非 第1章功率电子线路 线 性 电11功率电子线路概述 线12功率放大器的电路组成和工作特性 13乙类推挽功率放大电路 14功率合成技术 .5整流与稳压电路
第 1 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
今第1章功率电子线暗 第1章功率电子线路 11功率电子线路概述 1.1.1功率放大器 1.12电源变换电路 1.1.3功率器件
第 1 章 功率电子线路 1.1 功率电子线路概述 1.1.1 功率放大器 1.1.2 电源变换电路 1.1.3 功率器件
第1章功率电子线路 1.1功率电子线路概述 作用:高效地实现能量变换和控制。 种类: (1)功率放大电路 特点:放大 用途:通信、音像等电子设备 (2)电源变换电路 特点:能量变换 用途:电源设备、电子系统、工业控制等
1.1 功率电子线路概述 作用：高效地实现能量变换和控制。 种类： (1)功率放大电路 特点：放大 用途：通信、音像等电子设备。 (2)电源变换电路 特点：能量变换 用途：电源设备、电子系统、工业控制等
今第1章功率电子线路岭 1.1.1功率放大器 特点:工作在大信号状态。 、功率放大器的性能要求 ①安全。输出功率大,管子在极限条件下运用。 ②高效率 7c-集电极效率( Collector efficiency) P—输出信号功率;Pb-一电源提供的功率 管耗( Power Dissipation/集电极耗散功率; P一定,πc越高,P越小→Pc小,既可选PM 小的管子,以降低费用,也节省能源 ③失真小
1.1.1 功率放大器 特点：工作在大信号状态。 一、功率放大器的性能要求 ① 安全。输出功率大，管子在极限条件下运用。 ② 高效率。 C ——集电极效率(Collector Efficiency) o C o D o C P P P P P η + = = Po —— 输出信号功率 ；PD —— 电源提供的功率； PC —— 管耗 (Power Dissipation)/集电极耗散功率； Po 一定，C 越高，PD越小 → PC 小， 既可选 PCM 小的管子，以降低费用，也节省能源。 ③ 失真小
第1章功率电子线路 尽管功率增益也是重要的性能指标,但安全、高效和 小失真更重要,前者可以通过增加前置级祢补。 功率管的运用特点 功率管的运用状态 根据功率管在一个信号周期内导通时间的不同,功率管 运用状态可分为甲类、乙类、甲乙类、丙类等多种 ①甲类:功率管在一个周期内导通,6=π。 ②乙类:功率管仅在半个周期内导通,O,=兀/2。 ③甲乙类:管子在大于半个周期小于一个周期内导通, π/2<b.<π。 ④丙类:功率管在小于半个周期内导通,<兀/2 功率管运用状态通常靠选择静态工作点来实现 功率管的运用状态
尽管功率增益也是重要的性能指标，但安全、高效和 小失真更重要，前者可以通过增加前置级祢补。 二、功率管的运用特点 1．功率管的运用状态 根据功率管在一个信号周期内导通时间的不同，功率管 运用状态可分为甲类、乙类、甲乙类、丙类等多种。 ① 甲类：功率管在一个周期内导通 ，c= 。 ② 乙类：功率管仅在半个周期内导通，c= /2。 ③ 甲乙类：管子在大于半个周期小于一个周期内导通， /2 c 。 ④ 丙类：功率管在小于半个周期内导通，c /2。 功率管运用状态通常靠选择静态工作点来实现。 功率管的运用状态
今第1章功率电子线器 根据下列曲线说出功率管的应用状态: IC CQ C o t 图1-1-1各种运用状态下的输出电流波形 2.不同运用状态下的7c 管子的运用状态不同,相应的 n也不同 减小PC可提高m
根据下列曲线说出功率管的应用状态： 图 1–1–1 各种运用状态下的输出电流波形 2．不同运用状态下的 C 管子的运用状态不同，相应的 Cmax也不同。 o C o C P P P η + = 减小 PC 可提高 C
第1章功电子线器 假设集电极瞬时电流和电压分别为ic和vE,则PC为 2兀 C-2π Jo CeDar 讨论:若减少PC,则要减少cvcE 方法1:由甲类→甲乙类→乙类→丙类,即减小管子 在信号周期内的导通(增大ic=0)的时间。 方法2:管子运用于开关状态(又称丁类),即一周期内 半饱和半截止 饱和时,"E≈VcE(m很小→PC很小; 截止时,i很小,ivcε也很小→Pc很小。 总之:为提高mc,管应用状态可取乙类、丙类或丁类。 但集电极电流波形失真严重,电路需采取特定措施(见12 节)
假设集电极瞬时电流和电压分别为 iC 和 vCE，则 PC 为 = 2 0 C C CEd 2 1 P i v t 讨论：若减少 PC，则要减少 iC vCE 方法 1：由甲类 → 甲乙类 → 乙类 → 丙类，即减小管子 在信号周期内的导通(增大iC = 0)的时间。 方法 2：管子运用于开关状态(又称丁类)，即一周期内 半饱和半截止。 饱和时，vCE VCE (sat) 很小 → PC 很小； 截止时，iC很小，iC vCE 也很小 → PC 很小。 总之：为提高 C，管应用状态可取乙类、丙类或丁类。 但集电极电流波形失真严重，电路需采取特定措施(见 1.2 节)
第1章功率电子线路 1.1.2电源变换电路 按变换方式不同: (1)整流器( Rectifier):交流电-直流电。 应用:电子设备供电。 (2)直流-直流变换器(DC- DC Converter):直流电-直 流电。 应用:开关电源。 (3)逆变器( Inverter):直流电-交流电。 应用:不间断电源、变频电源 (4)交流一交流变换器(AC- AC Converter):交流电交 流电。 应用:变压等
1.1.2 电源变换电路 按变换方式不同： (1)整流器(Rectifier)：交流电-直流电。 应用：电子设备供电。 (2)直流-直流变换器(DC-DC Converter)：直流电-直 流电。 应用：开关电源。 (3)逆变器(Inverter)：直流电-交流电。 应用：不间断电源、变频电源。 (4) 交流-交流变换器(AC-AC Converter)：交流电-交 流电。 应用：变压等
今第1章功率电子线路岭 1.13功率器件 功率管的种类: (1)双极型功率晶体管 (2)功率MOS管 (3)绝缘栅双极型功率管 功率管是功率放大电路的关键器件,为保证安全工作, 需了解其极限参数及安全工作区。 以双极型功率管为例,安全工作区受如下极限参数限制: ①最大允许管耗PCM。与散热条件密切相关 ②基极开路集-射反向击穿电压v( BR)CEO ③集电极最大允许电流cM 以上参数与功率管的结构、工艺参数、封装形式有关
1.1.3 功率器件 功率管的种类： (1)双极型功率晶体管 (2)功率 MOS 管 (3)绝缘栅双极型功率管 功率管是功率放大电路的关键器件，为保证安全工作， 需了解其极限参数及安全工作区。 以双极型功率管为例，安全工作区受如下极限参数限制： ① 最大允许管耗PCM。与散热条件密切相关。 ② 基极开路集- 射反向击穿电压 V(BR)CEO。 ③ 集电极最大允许电流 ICM。 以上参数与功率管的结构、工艺参数、封装形式有关
今第1章功率电子线路岭 功率管散热和相应的PCM 管耗Pc主要消耗在集电结上,使结温升高 若集电极的散热条件良好,集电结上的热量很容易散 发到周围空气中去,则集电结就会在某一较低温度上达到 热平衡,此时集电结上产生的热量等于散发到空气中的热 量。反之,散热条件不好,集电结就会在更高的温度上达 到热平衡,甚至产生热崩而烧坏管子。 热崩( Thermal runaway) 集电结结温()↑→↑→PC↑→T个如此反复,直 至行>TM(集电结最高允许温度)而导致管子被烧坏的一种 恶性循环现象。 提高PcM的办法
一、功率管散热和相应的 PCM 管耗 PC 主要消耗在集电结上，使结温升高。 若集电极的散热条件良好，集电结上的热量很容易散 发到周围空气中去，则集电结就会在某一较低温度上达到 热平衡，此时集电结上产生的热量等于散发到空气中的热 量。反之，散热条件不好，集电结就会在更高的温度上达 到热平衡，甚至产生热崩而烧坏管子。 热崩(Thermal Runaway)： 集电结结温(Tj) → iC → PC → Tj 如此反复，直 至 Tj TjM(集电结最高允许温度)而导致管子被烧坏的一种 恶性循环现象。 提高 PCM 的办法：