一、低频功率放大电路

1、概述

功率放大电路的要求有三点:

  1. 输出功率尽可能大,即输出电压和电流都要尽可能大,因此功率管常工作于极限状态。
  2. 非线性失真尽可能小,通常使用负反馈操作来实现。
  3. 效率高,集电极功耗小,即:二、直流稳压电路

晶体管的工作状态有三种,如图 (a,b,c):

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  1. 甲类:波形好,但管耗大,效率低。
  2. 乙类:$I_C$为零,管耗小,但是波形严重失真。
  3. 甲乙类:介于甲类和乙类之间,可消除波形严重失真,是功放电路常用的工作状态。

2、基本功率放大电路

(1) OCL电路

下图为其电路图以及工作波形图:

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OCL电路的最大输出功率为:

$$ P_{omax}=\frac{(\frac{U_{om}}{\sqrt{2}})^2}{R_L}=\frac{1}{2}\frac{(U_{CC}-U_{CES})^2}{R_L} $$

直流电源功率为:

$$ P_S=P_{S+}+P_{S-}=2[\frac{1}{2\pi}\int_0^\pi U_{CC}(-I_{cm}\sin\omega t)\mathrm{d}(\omega t)]=\frac{-2U_{CC}I_{cm}}{\pi} $$

效率为:

$$ \eta_{max}=\frac{P_omax}{|P_S|}\times 100\%=\frac{\pi(U_{CC}-U_{CES})}{4U_{CC}} $$

作近似后,效率约为78.5%,效率较低。

(2) OTL电路

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其特点为单电源供电,电容$C$起到负电源的作用,只能放大交流信号,静态时基极电位为$U_{B}=\frac{U_{CC}}2$。

其最大输出功率为:

$$ P_{omax}=\frac{1}{8}\frac{(U_{CC}-2U_{CES})^2}{R_L} $$

直流电源功率为:

$$ P_S=\frac{1}{2\pi}\frac{U_{CC}(U_{CC}-2U_{CES})}{R_L} $$

效率仍约为78.5%。

二、直流稳压电源

1、单相桥式整流电路

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$U_2$在正半周时,$D_1,D_3$导通,而$D_2,D_4$截止,电流如上图实线所示。$U_2$在负半周时,$D_1,D_3$截止,而$D_2,D_4$导通,电流如上图虚线所示。故$u_2$是交变的,而$U_L$是大小变化而方向不变的。

单相脉动电压的平均值为:

$$ U_{L}=\frac{1}{\pi}\int_0^\pi\sqrt{2} U_2\sin(\omega t)\mathrm{d}(\omega t)=\frac{2\sqrt{2}}\pi U_2\approx0.9U_2 $$

电流平均值为:

$$ I_{L}=\frac{U_L}{R_L}=0,9\frac{U_2}{R_L} $$

每个二极管的电流平均值:

$$ I_D=\frac12I_L=0.45\frac{U_{R}}{R_L} $$

最大反向电压:

$$ U_{DRM}=\sqrt{2}U_2 $$

2、滤波电路

(1) 电容滤波

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当$u_2$为正半周且$u_2>u_c$时,$D_1$、$D_3$导通,$C$充电,达到最大值$U_{2m}$后,$u_2$开始下降,当$u_c>u_2$,$D_1$、$D_3$截止,$u_c$按指数规律下降;当$u_2$为负半周时,情况类似。

由图可见,滤波后,$u_L$脉动减少,平均值提高,$U_L\approx1.2U_2$。其功能简单,适合输出电压高,负载电流小、负载变化不大的情况。

(2) 其他滤波

除电容滤波外,还有电感滤波、RC滤波、LC滤波等等,但是体积很大,适用于大电流或负载变化大的场合。

3、串联型稳压电路

三、功率半导体器件和变流电路

作者 老官童鞋gogo 发表于 2026-05-11
本文标题 功率电子电路
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