第 5章 功 率 放 大 电 路
5.1 功率放大电路的几个问题
5.2 几种常见的功率放大电路
5.3 D类功率放大电路简介
5.4 集成功率放大器及其应用
5.1 功率放大电路的几个问题
5.1.1 功率放大电路的特点及主要技术指标
(1) 输出功率要足够大最大输出功率 POM是指在正弦输入信号下,输出波形不超过规定的非线性失真指标时,放大电路最大输出电压和最大输出电流有效值的乘积 。
（ 2） 效率要高
（ 3） 尽量减小非线性失真
（ 4） 分析估算采用图解法
（ 5） 功放中晶体管常工作在极限状态
5.1.2 功率放大电路工作状态的分类功率放大电路按其晶体管导通时间的不同,可分为甲类,乙类,甲乙类和丙类等 。
四类功放的工作状态示意图如图 5.1所示 。
图 5.1 四类功率放大电路工作状态示意图
5.2 几种常见的功率放大电路
5.2.1 OCL乙类互补对称功率放大电路
1.电路组成和工作原理
VT1,VT2分别为 NPN型和 PNP型晶体管,要求 VT1和 VT2管特性对称,并且正负电源对称 。
图 5.2 OCL乙类互补对称功率放大电路电路在静态时管子不取电流,而在有信号时,VT1和 VT2轮流导电,交替工作,
使流过负载 R L的电流为一完整的正弦信号 。 由于两个不同极性的管子互补对方的不足,工作性能对称,所以这种电路通常称为互补对称式功率放大电路 。
图
5.
3
电压和电流波形图
2.性能指标估算
OCL乙类互补对称功率放大电路的图解分析如图 5.4所示。
图 5.4 OCL乙类互补对称功率放大电路的图解分析
（ 1） 输出功率 Po
（ 2） 效率 η
（ 3） 单管最大平均管耗 PT1max
3.选管原则
（ 1） 每只晶体管的最大允许管耗 （ 或集电极功率损耗 ） PCM必须大于 PT1max=0.2Pomax；
（ 2） 考虑到当 T2接近饱和导通时,忽略饱和压降,此时 VT1管的 uCE1具有最大值,且等于 2UCC。 因此,应选用 UCEO>2UCC的管子 。
（ 3） 通过晶体管的最大集电极电流约为
UCC/RL,所选晶体管的 ICM一般不宜低于此值 。
5.2.2 OCL甲乙类互补对称功率放大电路在输入电压较小时,存在一小段死区,
此段输出电压与输入电压不存在线性关系,
产生了失真 。 由于这种失真出现在通过零值处,故称为交越失真 。 交越失真波形如图 5.5所示 。
图 5.5 互补对称功率放大电路的交越失真为减小交越失真，改善输出波形，通常设法使晶体管在静态时有一个较小的基极电流，以避免当 ui幅度较小时两个晶体管同时截止。如图 5.6所示。
图
5.
6
典型OCL
甲乙类互补对称功放电路由图 5.7还可以看出，此时每管的导通时间略大于半个周期，而小于一个周期，故这种电路称为 OCL
甲乙类互补对称功率放大电路。
图
5.
7O
CL
甲乙类互补对称功放电路波形图
5.2.3 OTL甲乙类互补对称功率放大电路无 输 出 变 压 器 电 路,OTL(Output
TransformerLess)电路 。
OTL功放的工作原理与 OCL功放相同 。
只要把图 5.4中 Q点的横坐标改为 UCC/2,并用 UCC/2取代 OCL功放有关公式中的 UCC，
就可以估算 OTL功放的各类指标 。
图 5.8 典型 OTL甲乙类互补对称功率放大电路
5.2.4 采用复合管的互补功率放大电路由复合管组成的互补功率放大电路如图 5.9所示 。 图中,要求 VT3和 VT4既要互补又要对称,对于 NPN型和 PNP型两种大功率管来说,一般比较难以实现 。
图 5.9 复合管互补对称电路为此,最好选 VT3和 VT4是同一型号的管子,通过复合管的接法来实现互补,这样组成的电路称为准互补电路,如图 5.10
所示 。
图 5.10 准互补对称电路
5.3 D类功率放大电路简介晶体管 D类功率放大电路由两个晶体管组成,它们轮流导电来完成功率放大任务 。 控制晶体管工作于开关状态的激励电压波形可以是正弦波,也可以是方波 。 晶体管 D类功率放大电路有两种类型的电路：
一种是电流开关型；另一种是电压开关型 。
它们的典型电路分别如图 5.11,5.12所示 。
图 5.11 电流开关型图 5.12 电压开关型在电流开关型电路中,两管推挽工作,
电源 UCC通过大电感 L′供给一个恒定电流
ICC。 两管轮流导电 （ 饱和 ）,因而回路电流方向也随之轮流改变 。
在电压开关型电路中，两管是与电源电压 UCC串联的。
5.4 集成功率放大器及其应用集成功放的种类很多，从用途划分，
有通用型功放和专用型功放。从芯片内部的构成划分，有单通道功放和双通道功放。从输出功率划分，有小功率功放和大功率功放等。
1.LM386内部电路
LM386电路简单，通用性强，是目前应用较广的一种小功率集成功放。它具有电源电压范围宽、功耗低、频带宽等优点，
输出功率 0.3~0.7W，最大可达 2W。
LM386的内部电路原理图如图 5.13所示,图 5.14所示是其引脚排列图,封装形式为双列直插 。
图 5.13 LM386内部电路原理图图 5.14 LM386引脚排列图
2.LM386的典型应用电路图 5.15所示为 LM386的典型应用电路。
图 5.15 LM386典型应用电路
5.1 功率放大电路的几个问题
5.2 几种常见的功率放大电路
5.3 D类功率放大电路简介
5.4 集成功率放大器及其应用
5.1 功率放大电路的几个问题
5.1.1 功率放大电路的特点及主要技术指标
(1) 输出功率要足够大最大输出功率 POM是指在正弦输入信号下,输出波形不超过规定的非线性失真指标时,放大电路最大输出电压和最大输出电流有效值的乘积 。
（ 2） 效率要高
（ 3） 尽量减小非线性失真
（ 4） 分析估算采用图解法
（ 5） 功放中晶体管常工作在极限状态
5.1.2 功率放大电路工作状态的分类功率放大电路按其晶体管导通时间的不同,可分为甲类,乙类,甲乙类和丙类等 。
四类功放的工作状态示意图如图 5.1所示 。
图 5.1 四类功率放大电路工作状态示意图
5.2 几种常见的功率放大电路
5.2.1 OCL乙类互补对称功率放大电路
1.电路组成和工作原理
VT1,VT2分别为 NPN型和 PNP型晶体管,要求 VT1和 VT2管特性对称,并且正负电源对称 。
图 5.2 OCL乙类互补对称功率放大电路电路在静态时管子不取电流,而在有信号时,VT1和 VT2轮流导电,交替工作,
使流过负载 R L的电流为一完整的正弦信号 。 由于两个不同极性的管子互补对方的不足,工作性能对称,所以这种电路通常称为互补对称式功率放大电路 。
图
5.
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电压和电流波形图
2.性能指标估算
OCL乙类互补对称功率放大电路的图解分析如图 5.4所示。
图 5.4 OCL乙类互补对称功率放大电路的图解分析
（ 1） 输出功率 Po
（ 2） 效率 η
（ 3） 单管最大平均管耗 PT1max
3.选管原则
（ 1） 每只晶体管的最大允许管耗 （ 或集电极功率损耗 ） PCM必须大于 PT1max=0.2Pomax；
（ 2） 考虑到当 T2接近饱和导通时,忽略饱和压降,此时 VT1管的 uCE1具有最大值,且等于 2UCC。 因此,应选用 UCEO>2UCC的管子 。
（ 3） 通过晶体管的最大集电极电流约为
UCC/RL,所选晶体管的 ICM一般不宜低于此值 。
5.2.2 OCL甲乙类互补对称功率放大电路在输入电压较小时,存在一小段死区,
此段输出电压与输入电压不存在线性关系,
产生了失真 。 由于这种失真出现在通过零值处,故称为交越失真 。 交越失真波形如图 5.5所示 。
图 5.5 互补对称功率放大电路的交越失真为减小交越失真，改善输出波形，通常设法使晶体管在静态时有一个较小的基极电流，以避免当 ui幅度较小时两个晶体管同时截止。如图 5.6所示。
图
5.
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典型OCL
甲乙类互补对称功放电路由图 5.7还可以看出，此时每管的导通时间略大于半个周期，而小于一个周期，故这种电路称为 OCL
甲乙类互补对称功率放大电路。
图
5.
7O
CL
甲乙类互补对称功放电路波形图
5.2.3 OTL甲乙类互补对称功率放大电路无 输 出 变 压 器 电 路,OTL(Output
TransformerLess)电路 。
OTL功放的工作原理与 OCL功放相同 。
只要把图 5.4中 Q点的横坐标改为 UCC/2,并用 UCC/2取代 OCL功放有关公式中的 UCC，
就可以估算 OTL功放的各类指标 。
图 5.8 典型 OTL甲乙类互补对称功率放大电路
5.2.4 采用复合管的互补功率放大电路由复合管组成的互补功率放大电路如图 5.9所示 。 图中,要求 VT3和 VT4既要互补又要对称,对于 NPN型和 PNP型两种大功率管来说,一般比较难以实现 。
图 5.9 复合管互补对称电路为此,最好选 VT3和 VT4是同一型号的管子,通过复合管的接法来实现互补,这样组成的电路称为准互补电路,如图 5.10
所示 。
图 5.10 准互补对称电路
5.3 D类功率放大电路简介晶体管 D类功率放大电路由两个晶体管组成,它们轮流导电来完成功率放大任务 。 控制晶体管工作于开关状态的激励电压波形可以是正弦波,也可以是方波 。 晶体管 D类功率放大电路有两种类型的电路：
一种是电流开关型；另一种是电压开关型 。
它们的典型电路分别如图 5.11,5.12所示 。
图 5.11 电流开关型图 5.12 电压开关型在电流开关型电路中,两管推挽工作,
电源 UCC通过大电感 L′供给一个恒定电流
ICC。 两管轮流导电 （ 饱和 ）,因而回路电流方向也随之轮流改变 。
在电压开关型电路中，两管是与电源电压 UCC串联的。
5.4 集成功率放大器及其应用集成功放的种类很多，从用途划分，
有通用型功放和专用型功放。从芯片内部的构成划分，有单通道功放和双通道功放。从输出功率划分，有小功率功放和大功率功放等。
1.LM386内部电路
LM386电路简单，通用性强，是目前应用较广的一种小功率集成功放。它具有电源电压范围宽、功耗低、频带宽等优点，
输出功率 0.3~0.7W，最大可达 2W。
LM386的内部电路原理图如图 5.13所示,图 5.14所示是其引脚排列图,封装形式为双列直插 。
图 5.13 LM386内部电路原理图图 5.14 LM386引脚排列图
2.LM386的典型应用电路图 5.15所示为 LM386的典型应用电路。
图 5.15 LM386典型应用电路
