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1、功率输出级电路第1页，本讲稿共16页 导通角：导通角：=乙类：乙类：导通角：导通角：丙类：丙类：导通角：导通角：2 ICQ甲乙类：甲乙类：导通角：导通角：=2 ICQ甲类：甲类：三极管的工作状态：三极管的工作状态：为提高效率和改善失真，三极管可工作在不同的静态工作点，为提高效率和改善失真，三极管可工作在不同的静态工作点，根据导通时间可分为如下四个状态，如图所示。根据导通时间可分为如下四个状态，如图所示。第2页，本讲稿共16页一、甲类功率输出级一、甲类功率输出级T1-射极跟随输出级射极跟随输出级T2-恒流源偏置电路，可提恒流源偏置电路，可提供供ICQ，并作为，并作为T1发射极有源负载发射极有源负
2、载电阻电阻常采用共射组态甲类功率输出级常采用共射组态甲类功率输出级电路如图。电路如图。特点：特点：AI高，输入阻抗高，输出阻抗低。所以它既具有较大的功高，输入阻抗高，输出阻抗低。所以它既具有较大的功率又有很强的带载能力。率又有很强的带载能力。Po/PDc=25%实际实际1020可见甲类工作状态的效率极低：原因是静态工作点的存在。可见甲类工作状态的效率极低：原因是静态工作点的存在。第3页，本讲稿共16页二、乙类功率输出级二、乙类功率输出级原理：原理：当当Ui为正弦信号正半周，为正弦信号正半周，T2截止，截止，T1导通，导通，Uo随随Ui变化；变化；互补对称乙类推挽输出级(一一)乙类推挽输出级工作
3、原理乙类推挽输出级工作原理1.互补对称乙类推挽输出级互补对称乙类推挽输出级结构：结构：由由T1(NPN管管)和和T2(PNP管管)分别分别与负载与负载RL连成射极跟随器，连成射极跟随器，T1、T2管的输出特性对称。管的输出特性对称。故输出完整波形。故输出完整波形。当当Ui为正弦信号负半周，为正弦信号负半周，T1截止，截止，T2导通，导通，Uo随随Ui变化：变化：第4页，本讲稿共16页图6-29 乙类输出特性（二）乙类推挽输出级的功率分析（二）乙类推挽输出级的功率分析Uom=Ec-Uce1第5页，本讲稿共16页忽略三极管的饱和压降，忽略三极管的饱和压降，Uom=Ec-Uce1 Ec,负载上的最大
4、不失真功率负载上的最大不失真功率为为1.交流输出功率交流输出功率Po2 2电源提供的直流功率电源提供的直流功率PDC电源供给每管的直流功率为电源供给每管的直流功率为:电源提供给双管的直流功率为电源提供给双管的直流功率为:电源提供给双管的最大直流功率为电源提供给双管的最大直流功率为:2PDC(单单)每管半周平均电流为：每管半周平均电流为：第6页，本讲稿共16页3 3功率转换效率功率转换效率当当Uom=EC 时效率最大时效率最大，乙类推挽输出级的最大效率可达乙类推挽输出级的最大效率可达78.5%，考虑到损耗和改善，考虑到损耗和改善波形失真问题，实际波形失真问题，实际 70%。第7页，本讲稿共16页
5、4 4晶体管集电极功耗晶体管集电极功耗P Pc c 电电源源输输入入的的直直流流功功率率，有有一一部部分分通通过过三三极极管管转转换换为为输输出出功功率率，剩剩余余的的部部分分则则消消耗耗在在三三极极管管上上，形形成成三三极极管管的的管耗。管耗。令令 ，可求得，可求得Pc=Pcmax时的时的将此式代入上式可求得集电极最大功耗为：将此式代入上式可求得集电极最大功耗为：第8页，本讲稿共16页5.PC与与Po关系曲线（如图）关系曲线（如图）P Cmax=Po =50%OM Po,PC;N点点 Po=P omax,=max=78.5%此时，此时，Pc=0.273Po 0.2PoMN Po PC,;M点
6、点Pc与与Po的关系的关系poPCPc=Po,=0.5Pc=0.273Po=0.785MN第9页，本讲稿共16页 3功率管的选择功率管的选择为了确保功率管的安全和输出功率的要求，电源及输出功率管为了确保功率管的安全和输出功率的要求，电源及输出功率管参数的选择原则如下：参数的选择原则如下：1）已知）已知Pomax与与RL，选择电源，选择电源UCC，则有：，则有：2）已知）已知Pomax，选择管子允许的最大功耗，选择管子允许的最大功耗PCM，则有：，则有：3）管子的反向击穿电压）管子的反向击穿电压BUCEO当信号最大时，一管趋于饱和，而另一管趋于截止，截止管承受的当信号最大时，一管趋于饱和，而另一
7、管趋于截止，截止管承受的最大反压为最大反压为UCC(UCC)=2UCC，所以，所以4 4）管子允许的最大集电极电流）管子允许的最大集电极电流I ICMCM第10页，本讲稿共16页(三三)乙类推挽输出级转移特性乙类推挽输出级转移特性第11页，本讲稿共16页2.2.互补推挽输出级（互补推挽输出级（OCLOCL电路）电路）T 1-共射激励级共射激励级,可提高输入信号电压幅度可提高输入信号电压幅度;T 2,T 3-互补推挽输出级互补推挽输出级T 4,T 5-给给T 2,T 3提供小偏压。提供小偏压。第12页，本讲稿共16页3.3.准互补推挽输出级准互补推挽输出级前面介绍的互补推挽功率输出级，在大功率应
8、用时还存在以下问题：前面介绍的互补推挽功率输出级，在大功率应用时还存在以下问题：输输出出异异型型管管（T T2 2、T T3 3）的的输输出出特特性性很很难难做做到到完完全全对对称称，结结果果造造成成输输出波形上下不对称；出波形上下不对称；输出管的输出管的值有限，会限制最大输出功率。值有限，会限制最大输出功率。解决办法：解决办法：可采用由复合管构成的准互补推挽功率输出级。可采用由复合管构成的准互补推挽功率输出级。1）复合管）复合管将将两两个个或或三三个个晶晶体体管管按按一一定定的的原原则则级级联联起起来来所所构构成成的的三三端端器器件件称称做做复复合管或达林顿（合管或达林顿（Darlingto
9、n）管。）管。组成复合管要遵从以下原则：组成复合管要遵从以下原则：（1）电流流向必须一致；）电流流向必须一致；（2）各极电压必须保证所有管子工作在放大区；）各极电压必须保证所有管子工作在放大区；（3）复复合合管管的的基基极极电电流流等等于于第第一一个个管管子子的的基基极极电电流流，因因此此复复合合管管的的类型与第一个管子的类型相同。类型与第一个管子的类型相同。第13页，本讲稿共16页正确的复合管连接方式有四种，如图所示。正确的复合管连接方式有四种，如图所示。hfe=hfe1hfe2hie=hie1+(1+hfe1)hie2复合管的电流放大系数为：复合管的电流放大系数为：复合管（复合管（a,c）
10、的输入电阻为）的输入电阻为复合管（复合管（b,d）的输入电阻为）的输入电阻为hie=hie1第14页，本讲稿共16页2 2）准互补推挽功率输出级）准互补推挽功率输出级 T1、T2复复合合成成NPN管管，T3、T4复合成复合成PNP管。管。R1和和R2是是为为了了给给T2、T4的的反反向向饱饱和和电电流流提提供供泄泄放放通通道道而而加加的的电电阻阻。（以以免免在在T2、T4结结温温升升高高时时，ICBO随随温温度度指指数数上上升升，引引起起T2、T4的的ICEO迅速增大而造成恶性热循环。）迅速增大而造成恶性热循环。）注意：注意：准互补推挽功率输出级只要求上下两个复合管在总特性上相互匹准互补推挽功率输出级只要求上下两个复合管在总特性上相互匹配，不必一一对应匹配；配，不必一一对应匹配；也不强求上下两个复合管管子数目相等。也不强求上下两个复合管管子数目相等。第15页，本讲稿共16页4.单电源互补推挽功率输出级（单电源互补推挽功率输出级（OTL电路）电路）T 3-共射激励级，电压共射激励级，电压放大放大;T 1,T 2-推挽功率输出推挽功率输出级级;D 1,D 2-提供小偏压提供小偏压;T 4,T 5-输出过载保护电输出过载保护电路路第16页，本讲稿共16页