第一章功率电子线路 §1.功率电子线路概述 §12功率放大器的电路组成和工作特性 §1.3乙类推挽功率放大电路 §14功率合成技术 §15整流与稳压电路
1 第一章 功率电子线路 §1.1功率电子线路概述 §1.2功率放大器的电路组成和工作特性 §1.3乙类推挽功率放大电路 §1.4功率合成技术 §1.5整流与稳压电路
§11功率电子线路概述 功率放大电路:是放大器的一个类别,广泛应用于通信、音 响、图像等电子设备 电源变换电路:对能量进行特定变换的电路,广泛应用于电 源设备、电力系统、工业控制
2 §1.1 功率电子线路概述 功率放大电路：是放大器的一个类别，广泛应用于通信、音 响、图像等电子设备 电源变换电路：对能量进行特定变换的电路，广泛应用于电 源设备、电力系统、工业控制
功率放大器 1.电路要求 安全一一放大器安全、负载安全、人生安全 要求功率放大器在匹配并充分激励下安全工作。受晶极管三 极限参数的限制 (a)Pcw集电极允许最大平均管耗 应满足:最大平均管耗 P< P (bVo (BRCEO 集电极反向击穿电压 应满足: CEmax-'BRCEO
3 一．功率放大器 1．电路要求： 安 全――放大器安全、负载安全、人生安全 要求功率放大器在匹配并充分激励下安全工作。受晶极管三 个 极限参数的限制。 (a)PCM——集电极允许最大平均管耗 应满足：最大平均管耗Pcmax≤ PCM (b)V(BR)CEO——集电极反向击穿电压 应满足：VCEmax≤V(BR)CEO
(c)lcw—集电极最大允许电流 应满足:icmx≤ICm (其实c不是安全工作的极限参数,当n增大到大于 cw时β减小,会导致非线性失真增大) (2)减小非线性失真一一失真控制在允许范围内 非线性失真系数: orr =2 y 其中:Pon—输出信号的谐波总功率 P—输出信号的基波功率 y的允许值取决于功放的用途
4 (c) ——集电极最大允许电流 应满足：icmax≤ (其实 不是安全工作的极限参数，当icmax增大到大于 时β减小，会导致非线性失真增大） （2）减小非线性失真――失真控制在允许范围内 非线性失真系数: 其中：P0n——输出信号的谐波总功率 P0 ——输出信号的基波功率 γ 的允许值取决于功放的用途 CM I CM I CM I CM I
(3)高效率——η=Po/PD=Po/Po+Pc) ■Pb:直流电源提供的直流功率 Po:输出信号功率 功率管的耗散功率(管耗) ■总之,功率放大器的任务是保证功放管安 全工作的条件下,在允许的非线性失真范 围内,满足输出功率的要求,同时尽可能 减小功率管的平均管耗,提高放大器的效 率
5 (3)高效率――ηc=PO / PD =PO / (PO + PC) ◼ PD ：直流电源提供的直流功率 ◼ PO ：输出信号功率 ◼ PC ：功率管的耗散功率（管耗） ◼ 总之，功率放大器的任务是保证功放管安 全工作的条件下，在允许的非线性失真范 围内，满足输出功率的要求，同时尽可能 减小功率管的平均管耗，提高放大器的效 率
2.功率放大器的分类 (1)根据负载性质不同划分 非谐振功放的负载为纯电阻性质(匹配网络如低频变压器、 高频变压器和传输线变压器) 谐振功放的负载为电抗性质(匹配网络如L形、T形、T形 等网络) (2)根据工作频率高低划分为 低频功放:变压器耦合甲类单管、乙类推挽,集成低频功 放等。 高频功放:宽带高频功放,谐振功放
6 2. 功率放大器的分类 （1）根据负载性质不同划分 非谐振功放的负载为纯电阻性质（匹配网络如低频变压器、 高频变压器和传输线变压器）。 谐振功放的负载为电抗性质 (匹配网络如L形、T形、π形 等网络)。 （2）根据工作频率高低划分为 低频功放：变压器耦合甲类单管、乙类推挽，集成低频功 放等。 高频功放：宽带高频功放，谐振功放
(3)按流通角φ大小划分(即根据放大器集电极电 流导通时间划分) ■甲类:φ=180°,整个周期内,放大器集电极电流都导 通 ■甲乙类:90°<φ<180°,大于半周期又小于整个周期 内,放大器集电极电流导通 ■乙类:φ=90°,半个周期内,放大器集电极电流导通。 ■丙类:φ<90°,小于半个周期内,放大器集电极电流导 通 ■丁类:φ=90°,管子工作于开关状态
7 （3）按流通角φ大小划分（即根据放大器集电极电 流导通时间划分） ◼ 甲 类：φ=180°，整个周期内，放大器集电极电流都导 通。 ◼ 甲乙类：90°＜φ＜180°，大于半周期又小于整个周期 内，放大器集电极电流导通。 ◼ 乙 类：φ=90°，半个周期内，放大器集电极电流导通。 ◼ 丙 类：φ<90°，小于半个周期内，放大器集电极电流导 通。 ◼ 丁 类：φ=90°，管子工作于开关状态
电源变换电路 整流器:交流一一直流变换器 斩波器:直流一一直流变换器 逆变器:直流一一交流变换器 变压器:交流一一交流变换器(周波变换器)
8 二．电源变换电路 整流器：交流――直流变换器 斩波器：直流――直流变换器 逆变器：直流――交流变换器 变压器：交流――交流变换器（周波变换器）
§12功率放大器的电路组成和工作特性 功率放大器与线性分析中的放大器要求不同 电压放大电路:电压增益、输入电阻、输出电阻等 功率放大电路:输出功率尽可能大、效率高、非线性失真小等 都属于换能器的范围 分析电路的符号说明: 大写字母大写下标:直流量 大写字母小写下标:交流峰值 小写字母大写下标:瞬时量 小写字母小写下标:交流量
9 §1.2功率放大器的电路组成和工作特性 功率放大器与线性分析中的放大器要求不同 电压放大电路：电压增益、输入电阻、输出电阻等 功率放大电路：输出功率尽可能大、效率高、非线性失真小等 都属于换能器的范围 分析电路的符号说明： 大写字母大写下标：直流量 大写字母小写下标：交流峰值 小写字母大写下标：瞬时量 小写字母小写下标：交流量
分析法:图解法分析放大器性能及 能量估算 ■图解法 步骤: 1.作出无输入信号时直流负载线,确定静态工作点。 2作交流负载线,画出集电极交流电压与电流波形并分 别写出表示式 3求放大器各种功率和效率。 10
10 分析法：图解法分析放大器性能及 能量估算 ◼ 图解法 步骤： 1.作出无输入信号时直流负载线，确定静态工作点。 2.作交流负载线，画出集电极交流电压与电流波形并分 别写出表示式。 3.求放大器各种功率和效率