模拟电子技术基础：第27讲 功率放大电路.ppt

《模拟电子技术基础：第27讲 功率放大电路》 功率放大电路是电子系统中的关键组成部分，其主要任务是将微弱的模拟信号放大到足以驱动负载的水平，例如推动扬声器发声、控制继电器动作或者驱动仪表指针偏转。这种放大器的特征在于它能够提供较大的输出功率，因此对电流和电压的要求较高，同时需要确保在晶体管的工作极限范围内，避免波形失真，并且提高效率，以最大限度地将电源的能量转化为负载的实际工作能量。 功率放大器的工作方式主要有甲类、甲乙类和乙类。甲类放大器在整个信号周期内都有电流流过晶体管，适合小信号放大，但效率较低。乙类放大器在信号的半个周期内导通，静态电流为零，效率较高，但容易产生失真。甲乙类放大器则是介于两者之间，导通角大于180度，能在一定程度上兼顾效率和失真。 功率放大电路有多种类型，包括变压器耦合功率放大电路、OTL（Output Transformerless）电路、OCL（Output Capacitorless）电路以及BTL（Bridged Tapped Load）电路。变压器耦合电路虽经典，但由于变压器的存在导致重量增加，且自身损耗较大。OTL电路采用单电源供电，但低频特性不佳。OCL电路采用双电源供电，效率较高且低频特性良好。BTL电路则实现了双端输入和双端输出，低频特性好，但需要更多的晶体管，可能导致效率降低。 在功率放大电路的设计中，需要考虑的重要参数包括输出功率（Pom）、效率（η）以及晶体管的工作状态。输出功率可以通过以下公式计算：Pom = L * (Vom^2 / R)，其中L是负载阻抗，Vom是输出电压的峰值。效率η可以通过输出功率与电源提供的平均功率比值来计算：η = (Pom / PV) * 100%，其中PV是电源提供的直流功率。 对于晶体管的选择，需要根据其极限参数，如最大集电极电流（ICM）、最大反向击穿电压（UCEM）以及最大集电极耗散功率（PCM）来确定。同时，为了减小失真并提高效率，通常会采用互补输出级，利用两个不同类型的晶体管（NPN和PNP）以推挽的方式工作，使得电流在信号的正负半周都能有效地通过负载。 在分析功率放大电路时，通常需要借助图解法，特别是对于大信号的情况。此外，考虑到晶体管的散热和保护问题，需要设计适当的散热方案，以保证晶体管在长期工作下不会过热损坏。 功率放大电路是模拟电子技术中的核心内容，涉及到信号的放大、效率的优化以及晶体管的选取和工作模式，是实现各种电子设备正常工作的基石。理解并掌握这些知识点，对于电子工程的学习和实践至关重要。