第09章功率放大电路.ppt
第 9 章功率放大电路,9.1 低频功率放大电路9.2 直流稳压电源9.3 晶闸管和可控整流电路9.4 绝缘门极双极型晶体管,功率电子电路是一种以向负载提供功率为主要目的的电子电路。功率电子电路大致有两种类型：一种是将输入信号加以放大，使负载获得所需的信号功率；另一种是进行交、直流电能的变换，向负载提供直流功率或交流功率。,9.1 低频功率放大电路,9.1.1低频功率放大电路概述1.甲类放大晶体管在输入信号的整个周期内都处于放大状态的放大方式称为甲类放大。2.乙类放大晶体管只在输入信号的半个周期内处于放大状态，另半个周期处于截止状态的放大方式称为乙类放大。,图9.1.1 甲类放大 图9.1.2 乙类放大,3.甲乙类放大晶体管在输入信号的半个多周期内处于放大状态，剩下时间处于截止状态，即处于甲类放大和乙类放大之间的放大方式称为甲乙类放大。乙类放大效率高，但只有半个周期的信号得到放大，输出波形严重失真。为了解决这一矛盾，可以用两个晶体管轮流工作于正、负半周的方法来解决，这就是下面要介绍的互补对称放大电路。,9.1.2乙类放大互补对称放大电路由于NPN管和PNP管的导电方向相反，因而可以用一只NPN管负责前半周期的放大，而用一只PNP管负责后半周期的放大。,图9.1.3 乙类放大互补对称放大电路,9.1.3甲乙类放大互补对称放大电路9.1.4集成功率放大器集成功率放大器已有多种不同型号，它是由多级放大电路组成，输入级一般都采用差分放大电路，中间级为共射放大电路，输出级为互补对称放大电路。,图9.1.4 乙类放大互补对称电路的波形,图9.1.5 甲乙类放大互补对称放大电路,图9.1.6 D2002型集成电路外形,图9.1.7 D2002组成的低频功放电路,9.2直流稳压电源,9.2.1整流电路1.单相桥式整流电路将交流电能转换成直流电能的过程称为整流，完成这一转换的电路称为整流电路,图9.2.1 单相桥式整流电路,图9.2.2 整流桥,9.2.2滤波器1.电容滤波器(C滤波器),图9.2.3 接有电容滤波器的单相桥式整流电路,2.电感电容滤波器(LC滤波器）,图9.2.4 电感电容滤波电路,9.2.3 直流稳压电源经整流和滤波后的电压往往会随交流电源电压的波动和负载的变化而变化。电压的不稳定有时会产生测量和计算的误差，引起控制装置的工作不稳定，甚至根本无法正常工作。特别是精密电子测量仪器、自动控制、计算装置及晶闸管的触发电路等都要求有很稳定的直流电源供电。1.稳压管稳压电路最简单的直流稳压电源是采用稳压管来稳定电压的。引起电压不稳定的原因是交流电源电压的波动和负载电流的变化。,图9.2.5 稳压管稳压电路,2.集成稳压电源(1)固定输出的三端集成稳压器基本应用电路,图9.2.6 固定输出三端集成稳压器,图9.2.7 固定输出三端集成稳压器基本应用电路,扩展输出电压的应用电,图9.2.8 提高输出电压电路,同时输出正负电压的电路,图9.2.9 双向稳压电路,(2)可调输出的三端集成稳压器,图9.2.10 W317应用线路,9.2.4开关稳压电路串联稳压电路的调整管工作在放大状态，当负载电流较大时，调整管会产生很大的功耗。为降低调整管的管耗，可使调整管工作在开关状态。这样调整管只有在由饱和导通转换到截止或由截止转换到饱和导通的瞬间，才进入放大区而消耗一定的能量。这种调整管工作在开关状态的稳压电路称为开关稳压电路。1.脉宽调制式串联型开关稳压电路,图9.2.11 脉宽调制式串联型开关稳压电路,2.工作过程3.稳压原理,图9.2.12 变动引起的自动调整过程,9.3 晶闸管和可控整流电路,9.3.1晶闸管1.基本结构晶闸管是具有3个PN结的四层结构2.工作原理,通过图9.3.3的实验电路可以说明晶闸管的工作原理。(1)晶闸管导通(表示灯亮)必须同时具备两个条件：第一，晶闸管的阳极与阴极之间要加正向电压；第二，控制极与阴极之间也要加正向电压(实际上加正触发脉冲)。,(2)晶闸管导通后，断开控制极(图9.3.3(b)所示)，晶闸管继续导通，即晶闸管一旦导通后，控制极就失去控制作用(是对普通晶闸管而言)。,(3)要使晶闸管从导通转为阻断(截止)，必须切断阳极电源，或在阳极与阴极之间加反向电压，或将阳极电流减小到某一数值(维持电流)以下。,3.伏安特性,图9.3.1 晶闸管的结构及其表示符号,图9.3.2 晶闸管的结构和外形,图9.3.3 晶闸管导通实验电路图,图9.3.4 晶闸管的伏安特性曲线,目前我国生产的晶闸管的型号及其含义如下：,9.3.2双向晶闸管,图9.3.5 双向晶闸管及交流调压电路,9.3.3可关断晶闸管,图9.3.6 可关断晶闸管及直流调压电路,9.3.4可控整流电路,图9.3.7 单相桥式半控整流电路,9.4绝缘门极双极型晶体管,晶闸管只能控制其导通，不能控制其关断，称为半控型器件；大功率双极型晶体管(Great Transistor，GTR)、功率金属氧化物场效应管(Power Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，P-MOSFET)、绝缘门极双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)等。,图9.4.1 IGBT,图9.4.2 IGBT的特性,图9.4.3 1GBT的分立元件驱动电路,
