概述功率放大电路是一种以输出较大功率为目的的放大电路。为了

获得大的输出功率，必须使 输出信号电压大； 输出信号电流大； 放大电路的输出电阻与负载匹配。

第 六章 功率放大电路

第一节 功率放大电路的特殊问题

一、

功率放大的 特殊要求

Pomax 大，三极管极限工作（输出电 压、

输出电流幅值大） = Pomax / PDC 要高（将直流功率通过信号

转换成交流功率、可降低能量损耗来提高效率）

失真要小、改善热稳定性（增加散热装置）

（一）输出最大功率： 输出交变电压与交变电流的乘积，最大输出电压、 最大输出电流，功放管工作在极限状态。

（二）提高效率：负载得到的信号功率和电源供给的直流功率之比

方法：减小能量损耗、减小电源、降低成本容量

（三）减小失真：

放大电路的工作状态

甲类 (2)t

iC

O

Icm

2

ICQ

t

iC

O Icm

2

ICQ

乙类 ()

t

iC

O Icm

ICQ

2甲乙类 ( < < 2)

Q

uCE

iC

O t

iC

O

Q

Q

乙类工作状态失真大，静态电流为零 ，管耗小，效率高。

甲乙类工作状态失真大， 静态电流小 ，管耗小，效率较高。

甲类工作状态失真小，静态电流大，管耗大，效率低。

功率放大电路必须考虑效率问题。为了降低静态时的工作电流，三极管从甲类工作状态改为乙类或甲乙类工作状态。此时虽降低了静态工作电流，但又产生了失真问题。如果不能解决乙类状态下的失真问题，乙类工作状态在功率放大电路中就不能采用。推挽电路和互补对称电路较好地解决了乙类工作状态下的失真问题。

一、双电源互补对称电路 (OCL)(OCL — Output Capacitorless)

（一）、电路组成及工作原理

RL

T1

T2

+VCC

+ui

+uo

VCC

ui > 0 T1 导通 T2 截止

iC1

io = iE1 = iC1, uO = iC1RL

ui < 0 T2 导通 T1 截止

iC2 io = iE2 = iC2, uO = iC2RL

ui = 0 T1 、 T2 截止

T1 （ NPN）、 T2 （ PNP）特性相同 —— 互补

第二节　互补对称功率放大电路第二节　互补对称功率放大电路

互补对称功放电路工作原理

VCC = VEE = VCC

vCE

i (mA) C2

vI < 0 时的工作波形Vcem

Icm1/RL

vI > 0 时的工作波形

i (mA)C1

Vcem

Icm

1/RL

输出电压的最大变化范围 :2 Vcem

输出电流的最大变化范围 :2 Icm

问题：　　当输入电压小于死区电压时，三极管截止，引起 交越失真。

交越失真

输入信号幅度越小失真越明显。

消除交越失真（甲乙类互补对称功率放大电路）

给 T1 、 T2

提供静态电压

t

iC

0 ICQ1

ICQ2

克服交越失真思路：

电路：

RL

R

D1

D2

T1

T2

+VCC

+ui

+

uo

VCCT3

当 ui = 0 时， T1 、 T2 微导通。

当 ui < 0 ( 至 ) ， T1 微导通 充分导通 微导通；

T2 微导通 截止 微导通。

当 ui > 0 ( 至 ) ， T2 微导通 充分导通 微导通；

T1 微导通 截止 微导通。

（二）、分析计算

RL

T1

T2

+VCC

+ui

+uo

Vcc

1. 输出功率cmom2

1cm2

1om2

1coo IUIUIUP

L2om2

1Lom

22

1 / RIRU 最大不失真输出电压、电流幅度：

CE(sat)CComm UVU

LCCLommcmm // RVRUI

最大输出功率 omPL

2CC )(

2

1R

V

L

2CE(sat)CC

2

)(

R

UV

最大输出功率

L

2

L

2CE(sat)CC

2

12

)(om

R

VR

UVP CC

2. 电源功率：每个电源只提供半个周期的电流

cm

0

cmC1C1 )(d sin2

1 IttIiI

PDC = IC1VCC + IC2VEE = 2IC1VCC = 2VCCUom/RL

最大输出功率时：PDC = 2V 2CC / RL

PDC= 2V 2CC / RL

3. 效率

DC

o

P

Pη

,/ Lom2

2

1o RUP PDC = 2VCCIcm /

LcmCC

om2

4 RIV

U

4 CC

om

V

U

%5.784max

实际约为 60%

最大输出功率时：当 Uom = Uomm=VCC 时， = max

4。功率管的选择

二、复合互补对称电路1. 复合管：为了减小推动功率管所需的信号电流，前极的发射极或集电极电流作为下一极的基极电流

ib1

(1 + 1) ib1 (1 + 1) (1 + 2) ib1

= (1 + 1 + 2+ 12) ib1

1 2

rbe= rbe1+ (1 + 1) rbe2

2(1+1) ib1

1 ib1

ib

ic

ie

(1 + 2 + 12) ib1

T1

T2

T1

T2

NPN + NPN NPN

T1

T2

PNP + PNP PNP

T1

T2

NPN + PNP NPN

T1

T2

PNP + NPN PNP

构成复合管的规则：

1) B1 为 B ， C1 或 E1 接 B2 ， C2 、 E2 为 C 或 E ；

2) 应保证发射结正偏，集电结反偏；

3) 复合管类型与第一只管子相同。

（二）准互补对称电路

要求：互补对称电路中，两个输出管是互补工作，则，两管必须是不同类型，一个 NPN ，另一个 PNP ，

三、 单电源互补对称电路（ OTL ）

当电路对称时，输出端的静态电位等于 VCC /2 。为了使负载上仅获得交流信号，用一个电容器串联在负载与输出端之间。这种功率放大电路也称为OTL 互补功率放大电路。由于电容 C 的容量足够大，致使电容充放电时间常数远远大于信号周期，电容可以无衰减地把信号传给负载。电容器的容量由放大电路的下限频率确定，即

CRf

LL 2π

1=

LLπ2

1

fRC 图 单电源 OTL

互补功率放大电路

单电源互补功率放大电路如图所示。

1 。输出功率

L

CC

LCC

OM

CCcem

L

cem

Lcem

R

VR

VP

VU

R

UR

UP

82/

2

2/

2/

2

22

22

0

理想条件下电压幅值

2 。效率

%5.784

2/

2

2/

2

/

max

20

0

CC

CC

CC

cem

L

CCcem

L

CCcem

V

L

CCcemV

V

V

V

V

U

R

VU

R

VU

P

P

R

VUP

PP

为：理想条件下，最大效率

6.3 集成功率放大器简介以 LM384 为例

VCC

T1

T2

T3 T4

T5 T6

T7

T8

T9

T10 T11

T12

R1

R3

R4

R5

R2

R6

R7

D1

D2Co

ui

uo

ui

25K25K

1K

150K150K

25K

0.5

0.5

T1~T4 复合差动输入

T5 、 T6 有源负载

T7 、 T8 、 T9 、和D1 、 D2 互补对称输出

T10 、 T11 有源负载

T12 共射放大

6.3 集成功率放大器简介LM384 外部接线图LM384 允许的最大电源电压为 28V 。当 VCC=26V 时， Po=7.6W ，失真约为 5% 。

LM384

3 、 4 、 5 、7 、 10 、 11 、12

10k

0.1uF

500uF

5uF

ui

VCC

6

28

14

18

- 第六章 完