推挽电路工作原理详解（四类互补推挽式功率放大电路分析）.docx

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1、推挽电路工作原理详解（四类互补推挽式功率放大电路分析）推挽电路在放大电路中经常会用到，它适用下低电压大电流的场合,广泛应用于功放电路和开关电源中。什么是推挽电路？推挽电路（PUSh-PU1.1.）就是两不同极性晶体管连接的输出电路“推挽电路采用两个参数相同的功率BJT管或遮幽管，以推挽方式存在于电路中，各负直正负半周的波形放大任务，电路工作时，两只对称的功率开关管每次只有一个导通，所以导通损耗小效率高。推挽输出既可以向负载灌电流，也可以从负敦抽取电流。如果输出级的有两个三极管，始终处于个导通、个截止的状态，也就是两个三级管推挽相连，这样的电路结构称为推拉式电路或图膨柱（Totem-po1.e）

2、输出电路。推挽电路的作用在一般推挽电路中，比如输出级，电路的工作是，把输入信号放大。而完成电路工作，但一般推挽电路用同级性元件（晶体管或电子管）为了实现输出级元件轮潦导通，必须激励大小相等，相位相反的两个信号，即所谓的倒相问题，完成倒相可用电路，可用电感原件（变压落但这无不增加了电路的发杂性，可苑性。互补电路可克服用单极性原件出现的上述问题。电路工作时双极性原件轮潦导通，亦可省去倒相或简化电路.这样电路的稳定性可相应提高。比如当输入信号为正时，双极性中的WN管导通PNP由于极性自动截止，当电路输入信号为负时，PNP管导通NPN管截止。不管信号如何变化都能自动完成导通于截止而完成电路工作。推挽电

3、路的优缺点优点是：结构简单，开关变压器磁芯利用率高，推挽电路工作时，两只对称的功率开关管每次只有一个导通，所以导通损耗小。缺点是：变压蹲带有中心抽头，而且开关管的承受电压较高：由于变压器原边漏感的存在，功率开关管关断的瞬间，漏源极会产生较大的电压尖峰，另外辘入电流的纹波较大，因而输入涉娟的体积较大。推挽电路工作原理在讲推挽电路工作原理之前，首先介绍功放的一些基本知识。从能量控制的观点看，功放电路和电压放大电路没有本质区别，但后者的要求是使负载得到不失真的电压信号，而前者的要求是获得一定的不失式的输出功率,在放大电路中，输入信号在整个周期内都有电流潦过，称为甲类放大;如果只有大半个2 .I：作原

4、理静态时：Ui=Of1.C2=IC2=O(乙类工作状态)-uo=0。动态时：ui0-VT2导通，VT3截止-iO=iC2：uiWVT3导通，VT2截止-iO=-iC3o特点：(1) IBQ、ICQ等于零.(2)两管均工作半个周期。3 .分析计算(1)输出功率由电路可知，输出电压Uo变化范围为：2(UCC-UCeS)=2ICMXR1.若忽略管子饱和压降Ucos,Iiiij:输出电流最大值ICM=UCCR1.输出电压最大值UCM=UCC输出最大功率POM=ICM2UCM2=UCC2R1.UCC2=UCC22R1.静态：利用VT1.基极电潦在YDhVD2的正向压降给YT1、VT3两管提供基极偏置电压

5、，发射结电位分别为YD1、VD2的正向导通压降，致使两管处于微弱导通状态一一甲乙类状态。两管静态电流相等，负载上无静态电流，输出电压UO=O动态：当有交流信号输入时，VD1.和VD2的交潦虫也很小，可视为短路，从而保证两管基极输入信号幅度基本相等。两管轮流工作，iC2、iC3波形如图9.2(b)所示，因为负载电流为两者之差，反相相加后得到的，iO波形如图9.2(b)所示，明显改善交越失真.(2)分析计算在忽略VT2、叮3管的饱和压降时，该电路的最大输出功率和效率与乙类相同。(3)电路存在问题第一：当要求输出功率较大时，要求推动功率管的基极电流也要很大，而由丁功放管的不会很大，所以驱动级YTI要

6、提供大电流难以做到。第二：两只大功率异型管的的配对比较困难，雄以做到特性对称。2 .准互补对称式功率放大电路为解决上述问题，可以增加复合管VT2、VT4代替VT2；VT3、VT5-代替VT3。这样，既扩大了电流聊动能力，同时也利用同类型的VT4、YT5作为输出管，较好地实现了特性匹配的目的。如图9.3所东。3 .单电源互补对称式功率放大电路（OT1.）实际电路中，如收音机、扩音机中，常采用单电源供电。电电源供电常采用变压器耦合，这里省略/变压罂，称为无输出变压器”简称OT1.电路，如图9.4所示。（1）基本工作原理静态：冈两管对称,VT2、VT3两管发射极e的电位UE=12UCC,负载无电流“

7、动态：uiS0-VT2导通，VT3截止一对负载供电，并对C充电：uiUC3=12UCC-IC1.R3若电容C3足锅大，充电后UC3基本不变，为一常数.由于UP=UC3+ue显然uet-upf即e点电位升高一P点电位随之升高一VT2充分导通一保证负载两端有足够大的电压变化量。3、变压器耦合推挽功率放大电路前述电路，虽各有特色，但在负毂R1.过大或过小时，对负栽管的耐压或耐流值要求过高，通常的解决办法就是利用变压涔将实际的负载变换成最佳负载,实现阳抗匹配，电路如图9.6所示。1 .工作原理静态时：Ui=OfiC1、iC2均为O-Uo=0。动态时：UiAO-VTI导通，VT2截止-iO=iC1.：V

8、T2导通，VT1.截止-io=iC2.通过变压器Tr2将两个半周合成为一个完整的正弦波，并通过变比n,将R1.变成n2R1.,以实现阻抗匹配。2 .分析计算输出功率为:POM=UCCnR1.其中n=N1N2N1一一变压涔Tr2原边绕组匝数的一半N2Tr2副边绕组匝数总输出效率为：n=RTr其中Tr变压器效率n一一晶体管输出效率3 .优点：可方便实现阻抗匹配，获得最佳负载,缺点：体积大、效率低、频率特性差，且不易集成。常用r耍求输出较大功率较大的情况.4、集成功率放大电路简介图9.7a)示电路为国产通用里集成功率放火器5G31,其中主要环节有:(1)前置放大级(输入级)VT1.,VT2和电阻R1

9、、R2、R3、R4、R5、R11和R12等组成单入、单出的差放电路。(2)中间放大级由三极管VT3和VT4组成.VT3为YT4的偏置管,对信号进行二次放大。(3)推动级VT5、VT6、VT7,VT8和R7构成。VT5、VT6、VT7具有温度补偿作用，可稳定输出级静态电流，并为输出级通过适当偏置以消除交越失真。(4)功率放大级一复合管VT9、VT1.O为NPN管，麓合管VTI1、VTI2和VTI3为PNP管，共同构成互补输出级，为准斤.补甲乙类功率放大电路。5G31实际应用电路和外部接线如图9.7(b)所示。推挽电路典型应用电路原理图推挽电路（一）乙类双电源互补对称电路如卜.图，两晶体管分别为N

10、PN管和PNP管，由于它们的特性相近，故称为互补对称管。态时，两管的三Q=O;有输入信号时，两管轮流导通，NPN在正半周导通（左图），PNP在负半周导通（右图），从而相互补充，使得始终有电流潦过负就.既避免r输出波形的严重失真，又提高r电路的效率。由于两管互补对方的不足，工作性能对称，所以这种电路通常称为互补对称电路。推挽电路（互补型电路），用两个参数相同的叁极管或MoSFET,以推挽方式存在下电路中，各负奏正负半周的波形放大任务.功放的输出级有两个“臂”（两组放大元件），一个“臂”的电流增加时，另一个“臂的电流则减小，二者的状态轮流转换。对负载而言，好象是一个“情”在推，一个“智”在拉，共同完成电流输出任务。如果输出级的有两个叁极管,始终处于一个导通、一个敬止的状态，也就是两个叁级管推挽相连，这样的电路结构称为推拉式电路或图脏柱（ToIem-po1.e）输出电路。推挽电路原理图（二）推挽电路原理图（三）本电路图是利用CMOS反相器4049作TDA4700输出信号的反相级和晶体管TKT2的强动级，三个反相涔并联有两个输出端分别加到推挽电路的两个晶体管基极上。如下图所示。推携电路原理图（四）