设互补功率放大电路为乙类工作状态,输入为正弦波,忽略三极管的饱和压降负载上最大不失真输出功率为
1最大不失真输出功率pomax
pomax=〔(Vcc-Vces)/√2〕^2 / RL
=(Vcc-Vces)^2 / 2RL
(Vcc-Ⅴces)是饱和导通的最大压降,负半周的饱和压降也是(Ⅴcc-Ⅴces),负载上获得的正弦波的最大幅值,此幅值除以√2就变成了有效值,有效值的平方除以负载电阻RL,就是最大不失真输出功率Pomax。
能不能在负载上获得pomax,取决于你输入信号Vi是否足够大,大到能让T1T2在正负半周都能导通时才能输出pomax。如果忽略Vces那么式子就会变成
pomax=Vcc^2 / 2RL ①
从①式中可看出要想获得大功率就要有足够大的电压。所以插入USB的音箱效果。和插入220v电源的音箱效果相比会有截然不同的效果。
2.电源功率PⅤ
直流电源提供的功率为半个正弦波的平均功率,电流越大,电源功率也越大,直流电源pⅤ的表达式推导如下
1图中画线部分为输出电流,输出电流也是个正弦波,0~π上的积分,正电源Ⅴcc只管一半,负电源-Ⅴcc也管一半。每个电源所输出的功率只是0~π上的积分,积分后再除以π或者乘以2再除以2π也都是一样的。
把1图化简后,得
式中Vom实际中是Ⅴcc-Ⅴces,如果忽略Ⅴces,Vom≈Ⅴcc,所以2图中的式子就变成了下式
=2/π × Ⅴcc^2/RL
即PⅤ∝Vom 当Vom趋近于Vcc时PⅤ近似于电压的平方成比例关系。
3三极管的管耗PT
电源输入的直流功率,有一部分通过三极管转换为输出功率,剩余的部分消耗在三极管上,形成三极管的管耗,显然
PT=PV-Po=2VccⅤom/πRL-Ⅴom^2/2RL
如图所示
显然管耗与输出幅度有关,图中阴影线的部分代表管耗PT与Vom呈非线性关系,有一个最大值可用PT对Ⅴom求导的方式找出。
PTmax发生在0.64Vcc处,将Vom=0.64Vcc代入PT表达式则有
PTmax=2Ⅴcc×Vom/πRL-Ⅴom^2/2RL
=2Ⅴcc×0.64Ⅴcc/πRL-(0.64Ⅴcc)^2/2RL=2.56Ⅴcc^2/π×2RL-(0.64^2×Ⅴcc^2)/2RL
PTmax为管耗最大值。
4效率η
η=po/pv=(IomVom/2)/(2ⅤccIom/π)=π/4×Vom/Vcc×100%②
从②式可看出Ⅴom=Ⅴcc时会有最大效率为π/4×100%=78.5%
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