1、电路组成
电路如图所示,若考虑晶体管b-e间的开启电压
有交越失真的电路
为了消除交越失真,应当设置合适的静态工作点,使两只晶体管均工作在临界导通或微导通状态。消除交越失真的OCL电路如下图所示。
二、工作原理
静态时,从+VCC经过R1、R2、D1、D2、R3到-VCC有一个直流电流,它在T1和T2管两个基极之间产生的电压为,略大于T1管发射结和T2管发射结开启电压之和,从而使两只管子均处于微导通状态,即都有一个微小的基极电波,分别为IB1和IB2。静态时应调节R2,使发射极UE电位为0,即输出电压uo为0。
输入信号的正半周是T1管发射极驱动负载,而负半周是T2管发射极驱动负载,在信号电压很小时,两只管子同时导通,因而它们工作在甲乙类状态,消除了交越失真。注意:若静态工作点失调,例如R2、D1、D2中任意一个元件虚焊,则从+VCC经过R1、T1管发射结、T2管发射结、R3到-VCC形成一个通路,有较大的基极电流IB1和IB2流过,从而导致T1和T2管有很大的集电极直流电流,以至于T1和T2管可能因功耗过大而损坏。因此,常在输出回路中接入熔断器以保护功放管和负载。
OCL电路的输出功率及效率
最大不失真输出电压的有效值Uom
若输出功率最大,则在正弦波信号的正半周,ui从零逐渐增大时,输出电压随之逐渐增大,T1管管压降必然逐渐减小,当管压降到饱和管压降时,输出达到最大幅值,其值为VCC-UCES1,因此最大不失真输出电压的有效值
最大输出功率Pom
源供给的功率PV在忽略基极回路电流的情况下,电源VCC提供的电流
PV=平均电流×电源电压
整理后可得
转换效率
在理想情况下(即饱和管压降忽略不计的情况下)
OCL电路中晶体管的选择
在功率放大电路中,应根据晶体管所承受的最大管压降、集电极最大电流和最大功率耗来选择晶体管。
一、最大管压降
如图所示,设输入电压为正半周,T1导通,T2截止,当ui从零逐渐增大到峰值时,T1和T2管的发射结电位从零逐渐增大到VCC-UCES1,因此T2管承受的最大管降
T1管承受的最大管降
考虑留有一定的余量,管子承受的最大压降为
二、集电极最大电流
晶体管的发射极电流等于负载电流,负载电阻上的最大电压为VCC-UCES1,故集电极电流的最大值
考虑留有一定的余量
三、集电极最大功耗
在功率放大电路中,电源提供的功率,除了转换成输出功率外,其余部分主要消耗在晶体管上,晶体管所损耗的功率PT=PV-Po。
★当输入电压为零,即输出功率最小时,由于集电极电流很小,使管子的损耗很小;
★当输入电压最大时,即输出功率最大时,由于管压降很小,管子的损耗也很小;可见,管耗最大即不发生在输入电压最小时,也不发生在输入电压最大时。经分析推导可得当时UOM≈0.6VCC时,管耗最大
当UCES=0时,晶体管集电极最大功耗仅为最大输出功率的五分之一。
在查阅手册选择晶体管时,应使极限参数
[例8.2.1]在如图所示电路中,已知VCC=15V,输入电压为正弦波,晶体管的饱和管压降为3V,电压放大倍数为约1,负载电阻RL=4Ω。
(1)求解负载上可能获得的最大功率和效率;
(2)若输入电压最大有效值为8V,则负载上能够获得的最大功率为多少?
解:
(1)最大功率效率
(2),最大功率
可见,功率放大电路的最大输出功率除了决定于功放本身参数外,还与输入电压有关。
[例8.2.2]已知如图所示电路中负载所需最大功率为16W,负载电阻为8Ω。设晶体管饱和管压降为2V,试问:
(1)电源电压至少应取多少伏?
(2)若电源电压取20V,则晶体管的最大集电极电流、最大管压降和集电极最大功耗各为多少?
解:
(1)根据可以求出电源电压
(2)最大不失真输出电压的峰值晶体管的最大集电极电流
最大管压降
晶体管集电极最大管耗