功率放大器的阻抗匹配及防護措施

對于主要作用是向負載提供功率的放大電路通常稱為功率放大電路，其主要特點如下：一是輸出功率是指交變電壓和交變電流的乘積，即交流功率；二是交流功率是在輸入為正弦波、輸出波形基本不失真時定義的；三是輸出功率大，因而消耗在電路內的能量和電源提供的能量也大；四是晶體管常常工作在極限應用狀態，由此要考慮必要的散熱措施和過電流、過電壓的保護措施。下面就功率放大器的阻抗匹配及防護措施作以扼要介紹。

一、功率放大器的阻抗匹配

在所有電子音像設備中，都有一個功率輸出的最佳方案問題，即為了獲得最大的功率輸出而又不增加電路的投資經費，這就是功率放大器與揚聲器系統的最佳組合。

功率放大器組合的目的是為了達到最小的設備投資而獲得最大的功率輸出，以圖1互補型功率放大電路為例：和為功放朱級，工作于低偏置甲乙類互補狀態。它的輸出功率近似于乙類狀態。

為了達到最大輸出功率，所以負載的大小應該使功率管的電流輸出和電壓輸出的乘積最大，這時的狀態稱為功率匹配狀態。在音響設備的揚聲器系統中音響的輸出阻抗應為揚聲器組合狀態的總阻抗，這樣音響的輸出功率才是標明的額定標準功率，否則音響的輸出功率就達不到要求。

例如：音響標準接頭上標明是4Ω、100W，那么該接頭上的阻抗就是兩個8Q揚聲器的并聯，每個揚聲器可得到50W，這樣綜合揚聲器系統，就是4Ω、100W，否則不能實現100w的功率輸出。

二、功率放大器的防護

功率管是功率放大電路中最容易受到損壞的器件，損壞的大部分原因是由于管子的實際耗散功率超過了額定數值。另外，若功率放大器與揚聲器失配或揚聲器使用中長期過載，也極易損壞揚聲器(或音箱)，因此，在音響設備中，防護的目的是保護昂貴的功放和揚聲器，所以對電源、功放、音箱的過載和短路保護是完全必要的。

1．電源保護：圖2是分立元件穩壓電路，電路中Ri的是過載電流取樣電阻，當其電壓大于0.7V時，V13導通，集電極電位下降，調整管V11斷開，限制電源輸出電流。
圖3是可調輸出電壓模塊，功耗達70W，電流可達10A，電壓調整率為20.8％，輸出電壓為1.25～15V，且有短路保護。
當使用開關電源時(例如芯片CWl225)，則有專門的保護控制端第⑩腳，只要輸入過電流或過電壓信號，即可達到保護目的。

2．功放級晶體管保護：功率放大晶體管除在使用中必須注意環境溫度及選用合適的散熱器外，主要是考慮過電流和過電壓保護問題，目前應用的集成電路都設有限流保護和熱切斷保護功能(如HAl350、HA2211、LM2879等)，所以在自制功放時須注意過壓保護，如圖4所示。依靠R內(電源內阻)和Vl、V2的擊穿，使過電壓不能升高而保護Vl、V2。
3．音箱揚聲器系統保護：音響系統的保護有兩種意義：一種是音響揚聲器的過載；另一種不是音頻功率的過大、而是直流電位的偏移，導致無電容隔離的OCL或BTL電路揚聲器燒毀。過載時，功放電路已經有保護無須另外考慮，這里僅介紹直流偏移組合音響保護電路。

圖5為組合音響保護電路。從圖中可以看出，當左、右聲道送入音箱的聲音信號，經過R1、R2被電容C2、C3旁路而無直流偏移時，整流橋無直流輸出，V11截止，V12、V13導通，繼電器K吸合，左、右聲頻信號經保險絲F輸出；當存在直流偏移時，整流橋輸出使V11導通，V12、V13截止，繼電器K釋放切斷了音頻信號，保護音箱。
電路中C2、C3是濾波電容，C4具有開關機時延時接通音箱功能，避免開機時的沖擊噪聲，V則具有短路K的斷電反電動勢作用，保護V12、V13晶體管。