三防平板功率驅(qū)動電路設計
時間:2024-07-02 作者:樂凡信息 瀏覽:246

三防平板多級放大器往往用于對小信號電壓進行放大,也稱為電壓放大電路。而三防平板功率放大器的輸出要直接驅(qū)動一定的負載,如使揚聲器發(fā)出聲音、驅(qū)動電動機旋轉(zhuǎn)等,它是以輸出功率為主要技術(shù)指標的放大電路,此電路中的晶體管主要起能量轉(zhuǎn)換作用,即把電源提供的直流電能轉(zhuǎn)化為由信號控制的輸出交變電能。由于目前功率放大器的類型和品種較多,所以要根據(jù)實際情況選擇合適的三防平板功率放大器。


1.三防平板雙電源互補對稱型功率放大器

三防平板雙電源互補對稱型功率放大器又稱為無輸出電容功率(Output Capacitor Less,OCL)放大電路,圖1所示為其內(nèi)部電路,VT1、VT2分別為NPN和PNP型晶體管,并且輸出特性相同,因此也稱為互補對稱晶體管。

當輸入信號為零(ui=0)時,VT1、VT2截止,輸出電流為0,負載電阻上沒有電壓(uo=0)。在靜態(tài)時,放大電路不需要直流電源提供功率,其靜態(tài)損耗為零;三防平板當加入正弦輸入信號后,在正半周周期內(nèi),VT1因發(fā)射結(jié)正向偏置而導通,負載電阻RL上有電流流過,其方向自上而下,如圖中ic1所示,VT2因發(fā)射結(jié)反向偏置而截止;在正弦輸入信號的負半周周期內(nèi),VT2因發(fā)射結(jié)正向偏置而導通,RL上同樣有電流通過,其方向自下而上,如圖中ic2所示,此時VT1因發(fā)射結(jié)反向偏置而截止。對應于ui的一個周期,輸出電流的正半周是ic1,負半周是ic2,從而可以合成一個完整的正弦波。



圖1 雙電源互補對稱型功率放大器內(nèi)部電路

三防平板對于互補對稱晶體管VT1和VT2,在正弦輸入信號ui作用下,每個晶體管導通半個周期,在負載上合成的電流和電壓是完整的正弦波,按這種方式工作的電路稱為互補電路。如果忽略VT1和VT2輸入特性死區(qū)的影響,那么負載電阻RL上的電壓波形與輸入信號的波形相似。


2.單電源互補對稱型功率放大器

三防平板上面介紹的互補對稱型功率放大器在工作時需要雙電源供電,如果實際中需要采用單電源互補對稱型功率放大器,其內(nèi)部電路如圖2所示。由于在電路中去掉了負電源,所以需要接入一個容量大的電容C,該電容作用是在信號正半周時起到隔直通交,負半周放大時起到負向電壓的作用。由于三防平板這種電路的輸出端不連接變壓器,所以稱為無輸出變壓器(Output Transformer Less,OTL)功放電路。圖5-18中的V1、V2是為了克服交越失真而接入的正向偏置電源,在實際電路中可用兩個二極管來代替。



圖2 單電源互補對稱型功率放大器內(nèi)部電路

靜態(tài)時,三防平板調(diào)整晶體管發(fā)射極電位使UE=VCC/2。這樣在輸入信號作用下,輸出電位uo以VCC/2為基準上下變化,并隨VT1、VT2輪流導通實現(xiàn)雙向跟隨。由于電容C的容量足夠大,使電容充放電回路時間常數(shù)遠大于信號周期,因此在信號變化過程中,電容兩端電壓基本不變。對信號ui而言,C的容抗接近于0,因此能夠把信號傳給負載。而三防平板電容上具有的恒定電壓VCC/2,則可看成信號負半周工作時VT2的直流電壓源。


3.三防平板集成功率放大器(集成功放)

目前功率放大器都被做成集成化的器件,其種類很多,現(xiàn)以單電源的集成功率放大電路(Integrated Circuit Power Amplifier)LM384為例,對集成功放進行簡單介紹。LM384功放的外部連接電路如圖3所示,電路中的耦合電容(500 μF)用于驅(qū)動揚聲器和保持運放輸出電壓為VCC/2。為了便于組件散熱和降低連線端阻抗,輸出端具有7個地線引腳(3、4、5、7、10、1l、12)。

LM384集成功放允許的最大電源電壓 VCC為28 V。當VCC=26 V、R=8?時,可以獲得輸出電壓的峰-峰值為22 V,三防平板相應的輸出功率Pc=7.6 W,失真約為5%。當輸出電壓峰峰值減少到18 V時,輸出功率會降到5.1 W,而失真卻僅為0.2%。



圖3 LM384集成功放的外部連接電路