北大信科速腾棒尾灯的功率电路.ppt

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1、2023/10/20,速腾棒LED电路讲义,北大信科讲义第八章No.1,第八章：北大信科速腾棒尾部LED电路的功率电路,本章内容：8.1功率放大器8.2整流滤波电路8.3串联稳压电路,2023/10/20,速腾棒LED电路讲义,第八章No.2,8.1功率放大器,一、功率放大器的特点,向负载提供功率的放大电路，简称功放。用于激励扬声器、控制电机等。,1、大信号工作状态,大输出电压、大输出电流，功放管的动态范围接近极限。,额定输出功率（最大有用功率）：用幅度比为4:1的60Hz和7kHz两个正弦波作为信号源，在互调失真不超过0.02%时的最大输出功率。最大输出功率：不考虑失真下，功放输出的最大功率

2、。音乐输出功率（MPO）：在输出失真不超过规定值下，对音乐信号的瞬间最大输出功率。音乐输出功率（PMPO）：不计失真下的最大音乐输出功率。,输出功率,一般地，PMPO为RMS的510倍。,（RMS）,2023/10/20,速腾棒LED电路讲义,第八章No.3,2、电路分析用图解法,不满足微变等效电路条件，只能用图解法分析。,3、容易产生非线性失真,输出功率越大，非线性失真越严重。输出功率与非线性失真是功率放大器的主要矛盾。,4、要有高转换效率,尽可能把电源提供的功率转换为输出给负载的功率，即应尽量减小功放管的耗损功率。,最大有用功率,直流电源提供的功率,2023/10/20,速腾棒LED电路讲

3、义,第八章No.4,5、常采用乙类或甲乙类工作状态以提高转换效率,负载线,甲类(50%),乙类(78.5%),甲乙类,甲类：静态工作点Q设在负载线的中点（放大区）；乙类：静态工作点Q设在横轴上（截止区）；甲乙类：静态工作点Q设在放大区接近截止区的位置。,2023/10/20,速腾棒LED电路讲义,第八章No.5,6、要有妥善的散热措施和保护电路,功率放大器的转换效率78.5%，有相当部分的功率要消耗在功放管上，对于晶体管电路，主要消耗在集电结上，使结温升高，当结温上升到一定程度时，晶体管有烧毁的可能。,锗管允许结温：85硅管允许结温：120180,另外，为防止集电极因瞬间通过大电流而烧毁，功放

4、管还应设置保护电路。,以低频大功率管3AG6为例，不加散热片时，PCM1W，加上适当的散热片后，PCM可达10W。,2023/10/20,速腾棒LED电路讲义,第八章No.6,二、功率放大器的结构*,vi,C,RB,VCC,RL,N1,N2,1、甲类功放,交流负载线(RC线),直流负载线,调变压器匝数比使交流负载线与横轴交点为2VCC。,特点：效率较低；晶体管工作在放大区，以声音靓著称，无明显失真（失真产生二次谐波，与基波组成音乐上的纯八度音程，和谐、动听）；功率一般不大，多用于电子管放大器（俗称胆机，音色细腻、平滑流畅）。,RC,2023/10/20,速腾棒LED电路讲义,第八章No.7,2

5、、乙类功放,静态时晶体管截止，无功率消耗。动态时只正半周有输出，负半周晶体管截止。,3、乙类互补对称功放,T1管负责正半周，T2管负责负半周。,2023/10/20,速腾棒LED电路讲义,第八章No.8,4、OTL电路,5、甲乙类互补对称功放,(Output Transformerless 无输出变压器),单电源供电，多用于小功率放大器。,电容起隔直作用，隔断负载上的静态电流。,(OCL电路 Output Capacitorless Circuit无输出电容),D1、D2起电平移动作用，克服晶体管输入特性起始部分的非线性影响，避免交越失真。,2023/10/20,速腾棒LED电路讲义,第八章N

6、o.9,6、BTL电路（桥接式推挽电路）,(Balanced Transformerless Circuit),获得OCL电路两倍的输出电压，增大四倍输出功率。用于大功率放大器。,正半周：T3、T4导通，T2、T5截止；负半周：T2、T5导通，T3、T4截止。,2023/10/20,速腾棒LED电路讲义,第八章No.10,三、互补对称功率放大器,1、乙类互补对称电路,iC1,iC2,、工作原理,静态：vi0，T1、T2均截止，vo0。,(VCCVEE),动态：vi为正弦波。,、vi正半周时，T1导通，T2截止，流过RL的电流为iC1，T1构成射极输出器，vovi；,、vi负半周时，T1截止，T

7、2导通，流过RL的电流为iC2，T2构成射极输出器，vovi。,T1、T2轮流工作，在负载上得到完整正弦波。,2023/10/20,速腾棒LED电路讲义,第八章No.11,、输出功率及效率,设：,、输出功率Po,（、为输出电压、电流的有效值）,最大输出功率为：,注意：这是在理想情况下的近似，通常大功率管的饱和压降为23V，一般不能忽略不计。,2023/10/20,速腾棒LED电路讲义,第八章No.12,、管耗PT,T1、T2只工作半个周期，且管耗是相等的，则输出振幅等于Vom时，,2023/10/20,速腾棒LED电路讲义,第八章No.13,、电源功率PCC,、效率,这是理想情况，若考虑功放管

8、饱和压降和电路中电阻功率损耗时，约为5565。,2023/10/20,速腾棒LED电路讲义,第八章No.14,、最大管耗PTM,由于,当,时PT最大，即,时PT有最大值PTM。,每个功放管的最大管耗为0.2Pom。,、功放管极限参数的选择,2023/10/20,速腾棒LED电路讲义,第八章No.15,2、甲乙类互补对称电路,、乙类互补对称电路的交越失真,乙类功放静态工作点在截止区，由于晶体管输入特性存在门限电压VBE(th)，当输入信号小于该值时，两管始终截止，负载无电流，出现一段死去，这种现象称为交越失真。,2023/10/20,速腾棒LED电路讲义,第八章No.16,、甲乙类互补对称电路,

9、D1、D2的电平移动作用,T1为推动级,D1、D2的给T2、T3提供基极偏压使它们处于微导通状态，消除死区，克服交越失真。,2023/10/20,速腾棒LED电路讲义,第八章No.17,8.2整流滤波电路,直流稳压电源的结构,v1：市电。220V，50Hz（中国）；110V，60Hz（美国）。,电源变压器：将电网电压v1变为合适的交流电压v2。,滤波电路：将脉动直流电压v3转变为平滑的直流电压v4。,稳压电路：清除电网波动及负载变化的影响，保持输出直流电压Vo的稳定。,整流电路：将交流电压v2变为脉动的直流电压v3。,2023/10/20,速腾棒LED电路讲义,第八章No.18,一、单相桥式整

10、流电路,vo,D4,D2,D1,D3,RL,v1,v2,iL,利用二极管单向导电性，使变压器次级电压在RL上产生单向电流，实现电压的单向化。,1,2,v2正半周：D1、D3导通，D2、D4截止。,电流通路为：1D1RLD32,v2负半周：D2、D4导通，D1、D3截止。,电流通路为：2D2RLD41,RL上的电流均为从上到下（单向化）,2023/10/20,速腾棒LED电路讲义,第八章No.19,简化画法,工作波形,v2,vo,2023/10/20,速腾棒LED电路讲义,第八章No.20,将vo展开为傅里叶级数：,直流分量：,振幅,有效值,定义脉动系数,整流二极管的选择：,最大正向电流,最高反

11、向峰值电压,2023/10/20,速腾棒LED电路讲义,第八章No.21,二、电源滤波电路,1、滤波电路结构,电容滤波,型滤波,型滤波,（多用于小电流负载）,（多用于小电流负载）,（对负载电流适应性较强，用于大电流负载时可不接电容）,2023/10/20,速腾棒LED电路讲义,第八章No.22,2、电容滤波电路,vo,0,iD,0,io,iD,io,、工作原理,、未接负载时，（S断开）,整流桥对C充电，,输出电源恒定,、接入负载后，（S闭合）,电容通过负载RL放电，电压下降，同时v2电压上升，当v2vC时，整流桥导通，向电容充电，同时提供负载电流。随着v2的下降，当v2vC时，整流桥截止，电容

12、又开始放电。,D1D3导通,D2D4导通,2023/10/20,速腾棒LED电路讲义,第八章No.23,、特点,、整流二极管导通角23IRL。,、负载平均电压Vo升高，纹波减小。,RLC越大，电容放电越缓慢，负载电压中的纹波成分越小，脉动系数越小，平均电压越高。,为得到平滑的输出，一般取,T为电源周期,2023/10/20,速腾棒LED电路讲义,第八章No.24,、滤波效果与负载电流的关系,随着负载电流Io的增加，输出电压Vo减小，脉动系数S增加。,RLC=,RLC大,RLC小,Vo与RLC的关系,0,Vo,Vo与Io的关系,Io,若满足,时，,RLC减小,0,S,S与Io的关系,Io,RLC

13、减小,0.67,2023/10/20,速腾棒LED电路讲义,第八章No.25,8.3串联稳压电路,（自学二极管稳压电路，见教材P17P19）,一、串联反馈式稳压电路,、方框图,串联反馈式稳压电源由调整电路、基准电压电路、取样电路和比较放大电路四部分组成，另外，为使电路安全工作，通常还需设置保护电路。,2023/10/20,速腾棒LED电路讲义,第八章No.26,各部分功能：,调整电路：根据比较放大电路的输出变化改变输出电压的值；,基准电压电路：为比较放大电路提供固定的参考电压；,取样电路：按比例将输出电压的一部分反馈到比较放大电路进行 比较；,比较放大电路：将取样电路的反馈信号与基准电压进行比

14、较，控制调整电路输出，,2023/10/20,速腾棒LED电路讲义,第八章No.27,、原理电路,基准电压电路：R、DZ构成稳压管稳压电路提供基准电压VZ。,调整电路,比较放大电路,取样电路,2023/10/20,速腾棒LED电路讲义,第八章No.28,、工作原理,若由于电网电压波动或负载电阻的变化等原因使输出电压Vo升高，则稳压的过程为：,V,Vo,V,VB,Vo(ViVCE),VB,平衡时，,Rp,VBE,IB,IC,VCE,2023/10/20,速腾棒LED电路讲义,第八章No.29,、输出电压的可调范围,电位器R2置于最上端时（RPR2），输出电压最小：,电位器R2置于最下端时（RP0

15、），输出电压最大：,2023/10/20,速腾棒LED电路讲义,第八章No.30,二、稳压电路的保护电路*,保护电路,过流保护,短路保护,调整管安全工作区保护,芯片过热保护,、限流型过流保护电路,保护电路,保护电路由T2和Ro构成，选择合适的Ro，使输出电流未超过额定值时，IoRo0.7V，T2截止。,2023/10/20,速腾棒LED电路讲义,第八章No.31,当输出电流超过额定值时，Ro两端的电压降大于T2发射结开启电压，T2导通，T2集电极从T1基极电流分流，限制调整管的发射极电流。,Io,限流型保护电路结构简单，但保护电路起作用后调整管仍有较大的工作电流，功耗较大，故不适用于大功率电路

16、。,输出特性,2023/10/20,速腾棒LED电路讲义,第八章No.32,、截流型过流保护电路,Io,0,输出特性,Vo,则,未过流时，T2截止。过流时，T2导通，T1基极电流分流，使VA、Vo下降，而Vo下降幅度大于VB下降的幅度，这进一步使VBE2增大，从而分得更多的T1基极电流，这个正反馈过程将使输出电流减小到较小数值。,2023/10/20,速腾棒LED电路讲义,第八章No.33,三、实用串联型稳压电源*,变压,整流,滤波,调整,截流保护,基准,比较放大,取样,2023/10/20,速腾棒LED电路讲义,第八章No.34,ST公司7805电路图,过热保护,启动电路,过压保护,基准源,

17、比较放大,过流保护,取样电路,2023/10/20,速腾棒LED电路讲义,第八章No.35,四、集成稳压电路,固定式稳压电路,可调式稳压电路,7800系列：输出正电压，如7805，指输出电压为5V；,7900系列：输出负电压，如7905，指输出电压为5V。,117/217/317系列：输出可调的正电压；,137/237/337系列：输出可调的负电压。,2023/10/20,速腾棒LED电路讲义,第八章No.36,+_,W7805,VI,+_,Vo,1,3,2,CI,0.11F,Co,0.1F,+10V,+5V,7800系列：,1,2,3,1端：输入端2端：公共端3端：输出端,典型应用电路,20

18、23/10/20,速腾棒LED电路讲义,第八章No.37,+_,W7905,VI,+_,Vo,2,3,1,CI,0.11F,Co,0.1F,-10V,-5V,典型应用电路,7900系列：,1,2,3,1端：公共端2端：输入端3端：输出端,2023/10/20,速腾棒LED电路讲义,第八章No.38,实用双输出稳压电源,2023/10/20,速腾棒LED电路讲义,第八章No.39,五、稳压电路的主要参数,、特性参数,输出电流Io（最大负载电流）：由调整管的最大允许功耗PCM和最大允许电流ICM决定；,输出电压Vo：由基准电压的大小和取样比决定。,最大输入电压,最小输出电压,2023/10/20,速腾棒LED电路讲义,第八章No.40,、质量参数,输入调整因数SV：,输出电阻Ro：,温度系数ST：,稳压系数：,纹波抑制比SR：,输入纹波电压峰值,输出纹波电压峰值,