的直流电流为： 放大器的输出功率为： - - 效率为： 这个偏置在临界截止区的放大器叫做乙类（class B）放大器。可以看出，其效率要高于甲类放大器。 它的管耗为： 考虑到映射到集电极的负载： 消去： 当 时，上式取最大值。 这时，效率为50％。这可以作为设计未知信号的功率放大器时管子功耗的参考指标。 - 7.1.3 乙类推挽放大器 一般情况下，需要放大双极性信号。为了利用乙类放大器的优点，可以设想输入信号分解成两个极性相反的单极性信号，经过两个乙类放大器放大后，在负载上重新合成为双极性信号。 右图为两个乙类偏置的共集电极电路组成的双极性功率放大器。 - 实际的晶体管不是理想器件，接近截止时，会产生畸变，有显著的非线性失真，叫交越失真。 Vi Io T1 T2 O t O Io - 为了补偿交越失真，可以把两个管子设计成均偏置于较小电流下（甲乙类），这样效率损失不大，两个管子的特性组合，使得总的非线性失真减小。 Vi Io T1 T2 - 历史上，这类放大器是由两个同极性的管子组成，两管分别输入极性相反的信号，在利用输出变压器进行合成，叫做“推挽放大器”。 最佳耦合 双管推挽功率大 阻抗匹配效率高 喜喜 7.1.4 实际的一些电路问题 加入保护二极管防止末级的击穿。 - 由于工艺上较难生产和NPN功率管配对的PNP功率管，常采用“电流采用前馈”电路。 巧妙处理的偏置电路。 使用反馈改善失真 如果把运放和功率输出级集成在一起，就是“运算功率放大器”。 一些小系统常使用单极性电源，可以使用电容耦合电路，由于没有输出变压器，叫做OTL（Output Tranformer Less）电路。 如果负载和功率放大电路直接耦合，就叫做OCL（Output Capator Less）电路。 OTL 推挽式直接耦合电路： 7.2 直流电源 电子电路总要有直流电源供电。常用电源是整流滤波电源、一次电池、蓄电池等，统称一次电源。 一次电源的共同特点是：其输出电压总是遂各种因素变换，而较精密的电子电路需要稳定、纯净的电压供电。因而常常增设稳压电路。稳压电路由一次电源供电，但能够抑制一次电源的纹波和起伏，得到符合要求的电压输出。 输出电压受温度、输入电压的变化、和负载的变化影响： 温度系数ST 负载调整率 即为输出阻抗 电压调整率 这是表征稳压电路性能的主要指标。 按照稳压电路的要求，稳压电路应该是以稳定电压为输入的电压串连负反馈电路。并且输出端应该具有比较大的电流输出能力。 这是串联型电压调整器的电路．其核心是电压串联负反馈，输出阻抗小．V+是一个不稳定电压，经过电路的作用，使负载上得到稳定电压． 在商品的集成稳压电路中，最常用的是78和79系列固定输出稳压电路，其中一种用于正电压输出，另一种用于负电压输出．78系列有：7805、7806、7