第八章功率电子电路¶

功率放大电路

作用：放大电路的输出级，推动负载工作。

8.1 低频功率放大电路¶

8.1.1 概述¶

对功放电路的要求：

输出功率尽可能大，功率管通常工作在近于极限状态
非线性失真尽可能小
效率要高
集电极功耗尽可能小

晶体管工作状态

甲类工作状态
- 晶体管在输入信号的整个周期内都导通，静态 $I_{\text{C}}$ 较大，波形好，管耗大效率低
乙类工作状态
甲乙类工作状态

8.1.2 基本功率放大电路¶

无输出变压器 (Output Transformerless, OTL) 电路
- 电容与负载耦合，省去了变压器
无输出电容 (Output Capacitorless, OCL) 电路
- 再省去输出电容，直接与负载相连

OCL 电路¶

输出功率和效率¶

负载（交流）

最大输出电压：$U_{\text{om}} = U_{\text{CC}} - U_{\text{CES}}$
最大输出功率：$P_{\text{o}\max} = \frac{(U_{\text{om}}/\sqrt{2})^2}{R_{\text{L}}} = \frac{(U_{\text{CC}} - U_{\text{CES}})^2}{2R_{\text{L}}}$

电源（直流）

流过电源 $U_{\text{CC}}$ 的电流：$i_{\text{C}1} = \begin{cases} I_{\text{cm}} \sin \omega t, & 0 \leq \omega t \leq \pi \\ 0, & \pi \leq \omega t \leq 2\pi \end{cases}$
最大输出电流：$I_{\text{cm}} = U_{\text{om}} / R_{\text{L}} = \frac{U_{\text{CC}} - U_{\text{CES}}}{R_{\text{L}}}$
平均功率：$P_{\text{S}} = P_{\text{S}+} + P_{\text{S}-} = 2 P_{\text{S}+} = 2 $

OTL 电路¶

8.1.3 集成功率放大器举例¶

8.2 直流稳压电路¶

8.2.1 单相桥式整流电路¶

单相半波整流¶

一个二极管，只利用了电源的半个周期

单相桥式整流电路¶

参数计算¶

整流电压平均值 $U_{\text{L}}$

\[ U_{\text{L}} = \frac{1}{\pi} \int_0^{\pi} \sqrt{2} U_2 \sin \omega t \, \mathrm{d}(\omega t) = \frac{2 \sqrt{2}}{\pi} U_2 \approx 0.9 U_2 \]

整流电流平均值 $I_{\text{L}}$

\[ I_{\text{L}} = \frac{U_{\text{L}}}{R_{\text{L}}} = \frac{2 \sqrt{2}}{\pi} \frac{U_2}{R_{\text{L}}} \approx 0.9 \frac{U_2}{R_{\text{L}}} \]

流过每管电流平均值 $I_{\text{D}}$

\[ I_{\text{D}} = \frac{I_{\text{L}}}{2} \approx 0.45 \frac{U_2}{R_{\text{L}}} \]

每管承受的最高反压 $U_{\text{DRM}}$

\[ U_{\text{DRM}} = \sqrt{2} U_2 \]

选用二极管时，应满足：

最大整流电流：$I_{\text{OM}} > I_{\text{D}}$
最大反向电压：$U_{\text{RWM}} > U_{\text{DRM}}$
变压器二次侧电流有效值 $I_2$

\[ I_2 = \frac{U_2}{R_{\text{L}}} = \]

第八章 功率电子电路¶