OCL功率放大电路最大输出功率和转换效率的分析计算

接线图 2023年07月21日 22:50 457 admin

下面以OCL电路为例，介绍功率放大电路最大输出功率和转换效率的分析计算，以及功放中晶体管的选择。

1、电路组成

对于图1 (a)所示的基本电路，若考虑晶体发射结的开启电压U_on，则当输入电压的数值u_iON，T₁和T₂管均处于截止状态，输出电压，使波形失真；只有当|u_i|>U_ON时，T_I和T₂管才导通，它们的基极电流失真，如图1所示，因而输出电压波形产生交越失真。为了消除交越失真，应当设置合适的静态工作点，使两只管均工作在临界导通或微导通状态。消除交越失真的OCL电路如图2所示。


图1 交越失真的产生	图2 消除交越失真的OCL电路

2、工作原理

在图2所示电路中，功放管T₁、T₂的基极间接有两个二极管D₁、D₂。静态时，从电源的+U_CC经过R₁、R₂、D₁、D₂、R₃到-U_CC有一个电流流过，静态工作电流在D₁、D₂上产生正向压降，给T₁、T₂提供大于死区电压的基极偏置电压，其值约为两管开启电压之和。

静态时，就产生有静态工作电流I_B1、I_B2，这是虽然发射极工作电流I_E1=-I_E2，其值相等、方向相反，而负载RL是没有静态电流流过，U_E=0，则输出电压u_o=0。

有正弦输入信号电压u_i作用时，由于二极管的动态电阻r_d和电阻R₂的阻值均较小，可以认为U_b1=U_b2=u_i。当输入信号电压u_i为正半周时，晶体管T₁导通，T₂截止，电源+U_CC通过T₁和R_L到地，产生电流i_c1=i_o，电流i_o通过负载电阻R_L，产生正半周输出电压u_o；当输入信号电压u_i为负半周时，管T₂导通，T₁截止，电源-U_CC通过T₂和R_L到地，产生电流i_c2=i_o，电流i_o通过负载电阻R_L，产生负半周输出电压u_o；

可见，在一个变化周期内，负载R_L上输出一个完整的不失真的正弦电压u_o或电流i_o。应该注意，静态工作点Q不宜设置得过高，应尽可能接近乙类状态；否则静态电流较大，会使功耗增大，功率降低，导致功放管过热而损坏。

3、OCL电路的输出功率及效率

功率放大电路中最重要的技术指标是电路的最大输出功率POM和效率μ，为了求POM，需要首先求出负载上能够得到的最大输出电压幅值UOM。当输入电压足够大，又不产生饱和失真时，电路的图解分析如图3所示。

图3 OCL电路的图解分析

图3是乙类互补功率放大电路两管工作时信号电流i_C1、i_C2的波形以及合成后的u_CE波形的图解分析。为了分析方便起见，将晶体管T₂的特性曲线倒置在T₁的右下方。两管的特性曲线在Q点(U_CE=U_CC)处重合，这时负载线通过U_CC为一条斜线。从图3可知，在输入信号足够大的情况下，电流的最大变化范围为2i_cmax，电压u_CE的变化范围为2(U_CC-U_CES)，当输入电压u_i变化时，其最大输出电压最大值U_OM=U_CC-U_CES。