OCL功放电路设计优化

乙类功放由于晶体管只在输入信号的半个周期内导通，而另外半个周期截止，因此，当输入正弦信号时，输出端只能获得半个周期的失真波形。为避免输出波形失真，在实际电路中均采用两只管子轮流导通的互补电路。

图3-50 乙类互补对称功放电路（OCL电路）

1.乙类互补功放电路

图3-50所示为乙类互补对称功放的电路原理图，即OCL电路。图中VT₁、VT₂分别为导电性能相反、对应参数相同的两只互补管。两管的基极和发射极分别接在一起，信号从基极输入、发射极输出，R_L为负载，并且V_CC=V_EE。

静态时（u_i=0），VT₁和VT₂均处于零偏置，两管的I_BQ、I_CQ均为零，因此输出电压u_o=0，此时电路不消耗功率。

当输入信号u_i＞0时，VT₁导通而VT₂截止，输出电流通过电源V_CC流入VT₁的集电极，再从发射极流出，经过负载R_L到地，负载获得正半波输出。

当输入信号u_i＜0时，VT₁截止而VT₂导通，则负载R_L上的电流方向与上述正好相反，所以负载获得负半波输出。

由以上分析可知，在输入信号一个周期内，经过VT₁和VT₂管的交替导通，负载上正、负半波电压叠加后便形成了一个完整的正弦波输出信号。

2.输出功率、效率、管耗

（1）功放的最大输出功率P_OM 理论上可以证明，OCL功放的最大输出功率为

（2）输出效率η 功率放大器的输出效率定义为输出功率P_O与直流电源供电功率P_DC之比，即

理论上可以证明，OCL功放的最大功率η_m为75%（这时最大输出电压幅度U_OM=V_CC）。

事实上由于饱和压降及器件损耗等因素，功放电路很难达到最大效率，乙类功放的效率一般为60%左右。(www.xing528.com)

（3）最大管耗P_cm 乙类功放中两只管子VT₁、VT₂消耗能量相同，并且随时间而改变。我们把每只管子消耗的功率定义为“管耗”，并用P_C表示（P_C=P_C1=P_C2）。最大管耗指在输入信号一个周期内管子消耗功率的最大值，用P_cm表示。理论上可以证明，OCL功放的最大管耗为

P_cm=0.2P_OM （3-34）

式中，P_OM为功放的最大输出功率。

由此可见，乙类功放中每只管子的最大管耗约为最大输出功率的1/5，在选择功率管时，为保证管子正常工作，要求功放中最大管耗不应超过晶体管的最大允许管耗P_CM，即

P_cm=0.2P_OM＜P_CM （3-35）

例3-8 已知图3-50所示乙类互补对称功放V_CC=V_EE=24V，R_L=8Ω，试估算：1）该电路最大输出功率P_OM；2）最大管耗P_cm；3）说明该功放电路对功率管的要求。

解 1）

2）P_cm≈0.2P_OM=0.2×36W=7.2W

3）选择功率管时为保证管子不被烧坏，要求功放中最大管耗不应超过晶体管的最大允许管耗P_CM，即

P_CM＞P_cm=7.2W

另外，乙类互补功放工作时总有一只管子处于截止状态，当输出电压U_o达到最大不失真输出幅度时，截止管所承受的反向电压也为最大，且近似等于2V_CC，所以为保证功率管不被反向电压击穿，要求管子的最大反向击穿电压U（BR）CEO满足

U_（BR）CEO＞2V_CC=2×24V=48V

功放在最大输出状态下，管子集电极电流也达到最大，用I_cmax表示，且，为使放大电路失真不致太大，则要求功率管最大允许集电极电流I_CM满足

I_CM＞I_cmax=3A

所以，在选择功率管时应从以上三方面考虑，才能保证管子的正常使用。