乙类双电源功率放大电路的功率参数分析计算

1.参数的计算

对功率放大电路主要根据图4.3.3所示正弦波形来分析计算输出功率、电源供给功率、管耗及效率参数。

（1）输出功率Po。

输出功率是负载RL上的电流Io和电压Uo有效值的乘积，即

图4.3.2（a）中的T1、T2可以看成工作在射极输出器状态，Au≈1。当输入信号足够大时，可获得最大输出电压为

这时获得最大输出功率为

（2）每只管子平均管耗PT1、PT2。

考虑到Tl和T2在一个信号周期内各导电约180°，且通过两管的电流和两管电极的电压uce在数值上都分别相等（只是在时间上错开了半个周期）。因此，为求出总管耗，只需先求出单管的损耗就行了。设输出电压为uo=Uomsinωt，则T1的管耗为

而两管的管耗为

（3）直流电源供给功率PV。

直流电源供给的功率PV包括负载得到的信号功率和T1、T2消耗的功率两部分。当ui=0时，PV=0；当ui≠0时，由式（4.3.1）和式（4.3.4）得

当输出电压幅值达到最大，即Uom≈VCC时，则得电源供给的最大功率为

（4）效率η。

功率放大电路的效率是指输出功率与电源供给功率之比，故

当Uom≈VCC时，则

这个结论是假定互补对称电路工作在乙类，负载电阻为理想值，忽略管子的饱和压降UCES和输入信号足够大情况下得来的，实际效率比这个数值要低些。

2.功率管的选择

（1）最大管压降。

两只功放管中处于截止状态的管子将承受较大的管压降。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管的发射极电位uE从零逐渐增大到（VCC-UCES1）。因此，T2管压降UEC2的数值[UEC2=uE-（-VCC） =uE+VCC]将从VCC增大到最大值(www.xing528.com)

利用同样的分析方法可得，当ui为负峰值时，T1管承受最大管压降，数值等于[2VCC-（-UCES2）]。所以，考虑留有一定的余量，管子承受的最大管压降为

（2）集电极最大电流。

从电路最大输出功率的分析可知，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

（3）最大管耗PT1（max）。

当输出功率达到最大时，管耗并非最大。这是由于当管压降和电流幅度均处于较大值时，其管耗才为最大，而在最大输出功率时，管压降较小，管耗也较小。为了求取最大管耗，可用求极值方法解之。对式（4.3.3）求导，并令其为零。故有

这说明当时，管耗最大，代入式（4.3.3）得到每只管子的最大功耗值为

（4）功率管的选择条件。

功率管的极限参数有PCM、ICM、U（BR）CEO应满足下列条件：

（1）考虑到当T2导通时，-UCE2≈0，此时UCE1具有最大值，且等于2VCC。因此，应选用|U（BR）CEO|≥2VCC；

（2）通过功率BJT的最大集电极电流为VCC/RL，所选功率BJT的ICM一般不宜低于此值；

（3）每只BJT的最大允许管耗PCM≥ PT1（max）=0.2Po（max）。

例4.3.1　在图4.3.2（a）所示电路中，已知VCC=15 V，输入电压为正弦波，晶体管的饱和管压降|UCES|=3 V，电压放大倍数约为1，负载电阻R =4 Ω。

（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8 V，则负载上能够获得的最大功率为多少？

（3）若T1管的集电极和发射极短路，则将产生什么现象？

解：（1）根据式（4.3.1）和式（4.3.7）可得

（2）因为电压放大倍数约为1，有Uo≈Ui，则Uom≈8 V，最大输出功率Pom：

可见，功率放大电路的最大输出功率除了决定于功放自身的参数外，还与输入电压是否足够大有关。

（3）若T1管的集电极和发射极短路，则T2管静态管压降为2VCC，且从+VCC经T2管的发射极-基极、R3至-VCC形成基极静态电流，由于T2管工作在放大状态，集电极电流势必很大，使之因功耗过大而损坏。