在功率放大電路中,應(yīng)根據(jù)晶體管所承受的最大管壓降Vces、集電極最大的電流Icm和最大的功耗來(lái)選擇晶體管。
1、最大的管壓降
從OCL電路工作原理的分析可知,兩只功放管中Q1和Q2處于截至狀態(tài)的管子將承受較大的管壓降。假設(shè)輸入電壓Ui為正半周,Q1導(dǎo)通,Q2截至,當(dāng)Ui從0開始增加到峰值時(shí),Q1和Q2管的發(fā)射極電位Ve逐漸增加到(VCC-Vces1),因?yàn)镼2管的管壓降Vec2的數(shù)值 Vec2=(Ve-0)=Ve,Vce2max=Vcc-Vces1.利用同樣的分析方法去分析,可得:
當(dāng)Ui為負(fù)的峰值時(shí),Q1管承受最大的管壓降,數(shù)值為VCC-Vces2.所以考慮要預(yù)留一定的余量,管子承受最大的壓降為/Vcemax/=Vcc。
2、集電極最大電流
從電路最大輸出功率的分析可知,晶體管的發(fā)射極電流等于負(fù)載電流,負(fù)載電阻上的的最大電壓為Vcc-Vces1,故集電極電流的最大值為:
Ic≈Iemax=(Vcc-Vces1)/RL
考慮留有一定余量
Icmax=Vcc/RL
3、集電極最大功率
在功率放大電路中,電源提供的功率,除了轉(zhuǎn)換輸出功率外,其余部分主要消耗在功率管Q1和Q2上,可以認(rèn)為晶體管所損耗的功率Pq=Pv-Po。當(dāng)輸入電壓為2.5v時(shí),即輸出功率最小時(shí),由于集電極電流非常小,使管子的損耗很小;
當(dāng)輸入電壓最大時(shí),即輸出功率最大,由于管子壓降很小,使管子的損耗也很小;可見,管耗最大既不會(huì)發(fā)生在電壓電壓最小時(shí),也不會(huì)發(fā)生在輸入電壓最大時(shí)。下面列出了晶體管的集電極功耗Pq與輸出電壓峰值Vom的關(guān)系,然后對(duì)Vom求管壓降和集電極電流瞬時(shí)值的表達(dá)式:
Vce=(Vcc-Vomsinwt),Ic=Vom/RL*sinwt
功耗Pq為功放管Q1和Q2管所損耗的平均功率,所以每只晶體管的集電極功耗表達(dá)式為:
瞬時(shí)最大的管壓降*瞬時(shí)的電流 再求平均
Pq=1/2Π(Vcc-Vomsin wt)*Vom/RL*sin wt*dwt
=1/RL(Vcc*Vom/Π-Vom^2/4)
假設(shè)dPq/dVom=0,可以求得,Vom=2/Π*Vcc≈0.6Vcc。
以上分析表明,當(dāng)Uom≈0.6Vcc時(shí),Pq=Pqmax。 將Uom代入Pq==1/RL(VccUom/Π-Uom^2/4)
Pqmax=Vcc^2/Π^2RL
當(dāng)Vces=0時(shí),根據(jù)Pom=Vom^2/RL=Vcc^2/2RL
Pqmax=2*Pom/Π^2≈0.2Pom/Uces=0
可見,晶體管集電極最大功耗僅為理想(飽和壓降為0)時(shí)最大輸出功率的五分之一。
查詢手冊(cè)選擇晶體管時(shí),應(yīng)使用極限參數(shù)
Vbrceo》Vcc
Icm》Vcc/RL
Pcm》0.2Pom/Vces=0, Pcm集電極功耗
這里仍需要強(qiáng)調(diào)的,在選擇晶體管時(shí),其極限參數(shù),特別是Pcm應(yīng)留一定的余量,并且嚴(yán)格按照手冊(cè)PCBlayout或安裝散熱片。
用于AD2SXX RDC參考信號(hào)輸出的高電流緩沖器(圖1)
當(dāng)輸入電壓足夠大,且有不產(chǎn)生飽和失真時(shí),電路的分析如下圖3.2所示:圖中的I區(qū)為Q1的輸出特性,II區(qū)為Q2的輸出特性。
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