公共广播技术网 >> 公共广播技术纵横 >> 公共广播历史 >> 广播功放的发展过程与电路种类(三)
广播功放的发展过程与电路种类(三) 1970/01/01 19:07 点击:3525 / 回复:0
8. 功率放大器应用中的几个问题
             8.1. 功放管散热问题
            功率放大器的工作电压、电流都很大。功放管一般工作在极限状态下,所以在给负载输出功率的同时,功放管也要消耗部分功率,使管子升温发热,致使晶体管损坏。为此,应注意功放管的散热措施,通常是给功放管加装由铜、铝等导热性良好的金属材料制成的散热片,由于功放管管壳很小,温升的热量主要通过散热片传送。

 

 

功放管的管耗是通过热传导的形式以散热的方式消耗掉的。所谓热传导,是指热能从高温点向低温点传送的现象。为衡量媒质导热能力的强弱, 引入热阻的概念。一般地, 若A、B两点的温度分别为TA、TB, 其间导热材料的热阻为RT, 则A、B两点间传送的热功率P与TA、TB、RT之间, 有如下关系:

 

 

        式中, P为热功率, 单位为W; RT为热阻, 单位为°C/W。   具体到功放电路中, 当功放管在环境温度Ta下工作时, 由于集电极消耗的功率(即管耗PC)转换为热能, 使结温升高为Tj(Tj>Ta)。显然,

 

 

可见, 当Ta、RT一定时, 功放管的最高结温Tjmax对应着集电极最大允许功耗PCM,

 

 

式中,Tjmax取决于管子的半导体材料。锗管的Tjmax约为75~100 ℃;硅管约为(175~200)℃。
        由式(5 - 24)可知, 环境温度越高, 其允许最大的集电极功耗越小。手册上给出的PCM是在环境温度为25 ℃条件下得到的。在设计功放电路时, 为了安全工作起见, 常取最高环境温度下的集电极最大允许功耗PCM(Tamax)的90%作为功耗的极限值, 即应使集电极功耗PC满足
                     PC≤0.9PCM(Tamax)                      (5 - 25)
        对于大功率晶体管一般需要加散热板以改善散热条件, 减小热阻, 从而提高PCM。

 

 

8.2. 功放管的二次击穿问题
            图8.1所示为晶体管击穿特性曲线。AB段为一次击穿,是由于Uce过大引起的雪崩击穿,是可逆的,当外加电压减小或消失后管子可恢复原状。若在一次击穿后,iC继续增大,管子将进入二次击穿BC段,二次击穿是不可逆的,致使管子毁坏。防止功放管二次击穿的主要措施为:①改善管子散热情况,使其工作在安全区;②应用时避免电源剧烈波动,输入信号突然大幅度增加,负载开路或短路等,以免出现过压、过流;③在负载两端并联二极管和电容,以防止负载的感性引起功放管过压或过流。在功放管的c、e端并联稳压管以吸收瞬时过压。

 

 

 

 

8.3. 保护电路
        从前面的讨论中可以看出, 管耗PC过大将导致功放管损坏, 限制管耗即可有效地保护功放管。限制管耗的常用方法是限制流过功效管集电极的电流(即输出电流Io)。基于这一思路, 功放保护电路的常见形式如图8 - 3所示。
         图8 - 3(a)所示电路中采用二极管输出限流保护电路。 VD3、VD4是附加的限流二极管。正常情况下, VD3、VD4不起作用。

 

 

如果正向电流过大, 则RE2上的压降增大, 使VD3正向偏置,由截止变为导通, 从而分去V2的一部分基极电流, 使输出电流减小。最大输出电流约为

 

 

如果设 UD3≈0.6 V, RE2=10Ω, 则Iomax≈60 mA。由于UD3≈0.6 V,具有负的温度系数, 因此当环境温度升高时, 二极管的正向电压降低, 从而使输出电流的最大值也相应减小, 这也有利于控制功放管的结温不致于升高。如果负向电流过大, 则VD4导通, 其保护原理不再赘述。

 

 

 

 

        8.4. 交越失真与工作点的选择
         iC1、iC2在开始导通的一段时间里增长很慢, 当iC1与iC2相互交替时, (iC1-iC2)的波形和正弦波形相差较大, 如图8 - 4所示。这种B类推挽放大器所特有的失真称为交越失真。

 

 

 

 

为了消除交越失真, 可分别给两只晶体管的发射结加很小的正偏压, 让两只晶体管各有一个很小的电流ICQ流过。这样, 既可以基本上消除交越失真, 又不会对效率有很大的影响。图8 - 5示出了加正偏压后, 对应负载电流(iC1-iC2)的波形。
        严格地讲, 此时晶体管已工作在AB类状态, 但由于正偏压较小, 静态电流很小, 所以一般仍称它为B类功率放大器, 其分析计算也按B类功率放大器对待, 以区别静态电流较大的AB类功率放大器。
        B类推挽功率放大器加正向偏置的常用形式如图8 - 6所示。 

 

 

 

 

 

忽略IB, 则IR1≈IR2, 于是不难得到
                   UBB≈UBE11+
       调整R1、R2的比值, 可改变V2, V3 基极间的电压, 即可得任意倍数UBE的UBB, 所以通常称该电路为UBE倍增电路。
        以上讨论的互补对称推挽电路, 由于采用正负两组电源供电, 当无输入信号时, 静态输出电位为零, 负载RL可直接连到功放电路输出端, 不需要输出耦合电容, 因此这种电路又称OCL(Output Capacitor Less)电路。 
文章:youk [1970/01/01 19:07]
评论

粤ICP备05077917号-2