模拟电路设计（32）---乙类推挽功率放大器

乙类推挽功率放大器工作原理

由于甲类功率放大器的静态工作电流很大，效率不会超过50%，而乙类功放静态电流为零，这样效率得以提高。但乙类工作状态，晶体管只有半个周期工作，信号波形被削去一半，将产生严重的失真。

如果使两只相同的晶体管交替工作，一只工作在信号正半周期，另一只工作在信号负半周期，这样两只晶体管犹如一推一挽，在负载上形成完整的波形。如下图所示为推挽放大器的工作原理图，图中Q1为NPN型晶体管，Q2为PNP型晶体管，电路采用正负两组电源供电。

功率放大器原理图

无信号时，两管都截止。当输入信号正半周时，Q1导通Q2截止，在负载RL上输出正半周信号；当输入信号为负半周时，Q1截止Q2导通，在负载RL上输出负半周信号。这样在一个周期内，Q1、Q2交替工作，在负载RL上合成一个完整的输出波形，如下图所示：

推挽放大器工作状态

乙类推挽功率放大器的参数计算

输出功率Po

整个放大器（两个晶体管）的输出功率为:Po=IcmUcem/2,式中Ucem为输出电压，Icm为输出电流。若不考虑晶体管的饱和压降，则输出功率的最大值为：Pomax=V2/2RL

集电极最大功耗PCmax

PCmax=V2/π2RL=2Pomax/π2≈0.2Pomax此公式可作为用来选择功率管的依据。

集电极效率η

集电极效率是集电极输出功率与电源供给功率之比，它与晶体管的电压利用系数（晶体管输出电压与电源电压之比）有关，当电压利用系数为1时效率最高，即：ηCmax=π/4=78.5%

晶体管的耐压

放大器工作时晶体管EC极可能承受的最大耐压为电源电压的两倍，即要求晶体管的耐压BVCEO>2Ec,这也是选取晶体管的一条依据。

乙类推挽功率放大器的非线性失真

推挽电路对偶次谐波的抑制

在理想情况下，若推挽电路的两只晶体管电流、电压波形完全对称，则输出电流中将没有偶次谐波成分，及推挽电路由已知偶次谐波的作用。实际上由于两管特性总有差异，电路也不可能完全对称，因此输出电流中还会有偶次谐波成分。为了减少非线性失真，应尽量精选配对管子。

交越失真与工作点的选择

由于晶体管的输入特性和输出特性，在电流趋于零时，都有一个非线性失真特别严重的区域，所以iC在开始导通的一段时间里增长很慢，当iC1与iC2相互交替时，（iC1、iC2）的波形和输入波形相差较大。这种乙类推挽放大器所特有的失真称为交越失真，其原理如下图所示：

​交越失真示意图

为消除交越失真，可分别给两只晶体管的发射结加很小的正偏压，让两只晶体管在静态时各有一个很小的Ic流过。这样，既可以消除交越失真，又不会对效率有很大影响。严格来说，此时晶体管已工作在甲乙类状态，但由于静态偏压较小，所以一般仍称为乙类放大器，以区别静态电流较大的甲乙类放大器。

另外，整理了一些电子工程类的资料，分享给大家，目前有模拟电路、单片机、C语言、PCB设计、电源相关、FPGA、EMC、物联网、Linux相关学习资料，还有针对大学生的资料包，后续还会有更多资料分享给大家，助力大家学习，成就梦想~

博主福利：免费获取电子工程类学习资料https://mp.weixin.qq.com/mp/appmsgalbum?__biz=MzkzOTM5NTE0OQ==&action=getalbum&album_id=2532293941282209792#wechat_redirect