摘要：关于功率放大电路的分类、参数计算及晶体管选等问题，很难在一本书上找到较全面的答案或说明。本文在介绍了各类功率放大电路的特点和性能的基础上，又对功率放大电路的参数计算、晶体管选择等问题做了较为详细的阐述，实用性较强，可供参考。
关键词：功率放大电路分类 B类 参数计算 晶体管选择
线性功率放大电路要求能够将连续模拟信号不是真或失真很小的放大为足够大的功率信号，并加载在大功率负载上。大功率负载可以是扬声器的音圈、电动机的控制绕组等。现根据线性功率放大电路在实际应用中的一些常见问题解释如下。
一、线性功率放大电路分类及特点
在技工院校和大部分高校教材中，一般都把功率放大器分为三类（A类、B类、C类）。实际上，就线性功率放大电路而言，按其结构和原理的不同，一般可分为以下五类：
（一）A类放大器
A类放大器主要特点：放大器的工作点Q设定在负载线的中点附近,晶体管在输入信号的整个周期内均导通。放大器可单管工作，也可以推挽工作。电路简单，调试方便。但效率较低，晶体管功耗大，功率的理论最大值仅有25％，且有较大的非线性失真，现在设计基本上不再使用。
（二）B类放大器
B类放大器主要特点：放大器的静态点在(VCC，0)处，当没有信号Vi输入时，输出端几乎不消耗功率。在Vi的正半周期内，应该有一只管子导通，输出端正半周正弦波。同理，当Vi为负半周期内，则由另一只管子导通，所以必须用两管推挽工作才能输出完整的波形。其特点是效率较高(78%)，但是因放大器有一段工作在非线性区域内，当信号在-0.6V~ 0.6V之间时， 两只管子都无法导通，故其缺点是“交越失真”较大。
（三）AB类放大器
AB类放大器主要特点：晶体管的导通时间稍大于半周期，必须用两管推挽工作，可以减小或避免交越失真。由于其晶体管功耗较小，所以效率较高。理论上可达到78.5％的功率最大值，但实际上功率的最大值在40％左右可能受到输出级拓扑和输出级斜线的影响，在典型的听音条件下（全功率的30％左右），功放的效率为35％左右。
（四）C类放大器
C类功放是信号周期的部分时间呈线性关系，而其余时间为非线性关系，故又称为谐振功率放大器。C类功放的负载一般是阻抗性的，匹配网络是谐振电路。在输出信号中，除含有有用输入信号成分外，还含有输入信号的各次谐波、交叉调制成分，寄生干扰成分，所以一般只适于放大单频信号（如载频）或等幅已调信号（如调频信号）。由于C类的集电极电流导通时间小于半周期，因此，失真更大，不过效率较好，且效率与导通角有关。在FM信号放大的场合，由于不要求线性，可以使用此类放大,另外C类放大也多用于射频场合。
（五）D类放大器
D类放大器也称数字音频功率放大器，是一种将输入模拟音频信号或PCM数字信息变换成PWM(脉冲宽度调制)或PDM(脉冲密度调制)的脉冲信号，然后用PWM或PDM的脉冲信号去控制大功率开关器件通/断音频功率放大器，也称为开关放大器。换句话说，就是通过控制开关单元的ON/OFF，驱动扬声器的放大器称D类放大器。它具有效率高的突出优点。数字音频功率放大器也看上去是一个一比特的功率数模变换器。放大器由输入信号处理电路、开关信号形成电路、大功率开关电路(半桥式和全桥式)和低通滤波器(LC)等四部分组成D类放大或数字式放大器。它具有很高的效率，通常能够达到85%以上。
由于B类线性功率放大应用得比较广泛，在此主要对B类线性功率放大器做详细的研究。
二、B类功率放大电路参数的计算
互补对称B类功率放大电路具有较好的工作特性，其基本的性能参数可计算如下：
（一）输出功率P0
在NPN型三极管T1工作时，B类功率放大电路的输出电压峰值Uom=Vcc-UCEmin，由于三极管T1和T2的输出电压是对称的，故可得B类功率放大电路输出的交流电压有效值为U0=■，输出的交流电流有效值为I0=■=■，于是可得输出功率Po=UoIo=■■。晶体管处于尽限运用条件下，可理想化假定 UCEmin=0，故Uom=Vcc。于是，理想化的最大输出功率为Pom=UoIo=■■=■■。
（二）管耗
考虑到互补对称B类功率放大电路中晶体管 和 在一个信号周期内各导通 ,且通过两晶体管的工作电压和工作电流在数值上均是对称的。因此，只需求一只晶体管的管耗，其两倍就是整个电路的管耗。
设输出电压uo=Uomsin?棕t，在正半周中，电源电压+Vcc与输出电压uo之差就是NPN型三极管T1的管压降，其与输出电流的乘积即为三极管T1的管耗，故有：
PT1=■■(V■-u■)■d(?棕t)
=■■(V■-u■sin ?棕t)■d(?棕t)
=■■(■■sin ?棕t-■)d(?棕t)
=■(■-■)
于是，整个电路的管耗为PT =2PT1=■(■-■)。
（三）直流电源供给的功率Pv
互补对称B类功率放大电路在输入信号ui=0时，由于晶体管T1、T2均处于截止状态，故直流电源供给的功率Pv=0。在输入信号ui≠0时，直流电源供给的功率Pv包括负载PL得到的输出功率Po和晶体管T1、T2消耗的功率PT两部分。Pv=Po+PT=■，当输出功率Po达到最大值Pom时，电源供给的最大直流功率为PVm=■。
（四）放大电路的电源转换效率?浊
在一般情况下，互补对称B类功率放大电路的电源转换效率?浊=■=■■，当输出功率达到最大值Pom时，理想的电源转换效率?浊=■=■≈78.5%。这一电源转换效率值是在理想情况下得出的。实际上，由于晶体管的管压降、输入信号ui的幅度变化等因素影响，互补对称B类功率放大电路的实际效率一般只有50 左右。
三、B类功率放大电路中功率输出晶体管的选择
功率晶体管的参数要求：（1）功率输出晶体管 耗散功率应大于互补对称B类功率放大电路最大输出功率Pom的1/5；（2）功率输出晶体管T1和T2的额定工作电压应高于2Vcc；（3）当功率输出晶体管T1或T2出于尽限导通时，其输出电流的最大值均为Im=Vcc/RL ，故应选择额定工作电流大于Im的功率输出晶体管。实际的功率晶体管的选择还应留有一定的裕量，以保证电路更加可靠地工作。其中，功率输出晶体管耗散功率的裕量应为50%左右，额定工作电压的裕量应为20%-30%。互补对称B类功率放大电路中两只功率输出晶体管由于是交替工作，其额定电流的裕量可小些，为15%左右。
以上是我平时工作和学习中积累下来的一些知识，经整理之后，现拿来与大家分享，希望能给您带来帮助。不妥之处请多指教。
参考文献：
[1] 谢自美等编著，《电子线路设计\实验\测试》，华中科技出版社
[2] 康华光主编，《电子技术基础模拟部分》，高等教育出版社
[3] 林欣编著，《功率电子技术》，清华大学出版社出版
[4] 杨帮文编著，《新型实用功率放大电路锦集》，人民邮电出版社
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