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B类(乙类)功率放大器电路

发布时间:2009-03-08 20:01:36  来源:资料室    作者:   更新20190821 064750

B类功率放大器(乙类功率放大器)是工作点在特性线极端处的一种放大器,如图1所示。当没有信号输入时,输出端几乎不消耗功率。所以,若将 上图的左图VBB拿掉,则根据定义,这种零偏压的电路就是一种B类放大器。然而,由于它的静态点在(VCC0)处,因此,对于一个正弦波输入信号,它的输出端波形只剩半个周期是可以预期的。

      图1 B类功率放大器电路图

解决上述问题的方法,是将另一半周期的信号以一PNPBJT与原射级跟随器相接,形成所谓的“互补式射级跟随器”(Complementary Emitter Follower),又称为“B类推挽式放大器”(Class B Push-Pull Amplifier),如图1所示。其动作原理,在Vi的正半周其间,Q1导通且Q2截止,所以,形成图2的输出端正半周正弦波;同理,当Vi为负半周时,Q1截止而Q2导通,结果形成输出端负半周正弦波,如图2虚线部分所示。

                   图2 B类功率放大器特性图

    由于B类推挽式放大器在无输入信号时不消耗功率,因此它较A类放大器有更高的最大功率效益(可达78%)。然而,由于推挽式放大器的信号振幅范围有一段是在特性线的非线性区域上,因此导致严重的失真,如2所示,这种失真我们称它做“交越失真”(Cross-Over Distortion)。为了改善这种情形,所以有了AB类放大器,见下篇。

                               图3 B类双端推挽放大器

                           图4 交流信号输入示意图

             图5 集极电流的变化情形

乙类推挽功率放大电路
实际的乙类推挽功率放大电路不是靠几只元件就能完成的,要使它可靠工作,还要有必要的附属电路才行。


 采用复合管取代互补管,构成准互补推挽电路。
 3.电路
 复合管T1、T2等效为NPN型管,
 复合管T3(PNP型)与T4等效为PNP型管。
 其中,T1、T3为小功率管,它们之间是互补的,T2、T4为大功率管,它们是同型,便于特性配对,故称为准互补推挽电路。
 R1,R2(几百W)——减小复合管的反向饱和电流。
 四、保护电路
 1.必要性
 正常情况下,功率管是安全的。
 实际中,往往会发生异常情况。例如,负载短路,致使通过功率管的电流迅速增大,一旦超过极限参数,造成管子损坏。因此大功率功放,应设有保护电路,分过流,过压、过热保护。
 2.过流保护电路
 (1)保护电路
R2取代R ,接入大容量电容C2。
 作用:对交流近似短路,交流电位由O经 C2自举到C点,即vC≈vO。
 原理:由于互补输出级的电压增益接近于1,因而vB≈vO≈vC,通过R2的交流电流i≈0,因而从B点向虚线框看进去的交流电阻(vb/i)很大,趋于
无穷,T3的交流负载电阻便近似等于T1(或T2)电路的输入电阻。


 T1、T2为保护管,R1、R2为过流取样电阻。
 (2)保护原理
 以保护管T1为例——
 正常时,VR1<VBE1(on),T1截止,不起保护作用。
 异常时,VR1>VBE1(on),T1导通,分流T3管的输入激励电流,限制T3管的输出电流,起到了限流保护作用。
 T2对T4的限流保护作用同上。
 五、输入激励电路
 1.必要性
 互补推挽功率放大器中的功率管接成射极跟随器,电压增益小于1。若要求功率管充分利用,输出最大信号功率,则RL上的信号电压振幅达到接近电源电压(单电源时,接近VCC/2)。为此,要求输入激励级为互补功率管提供振幅接近电源电压的推动电压。
 
 2.电路
 T3——输入激励级,
 R——T3的直流负载(忽略功率管的静态基极电流),直流负载线如图Ⅰ。
 3.影响输出信号电压振幅的因素
 交流负载r≈R‖ri<R。得交流负载线如图Ⅱ所示。可见,T3管的最大输出信号电压振幅受到截止失真的限制,其值小于VCC/2。
 若使r>R,则交流负载线如Ⅲ所示,输出信号电压振幅不受截止失真限制,可接近VCC/2。
 4.改进电路
 (1)电流源构成有源负载放大器——直流电阻小,交流电阻大。
 (2)采用自举电路


 将R1


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