文档介绍：互补推挽式功率放大电路
甲类工作状态晶体管存在问题→乙类工作状态晶体管管耗小效率高(但存在非线性,即交越失真) →甲乙类工作状态晶体管(但存在功率管匹配异型困难) →准互补对称放大电路(OCL) →单电源互补功率放大电路(OTL) →变压器耦合功率放大电路
1、互补对称式乙类功率放大电路
(a)所示电路采用两个NPN和PNP管各一只,且特性对称,组成互补对称式射极输出器。简称OCL电路,意为无输出耦合电容。
静态时: u i =0 → I C2 = I C2 =0 (乙类工作状态) → u o =0 。
动态时: u i >0 → VT2导通,VT3截止→ i o = i C2 ;
u i <0 → VT3导通,VT2截止→ i o =− i C3 。
特点:
(1) I BQ 、 I CQ 等于零。
(2)两管均工作半个周期。
(1)输出功率
由电路可知,输出电压 U o 变化范围为: 2( − U ces )=2 I CM × R L
若忽略管子饱和压降 U ces ,则:
输出电流最大值 I CM = R L
输出电压最大值 U CM =
输出最大功率 P OM = I CM 2 × U CM 2 = 2 R L × 2 = 2 2 R L
(2)直流电源供给的功率
因为两管各导通半个周期(不考虑失真),每个电源只提供半个周期的电流,且每管电流平均值为
I C = 1 2π∫ 0 π i C2 d(ω t) = 1 2π∫ 0 π I CM sin⁡(ω t)d(ω t) = 1 2π R L [ −cos⁡ω  t ] 0 π= 1 2π R L ×2= 1 π R L
所以,总功率为 P V =2 I C = 2 π 2 R L
(3)效率
η= P OM P V = π 4 =%
(4)晶体管耗散功率
2 P T = P V − P OM = 2 π I CM − 1 2 I CM = 2 U CM π R L − U CM 2 2 R L
将上式对 U CM 求导并令其为零,得:
d P T d U CM = 2 π R L − U CM R L =0
即 U CM = 2 π ≈
代入上式,可求得最大管耗
2 P T = 2 π R L 2 π− 1 2 R L ( 2 π) 2 = 4 π 2 2 2 R L = 4 π 2 P OM ≈ P OM
电路存在交越失真。(b)图所示,是由于三极管的死区电压所造成,属非线性失真。
2、互补对称式甲乙类功率放大电路
(1)基本工作原理
(a)所示电路中除增加驱动级VT1管外,还增加了两只二极管VD1、VD2,目的是建立一定的直流偏置,偏置电压大于管子死区电压,以克服交越失真。此时管子工作于甲乙类状态。
静态:利用VT1基极电流在VD1、VD2的正向压降给VT1、VT3两管提供基极偏置电压,发射结电位分别为VD1、VD2的正向导通压降,致使两管处于微弱导通状态——甲乙类状态。
两管静态电流相等,负载上无静态电流,输出电压 U o =0 。
动态:当有交流信号输入时,VD1和VD2的交流电阻很小,可视为短路,从而保证两管基极输入信号幅度基本相等。两管轮流工作, i C2 、 i C3 (b)所示,因为负载电流为两者之差,反相相加后得到的, i o (b)所示,明显改善了交越失真。
(2)分析计算
在忽略VT2、VT3管的饱和压降时,该电路的最大输出功率和效率与乙类相同。
(3)电路存在问题
第一:当要求输出功率较大时,要求推动功率管的基极电流也要很大,而由于功放管的β不会很大,所以驱动级VT1要提供大电流难以做到。
第二:两只大功率异型管的的配对比较困难,难以做到特性对称。
为解决上述问题,可以增加复合管VT2、VT4 →代替VT2;VT3、VT5 →代替VT3。这样,既扩大了电流驱动能力,同时也利用同类型的VT4、VT5作为输出管,较好地实现了特性匹配的目的。。
(OTL)
实际电路中,如收音机、扩音机中,常采用