乙類互補對稱功率放大器(OCL功放電路)原理及特點
(2023/4/16 0:09:00)
乙類互補對稱
功率放大器(OCL功放電路)原理及特點
乙類互補對稱功率放大器(OCL功放電路)原理及特點詳解
1.OCL電路組成及工作原理
乙類互補對稱功放是由兩個射極輸出器,如圖6.4所示。由于管子T1和T2發射結都未加偏置,故當輸入信號ui=0時,兩個管子都截止,即工作于乙類狀態。

很明顯,當輸入信號為正半周時,T1導通T2截止,輸出電流ie通過負載RL;而在負半周時,T2導通T1截止,輸出電流 通過負載RL,波形如圖所示,可見,利用兩只特性對稱的反型管子(一個為NPN型,另一個為PNP型),把它們的基極相連作為輸入,射極相連作為輸出。在輸入信號的作用下,T1和T2輪流導通,每管各承擔半個周期的放大任務,就像兩個人拉鋸似的,你推我拉(挽),所以把這種工作方式稱為推挽方式。
在電路中,由于T1、T2互相對稱,交替工作,相互補充,共同完成放大功能,所以稱該電路為乙類互補對稱功率放大電路。這種電路又稱為無輸出電容的功率放大電路,即OCL(Output Capacitor Less)電路。
2.OCL電路性能分析
功率放大器在工作時,信號的作用范圍將進入
晶體管的非線性區,甚至工作于強非線性區內。所以
晶體管不能近似等效為一個線性器件了,因此,通常都采用圖解法來分析。
為了便于分析,假設T1與T2管的特性完全相同,且將T2管的特性曲線倒置在T1管的右下方,并令二者在Q點,即uce=Ucc處重合,形成T1和T2管的合成曲線,如圖6.5所示。


(2)
電源供給功率(PE)
在乙類互補對稱功放中,當無信號輸入時,兩管集電極電流ICQ均為零,電源不提供功率,此時PE=0。在有信號輸入時,兩管交替工作,這時電源將提供功率,而且隨輸入信號的增強,集電極電流iC1及iC2幅度的增長,電源提供的功率要增加,欲
計算電源供給功率,就必須求出通過單電源的電流平均值(即直流分量)。如輸入信號為正弦波,則

(3) 管耗(PC)
電源供給功率一部分轉換成有用功率輸出了,而另一部分則以發熱的形式消耗在晶體管上。因此,電源供給功率與輸出功率之差,就是集電極管耗,又稱管耗,用PC表示。兩個管子的總管耗為
PC = PE-Po (6.8)
每只功率管的管耗為
PC1 = PC2 =1/2(PE-Po) (6.9)
必須指出,乙類互補對稱功放,在輸出最大功率時,管耗并不是最大。也就是說,集電極最大管耗不是出現在輸出最大功率時,這是因為當輸入信號的大小變化時,輸出功率和電源供給功率都在變化,所以它們的差值,即管耗亦在隨輸入信號變化,其規律為


(4) 效率( η )
輸出功率Po與電源供給功率PE的比值稱為晶體管集電極的轉換效率,用表示。
η=Po/Pe (6.13)
當晶體管輸出最大功率時,由于Ucem≈Ucc, 所以這時的轉換效率也最高
ηmax=∏/4=75% (6.14)
實際上,在考慮飽和壓降與穿透電流等因素后,晶體管的轉換效率會有所降低,通常為60﹪左右,但總比甲類功放要高得多。
(5) 功率管的耐壓
在有激勵信號且乙類推挽放大器其中一管處于截止狀態時,功放管集電極與發射極之間承受的反向電壓較大,它等于電源電壓和輸出電壓幅度之和。當Ucem≈Ucc時,反向電壓最大,即
