第第 55 章章

功 率 放 大 电 路功 率 放 大 电 路

功率放大器是以输出较大功率为目的的放大电路，为获得较大的输出功率，必须使：

输出信号的电压高；

输出信号的电流大；

放大器的输出电阻与负载匹配。

§5.1 §5.1 概述概述

§5.1 §5.1 功率放大电路的几个问题功率放大电路的几个问题 1. 功放电路中电流、电压要求都比较大，必须注意电路参数不能超过晶体管的极限值（ ICM 、 UCEM 、 PCM ）。

ICM

U(BR)CEO

2. 电流、电压信号比较大，必须防止必须失真

3. 电源提供的能量尽可能转换给负载，减少晶体管及线路上的损耗，即注意提高电路的效率（ η ）

%100max E

o

P

P

三极管的三种组态中，射极输出器（共集放大器）的输出阻抗低，带负载的能力强，但其工作点 Q 设置得太高，其转换效率低。

电压放大器一般工作在甲类，三极管 360°导电，放大器的效率不高，理论上不超过 25% 。 有较大的静态

损耗，因此效率较低。

%25%100max E

o

P

P

CCCEQ UU2

1 LCCCQ RUI

2

1

LCQCCE RUIUPCC

2

2

1

)22

1)(

22

1(max LCCCQCE RUUIUPo

CC

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。

图图 5-1 5-1 四类功率放大电路工作状态示意图四类功率放大电路工作状态示意图

§5.2 §5.2 几种常见的功率放大电路几种常见的功率放大电路

§5.2.1 §5.2.1 OCLOCL乙类互补对称功率放大电路乙类互补对称功率放大电路1.1.电路组成和工作原理电路组成和工作原理

VTVT11、、 VTVT22分别为分别为 NPNNPN型和型和 PNPPNP型晶型晶体管，要求体管，要求 VTVT11和和 VTVT22管特性对称，并且管特性对称，并且正负电源对称。正负电源对称。

图图 5.2 5.2 OCLOCL 乙类互补对称功率放大电路 乙类互补对称功率放大电路

电路在静态时管子不取电流，而在有信电路在静态时管子不取电流，而在有信号时，号时， VTVT11 和和 VTVT22 轮流导电，交替工作，使轮流导电，交替工作，使

流过负载流过负载 RRLL 的电流为一完整的正弦信号。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，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。 对称式功率放大电路。

图 5.3 电压和电流波形图

2.2. 性能指标估算 性能指标估算

OCLOCL 乙类互补对称功率放大电路的图乙类互补对称功率放大电路的图

解分析如图解分析如图 5.45.4 所示。 所示。

图 5.4 OCL乙类互补对称功率放大电路的图解分析

（（ 22 ）效率）效率 ηη

L

CCom

L

CESCC

ooo

R

UP

R

UU

IUP

2

2

2

1

2

L

CCEM

L

omCCE

L

omCCE

omCCCCCCE

R

UP

R

UUP

tdtR

UUP

tdtIUIUP

2

0

2

0

2

2

)()sin(2

2

)()sin(2

1

（ 1 ）输出功率 Po

%5.78%1004

EP

Po

直流电源提供的功率为半个正弦波的平均功率

（（ 33 ）单管最大平均管耗）单管最大平均管耗 PPTT

L

om

L

omCCoET R

U

R

UUPPP

2

2 2

PT 是个变化的量

3.3.选管原则选管原则 （（ 11 ）每只晶体管的最大允许管耗（或集电）每只晶体管的最大允许管耗（或集电极功率损耗）极功率损耗） PPCMCM必须大于必须大于 PPTT11maxmax=0.2=0.2PPomaxomax；； （（ 22）考虑到当）考虑到当 TT22接近饱和导通时，忽略饱接近饱和导通时，忽略饱和压降，此时和压降，此时 VTVT11管的管的 uuCECE11具有最大值，且等于具有最大值，且等于22UUCCCC。因此，应选用。因此，应选用 UUCEOCEO>2>2UUCCCC的管子。的管子。 （（ 33）通过晶体管的最大集电极电流约为）通过晶体管的最大集电极电流约为 UUCC

CC//RRLL，所选晶体管的，所选晶体管的 IICMCM一般不宜低于此值。一般不宜低于此值。

§5.2.2 §5.2.2 OCLOCL甲乙类互补对称功率放大电路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，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，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。交越失真波形如图处，故称为交越失真。交越失真波形如图 5.55.5

所示。所示。

图图 5.5 5.5 互补对称功率放大电路的交越失真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，以避免当极电流，以避免当 uuii 幅度较小时两个晶体幅度较小时两个晶体

管同时截止。如图管同时截止。如图 5.65.6 所示。 所示。

图 5.6 典型 OCL甲乙类互补对称功放电路

由图由图 5.75.7 还可以看出，此时每管的导还可以看出，此时每管的导

通时间略大于半个周期，而小于一个周期，通时间略大于半个周期，而小于一个周期，

故这种电路称为故这种电路称为 OCLOCL 甲乙类互补对称功甲乙类互补对称功

率放大电路。 率放大电路。

图 5.7 OCL甲乙类互补对称功放电路波形图

§5.2.3 §5.2.3 OTLOTL甲乙类互补对称功率放大电路甲乙类互补对称功率放大电路 无输出变压器电路、无输出变压器电路、 OTLOTL((OutputOutput TransformTransform

erer LessLess))电路。电路。 OTLOTL 功放的工作原理与功放的工作原理与 OCLOCL 功放相同。只要功放相同。只要把图把图 5.45.4 中中 QQ 点的横坐标改为点的横坐标改为 UUCCCC/2/2 ，并用，并用 UUCCCC/2/2

取代取代 OCLOCL 功放有关公式中的功放有关公式中的 UUCCCC ，就可以估算，就可以估算 OTOT

LL 功放的各类指标。 功放的各类指标。   

图图 5.8 5.8 典型典型 OTLOTL 甲乙类互补对称功率放大电路 甲乙类互补对称功率放大电路

§5.2.4 §5.2.4 采用复合管的互补功率放大电路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由复合管组成的互补功率放大电路如图

5.95.9所示。图中，要求所示。图中，要求 VTVT33和和 VTVT44既要互补又既要互补又

要对称，对于要对称，对于 NPNNPN 型和型和 PNPPNP 型两种大功率型两种大功率

管来说，一般比较难以实现。管来说，一般比较难以实现。

图图 5.9 5.9 复合管互补对称电路复合管互补对称电路

为此，最好选为此，最好选 VTVT33和和 VTVT44是同一型号的管是同一型号的管

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，如图的电路称为准互补电路，如图 5.105.10所示。所示。

图图 5.10 5.10 准互补对称电路 准互补对称电路

§5.3 §5.3 DD类功率放大电路简介类功率放大电路简介

晶体管晶体管 DD 类功率放大电路由两个晶体管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。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。晶体管可以是正弦波，也可以是方波。晶体管 DD 类类功率放大电路有两种类型的电路：一种是电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。它们的典流开关型；另一种是电压开关型。它们的典型电路分别如图型电路分别如图 5.115.11 、、 5.125.12所示。所示。

图图 5.11 5.11 电流开关型电流开关型

图图 5.12 5.12 电压开关型 电压开关型

在电流开关型电路中，两管推挽工作，在电流开关型电路中，两管推挽工作，电源电源 UUCCCC通过大电感通过大电感 LL′′供给一个恒定电流供给一个恒定电流 IICCCC。。

两管轮流导电（饱和），因而回路电流方向也两管轮流导电（饱和），因而回路电流方向也随之轮流改变。随之轮流改变。

在电压开关型电路中，两管是与电源电压在电压开关型电路中，两管是与电源电压UUCCCC 串联的。 串联的。

§5.4 §5.4 集成功率放大器及其应用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，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。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从输出功率划分，有小功率功放和大功率功放等。 功放等。

1.1.LMLM386386内部电路内部电路 LMLM386386 电路简单，通用性强，是目前应电路简单，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，输出电压范围宽、功耗低、频带宽等优点，输出功率功率 0.3~0.70.3~0.7WW ，最大可达，最大可达 22WW 。 。 LMLM386386 的内部电路原理图如图的内部电路原理图如图 5.135.13 所所示，图示，图 5.145.14所示是其引脚排列图，封装形式所示是其引脚排列图，封装形式为双列直插。为双列直插。

图图 5.13 5.13 LMLM386386内部电路原理图内部电路原理图

图图 5.14 5.14 LMLM386386引脚排列图引脚排列图

2.2.LMLM386386的典型应用电路的典型应用电路

图图 5.155.15 所示为所示为 LMLM386386 的典型应用电路。 的典型应用电路。

图 5.15 LM386 典型应用电路