集成电子技术基础教程 第三篇第4章(142)

集成电子技术基础教程LDC第三篇模拟电路和系统集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程LDC第四章功率变换电路集成电子技术基础教程LDC第四章功率变换电路3.4.1功率放大电路的特点和基本类型3.4.2功率放大电路的分析计算3.4.3集成运放的扩流和扩压3.4.4集成功率放大器3.4.5整流、滤波、稳压电路3.4.6开关型直流稳压电路集成电子技术基础教程LDC1、从功率变换的角度讨论放大电路如何有效地将直流供电电源的能量转换为负载所需要的信号功率。内容包括：低频功率放大电路直流稳压电路第四章功率变换电路2、如何将交流电网的能量转换为电子电路所要求的直流电能。集成电子技术基础教程LDC由于输出幅度较大，功率放大电路必须工作在大信号条件下，因而容易产生非线性失真。如何尽量减小输出信号的失真是首先要考虑的问题。3.4.1功率放大电路的特点和基本类型半导体器件在大信号条件下运用时，电路中应考虑器件的过热、过流、过压、散热等一系列问题，并要有适当的保护措施。输出信号功率的能量来源于直流电源，应该考虑转换的效率。主要特点集成电子技术基础教程LDC功率放大电路主要有互补对称式和变压器耦合推挽式两种类型OTL电路要求输入端(T1、T2基极)上的静态电压也为VCC/2，即vI=VCC/2+vi单电源供电的互补对称功放电路，又称OTL电路互补对称式(OutputTransformerLess)基本类型集成电子技术基础教程LDC双电源供电的互补对称功放电路，又称OCL电路静态(vi＝0)时，T１、T２管均截止，VOQ＝0正半周(vi＞0)时，T１管导通，T２管截止，+VCC→T1→RL→GND负半周(vi＜0)时，T1管截止，T2管导通，GND→RL→T2→-VCC(OutputCapacitorLess)集成电子技术基础教程LDCOTL功放电路与OCL功放电路的工作原理类似，都由NPN和PNP管构成，但增加了一只大容量(几百～几千微法)的电解电容器静态(vi＝0)时，T１、T２管均截止，vo＝VCC/2，所以电容C上充有VCC/2的电压，VOQ＝0正半周(vi＞0)时，T１导通，T２截止，+VCC→T1→C→RL→GND。电容充电。负半周(vi＜0)时，T1截止，T2导通，电容放电(作为电源)，C→T2→GND→RL。单电源互补功放电路(OTL)的工作原理集成电子技术基础教程LDC功率放大器的工作点设置甲类θ=360°乙类θ=180°甲乙类θ=180°～360°乙类放大甲类放大甲乙类放大ICQ略大于0集成电子技术基础教程LDCTr1、Tr2为输入和输出变压器；T1、T2为同极型对称推挽管；Rb1、Rb2提供静态偏置，克服交越失真。正半周(vi＞0)时，v21为正，T１导通，v22为负，T２截止输出正半周。负半周(vi＜0)时，v21为负，T1截止，v22为正，T2导通，输出负半周。变压器耦合推挽式+__+集成电子技术基础教程LDC变压器耦合的突出优点是，通过改变变压器的变比，能找到一个最佳的等效负载(此时输出功率最大，且不失真)。并且，在不提高电源电压的条件下，可以使输出电压幅度Vom超过电源电压。+__+集成电子技术基础教程LDCtVvimisintRVitVvLomoomosin)/(sin设输入：则输出：输出功率：以双电源互补对称式（OCL）功率放大电路为例输出功率Po3.4.2功率放大电路的分析计算oooIVP22omomIVLomRV22功率放大电路的主要技术指标集成电子技术基础教程LDC电源提供平均功率：输出效率ηCComEoVVPP4输出效率:输出效率是输出功率与电源提供的平均功率之比0)(212tdiVPoCCE)(sin0tdRtVVLomCCLomCCRVV2集成电子技术基础教程LDC当输入信号幅度达到理想的最大值时，输出功率达到最大，此时输出效率也最大。CComVV考虑功放管的饱和压降VCES时，Vom=VCC-VCES，实际效率将小于78.5%(一般为60～70%)。最大输出功率及最大效率LCComRVP22LCCERVP22互补对称功放电路的工作波形EomPPmax4%5.78集成电子技术基础教程LDC管耗PTT1、T2二管的总管耗为：为求最大管耗PTM，对上式求导，并令dPT/dVom=0CCCComVVV64.02omomLCCTMPPRVP4.042222所以每个功放管的最大功耗为：omTMMTMTPPPP2.02121此时:02LomLCComTRVRVdVdPoETPPPLomLomCCRVRVV222集成电子技术基础教程LDC在互补对称功率放大电路中，功放管须按以下几点原则选取：(1)管子的功耗PCM＞0.2Pomax(2)功放管的耐压V(BR)CEO＞2VCC(3)功放管允许的最大集电极电流ICM＞VCC/RL功率管的选取集成电子技术基础教程LDC(1)功率管应该严格配对，大小工作电流时的β一致，在大电流下饱和压降小，(2)管子的散热问题。在大功率场合，必须给管子装上一定尺寸的散热板，(3)功放管因在大电流、高电压下工作，应对其采取过压和过流保护措施；(4)当电源质量不高或内阻较大时，电源内阻上的压降可能会引起功放电路的低频自激。消除低频自激的有效方法是在前置放大电路的供电回路中加去耦滤波电容。功放电路实际应用时需考虑的问题集成电子技术基础教程LDC集成运放扩流电路在集成运放的输出端再加一级互补对称功放利用T1、T2管子的电流放大作用，达到扩大输出电流的目的3.4.3集成运放的扩流和扩压集成运放的扩流集成电子技术基础教程LDC经扩压后的输出电压可达±24V以上当加入信号vi后22)(211oCCooCCBvVvvVv22)(212oCCooCCBvVvvVv0,0oivv时当VvVvBB15,1521VVVV3.14,3.14)()(2211BEBBEBvvvvVV)22()22(oCCoCCvVvVV30CCV集成运放的扩压集成运放扩压电路集成电子技术基础教程LDC一般通用型集成运放的输出功率是很小的，如μA741的输出功率仅为100mW左右。在需要较大功率场合，可选用集成功率放大器。5W音频放大器3.4.4集成功率放大器集成电子技术基础教程LDC20W音频放大器集成电子技术基础教程LDC