第1章-功率电子线路.培训讲学
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电工基础第五版第一章电子课件
表示电流越容易通过。
第31页，共50页。
第一章 电工基础知识
二、常用电阻器 1.常用电阻器的外形和符号
第32页，共50页。
第一章 电工基础知识
第33页，共50页。
第一章 电工基础知识
2.电阻器的主要参数
（1）标称阻值
标称阻值即电阻器的标准电阻值。
（2）允许偏差
允许偏差是指电阻真实值与标称值之间的误差值。
禁止用湿手去拔插头或扳动电气开关，也不要用湿毛巾去擦拭带电的电气设备等，以免触电。
一旦发生电线或电气设备起火，在带电状态下，决不能用水或泡沫灭火器灭火，应迅速切断电源， 使用不导电的干粉灭火器等进行灭火。
第30页，共50页。
第一章 电工基础知识
电导率
电阻率的倒数称为电导率，用符号σ 表示，单位为西门子/米(S/m)，它表示电流通过的难易程度，其数值越大，
电工基础第五版第一章电 子课件
第1页，共50页。
第一章 电工基础知识
§1—1 电路和电路图
1.了解电路的基本组成和基本功能。 2.了解电路图的基本类型。
3.能说出电路图中常用电气元件图形符号的含义。
第2页，共50页。
第一章 电工基础知识
一、电路的基本组成
手电筒电路
电风扇电路
电路的组成
电路由电源、负载、控制装置及导线组成。
（3）额定功率
额定功率也称标称功率，是指在一定的条件下，电阻器长期连续工作所允许消耗的最大功率。
第34页，共50页。
第一章 电工基础知识
三、敏感电阻器 敏感电阻器是指电阻值随温度、电压、湿度、光照程度、气体环境、磁场强度、压力等状态的变化而显著变化
的电阻器，如热敏电阻、压敏电阻、湿敏电阻、光敏电阻等。 部分敏感电阻器的外形和符号
第31页，共50页。
第一章 电工基础知识
二、常用电阻器 1.常用电阻器的外形和符号
第32页，共50页。
第一章 电工基础知识
第33页，共50页。
第一章 电工基础知识
2.电阻器的主要参数
（1）标称阻值
标称阻值即电阻器的标准电阻值。
（2）允许偏差
允许偏差是指电阻真实值与标称值之间的误差值。
禁止用湿手去拔插头或扳动电气开关，也不要用湿毛巾去擦拭带电的电气设备等，以免触电。
一旦发生电线或电气设备起火，在带电状态下，决不能用水或泡沫灭火器灭火，应迅速切断电源， 使用不导电的干粉灭火器等进行灭火。
第30页，共50页。
第一章 电工基础知识
电导率
电阻率的倒数称为电导率，用符号σ 表示，单位为西门子/米(S/m)，它表示电流通过的难易程度，其数值越大，
电工基础第五版第一章电 子课件
第1页，共50页。
第一章 电工基础知识
§1—1 电路和电路图
1.了解电路的基本组成和基本功能。 2.了解电路图的基本类型。
3.能说出电路图中常用电气元件图形符号的含义。
第2页，共50页。
第一章 电工基础知识
一、电路的基本组成
手电筒电路
电风扇电路
电路的组成
电路由电源、负载、控制装置及导线组成。
（3）额定功率
额定功率也称标称功率，是指在一定的条件下，电阻器长期连续工作所允许消耗的最大功率。
第34页，共50页。
第一章 电工基础知识
三、敏感电阻器 敏感电阻器是指电阻值随温度、电压、湿度、光照程度、气体环境、磁场强度、压力等状态的变化而显著变化
的电阻器，如热敏电阻、压敏电阻、湿敏电阻、光敏电阻等。 部分敏感电阻器的外形和符号
功率电子线路
下半周信号。在输入信号一个周期里, T1、T2交替工作, 在负
载RL上合成一个完整的输出波形。
3.性能分析（图解法） 画负载线：
VCC RL
iC1
iL iC1 iC 2 I cm sin t vL Vcm sin t
Icm Ic T 2 充分激励，尽限运用时： 0 0 (0, VCC) Q Vc Vcm vCE1
＋VCC
Vcm VCC VCE ( sat ) VCC Vcm I cm RL
(a)
求性能指标：P o
PD
C
PC
2
I cm Vcm 1 1 Vcm 1 2 1PL Po Vcm I cm I cm RL 2 RL 2 2 2 2 2 1 VCC 尽限运用时： P VCE ( sat ) 0 o max 2 RL
2
2
2
C
4
4 PC PC1 PC 2
1 2 1 2 PC1 PC 2 ( PD Po ) Po max Po max 2 2
求最大管耗:
dP 2 2 C 0, 0 , 0.636 d 2 PC1max PC1max 2 Po max 0.2 Po max
N1:N2 R′L
VCC RL
n RL
T
2
最佳负载
vi CB (a)
N1 n N2
变压器耦合功放
图中RB为偏置电阻，其值决定 了Q点的ICQ及IBQ。如果变压器 是理想的，则直流工作点电压 VCEQ=VCC，直流负载线为一垂 直线，而交流负载线通过Q点， 其斜率为(-1/R'L)，如图(b)所示。
vBE2 0
功率电子电路
线性调整管
IO
+ 输 出 电 压 取 样
V
比较放大器
I
基 准 电 压
RL
VO
1.5 整流与稳压电路
1.5.3开关型稳压器
开关稳压原理
斩波变换器
IO
+ -
V
脉宽调制器
I
基 准 电 压
输 出 电 压 取 样
RL
VO
1.5 整流与稳压电路
1.5.3开关型稳压器
斩波变换器原理
S
iL
降压变换
脉宽可 控开关
1.4
宽带高频功率合成技术
1.4.3 魔T混合网络
魔T网络由传输线变压器和相应的 AO 、 BO 、 CO 、 DD 四条臂组成， 其中 DD 臂是平衡臂，臂的两端均不接地。其余是不平衡臂。
传输线变压器的特性阻抗 Zc 和每条臂上的阻值（负载电阻或 信号源内阻）满足以下关系：
Zc=Ra=Rb=2Rc=1/2Rd=R时，阻抗匹配。 这时，如果AO、BO臂上有同相等功 率，则合成到CO臂上，如果AO、BO臂 上有反相相等功率，则合成到DD臂上。 另外，如果CO臂上有功率，则同相 分配到AO、BO臂上，如果DD臂上有功 率，则反相分配到AO、BO臂上。
导通时间 （q≤p）
开关 功放
丁类 戊类
1.1 功率的计算 负载交流功率（有效功率） Po =
效率
h
Po = ×100 % PD
电源供给功率（总功率） PD = 1 2p VCC iC dwt 2p 0
1 2p 0 vo io dwt 2p
1 V I 2 cm cm
= 输出电压有效值×输出电流有效值 =
IR
T3 T1
IO
+ 输 出 电 压 取 样
V
比较放大器
I
基 准 电 压
RL
VO
1.5 整流与稳压电路
1.5.3开关型稳压器
开关稳压原理
斩波变换器
IO
+ -
V
脉宽调制器
I
基 准 电 压
输 出 电 压 取 样
RL
VO
1.5 整流与稳压电路
1.5.3开关型稳压器
斩波变换器原理
S
iL
降压变换
脉宽可 控开关
1.4
宽带高频功率合成技术
1.4.3 魔T混合网络
魔T网络由传输线变压器和相应的 AO 、 BO 、 CO 、 DD 四条臂组成， 其中 DD 臂是平衡臂，臂的两端均不接地。其余是不平衡臂。
传输线变压器的特性阻抗 Zc 和每条臂上的阻值（负载电阻或 信号源内阻）满足以下关系：
Zc=Ra=Rb=2Rc=1/2Rd=R时，阻抗匹配。 这时，如果AO、BO臂上有同相等功 率，则合成到CO臂上，如果AO、BO臂 上有反相相等功率，则合成到DD臂上。 另外，如果CO臂上有功率，则同相 分配到AO、BO臂上，如果DD臂上有功 率，则反相分配到AO、BO臂上。
导通时间 （q≤p）
开关 功放
丁类 戊类
1.1 功率的计算 负载交流功率（有效功率） Po =
效率
h
Po = ×100 % PD
电源供给功率（总功率） PD = 1 2p VCC iC dwt 2p 0
1 2p 0 vo io dwt 2p
1 V I 2 cm cm
= 输出电压有效值×输出电流有效值 =
IR
T3 T1
电子线路 非线性部分(第五版)冯军 谢嘉奎 绪论和第一章课件
8．小结
(1)非线性电子线路讨论的范围 除小信号放大器以外的其他功能电路——振荡器、功 放、调制器、解调器、混频器、倍频器。
(2)本课程讨论的内容——三类电路 ① 功率放大电路——在输入信号作用下，可将直流 电源提供的部分功率转换为按输入信号规律变化的输出信 号功率，并使输出信号的功率大于输入信号的功率。 ② 振荡电路——可在不加输入信号的情况下，稳定 地产生特定频率或特定频率范围的正弦波振荡信号。 ③ 波形变换和频率变换电路——能在输入信号作用 下产生与之波形和频谱不同的输出信号。包括：调制电路、 解调电路、混频电路和倍频电路。 本课程将顺序学习这三类电路。
例：非线性电阻：
① 直流电导 定义：
g0 Q IQ VQ
i v
意义：表明直流电流与直流电压间 的依存关系。 特点：其值是 VQ(或 IQ) 的非线性函数。 应用：直流分析。 ② 交流电导 定义：
gQ di dv
Q
图 0-2-1
i v
意义：伏安特性曲线上任一点的斜率，或该点上增量 电流与增量电压的比值。 特点：其值是 VQ(或 IQ)的非线性函数。 应用：交流分析。
(5)检波器 解调，从中频调幅波还原所传送的调制信号。
(6)低频放大器 小信号放大器 ＋ 功率放大器，作用：放大调制信号， 向扬声器提供所需的推动功率。
可见，有用信号在不 同频率上进行放大——超 外差接收机 。 特点：解调电路前包括混频器、本机振荡、中频放大 器等。 优点： 增益高，选择性好。 直接高放接收机：解调前仅包括高放，无混频器、本 机振荡、中频放大器等，增益低，选择性差。
三、不满足叠加定理
若 则 例 i = f(v)， i = f(v1 + v2) i = av2
《功率电子电路》课件
调试
制造和调试：按照版图制造电 路，并进行调试和测试，确保
其满足设计目标
功率电子电路的 基本原理
功率电子电路的 设计方法
功率电子电路的 优化策略
功率电子电路的 设计实例
电压测试：测量电 路中各点的电压是 否符合要求
电流测试：测量电 路中的电流大小和 方向
功率测试：测量电 路的功率输出是否 符合要求
PPT,a click to unlimited possibilities
汇报人：PPT
01
02
03
04
05
06
功率电子电路是指能够实现电能转换和控 制的电子电路 单击此处输入你的正文，请阐述观点
功率电子电路广泛应用于各种电子设备中 功率电子电路的作用 功率电子电路的作用
实现节能减排
单击此处输入你的正文，请阐述观点
工作原理：电容的工作原理是通过电场储存电能，通过电容器两端的电压差进行放电。
选型与注意事项：在选择电容时需要考虑其耐压、容量、温度系数等参数，以确保电路的稳 定性和可靠性。
电感的基本概念与 原理
功率电子电路中电 感的作用
电感的种类与特点
电感的选择与使用 注意事项
二极管的种类和特点 二极管的基本原理和结构
二极管在功率电子电路中的 应用
二极管的选型和注意事项
等效分析法的定义：将复杂的电路简化为简单的等效电路，以便于分析和计算的方法。
等效分析法的步骤：将电路中的元件按照其功能进行分类，然后根据元件的性质和电路结 构，将电路简化为等效电路。
等效分析法的应用：在功率电子电路中，等效分析法可以用于分析电路的工作原理、计算 电路的性能参数以及优化电路的结构。
促进新能源的开发和应用
制造和调试：按照版图制造电 路，并进行调试和测试，确保
其满足设计目标
功率电子电路的 基本原理
功率电子电路的 设计方法
功率电子电路的 优化策略
功率电子电路的 设计实例
电压测试：测量电 路中各点的电压是 否符合要求
电流测试：测量电 路中的电流大小和 方向
功率测试：测量电 路的功率输出是否 符合要求
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汇报人：PPT
01
02
03
04
05
06
功率电子电路是指能够实现电能转换和控 制的电子电路 单击此处输入你的正文，请阐述观点
功率电子电路广泛应用于各种电子设备中 功率电子电路的作用 功率电子电路的作用
实现节能减排
单击此处输入你的正文，请阐述观点
工作原理：电容的工作原理是通过电场储存电能，通过电容器两端的电压差进行放电。
选型与注意事项：在选择电容时需要考虑其耐压、容量、温度系数等参数，以确保电路的稳 定性和可靠性。
电感的基本概念与 原理
功率电子电路中电 感的作用
电感的种类与特点
电感的选择与使用 注意事项
二极管的种类和特点 二极管的基本原理和结构
二极管在功率电子电路中的 应用
二极管的选型和注意事项
等效分析法的定义：将复杂的电路简化为简单的等效电路，以便于分析和计算的方法。
等效分析法的步骤：将电路中的元件按照其功能进行分类，然后根据元件的性质和电路结 构，将电路简化为等效电路。
等效分析法的应用：在功率电子电路中，等效分析法可以用于分析电路的工作原理、计算 电路的性能参数以及优化电路的结构。
促进新能源的开发和应用
课程名称功率电子电路
课程名称：功率电子电路课程编码：7035301课程学分：3学分课程学时：48学时适用专业：电子信息工程《功率电子电路》Power Electronic Circuits教学大纲一、课程性质与目的该课程是电子信息工程专业重要的专业基础必修课程。
通过本课程的学习，使学生初步掌握电力电子技术的基础知识和了解电力电子技术的主要应用领域，培养学生的分析问题和解决问题的能力。
二、教学基本要求及基本内容第一章电力电子变换和控制导论（一）教学基本要求了解：电力电子学科所研究的基本问题。
理解：电力电子技术的主要内容。
掌握：电力电子学的定义。
（二）教学基本内容1-1 电力电子学科的形成1-2 开关型电力电子变换的基本原理及控制方法1-3 开关型电力电子变换器基本特性1-4 开关型电力电子变换器第二章常用电力电子半导体器件（一）教学基本要求了解：SCR、GTR、V-MOSFET、IGBT等功率器件的内部结构。
理解：SCR、GTR、V-MOSFET、IGBT等功率器件的工作原理与主要参数。
掌握：主要功率器件的特性曲线和使用方法。
（二）教学基本内容2-1 功率二极管根据器件的基本结构分类PN结功率二极管肖特基功率二极管2-2 晶闸管双晶体管理论静态伏安特性开关特性2-3 双极型功率晶体管GTR静态特性动态特性及波形2-4 功率场效应晶体管（功率MOSFET）结构工作原理静态特性2-5 绝缘门极双极型晶体管（IGBT）结构静态特性第三章直流/直流变换电路（一）教学基本要求了解：DC/DC变换器的主要应用场合。
理解：带有变压器隔离DC/DC变换器的工作原理。
掌握：典型拓扑的工作原理和分析方法。
（二）教学基本内容3-1 概述直流变换电路的分类理想直流变换应具备的性能应用典型拓扑结构：Buck,Boost,Buck-Boost, Cuk3-2 降压型电路电路工作原理假设及参数计算电路各点的波形电流断续时的状况典型应用3-3 升压式变换电路电路工作原理主要波形参数计算典型应用3-4 单象限升/降压直流变换电路(Buck-Boost)电路工作原理主要波形参数计算3-5 单象限的CUK电路CUK电路的特点CUK电路工作原理电路分析(连续模型) 3-6 基础知识---变压器隔离正激DC/DC变换电路正激变换器电路工作波形3-7 反激DC/DC变换器拓扑推演---从BUCK-BOOST到Flyback变换器3-8 各种DC/DC变换器的比较第四章直流/交流变换电路—逆变器（一）教学基本要求了解：逆变电路的谐波抑制技术。
模拟电路讲义PPT课件
1.1.1功率放大器（Power Amplifier）
一．分类
(a)甲类放大电路 1．直接藕荷功率放大电路 (b)乙类互补对称功率 电放 路大
(c)甲、乙类互补对称 放功 大率 电路
2．变压器耦合功率放大电路
OT电 L 路 (单电源加)电藕合 3.其他类型的功率放大电路 BT电 L 路 ,由两个差动 OC 输 电 L出 路的 组成
ICEO0 ，
V C V E C 2 , Q I C C 0 , V Q C V E C 2 , Q I C C V C Q R E L V C Q 2 R L C
. 图1-2-1 图解分析
二.输出集电极电流和电压
ic IC Q iC IC Q Icm co ts
二．功率放大器的性能要求
1．最主要的要求是：安全、高效率和不失真（失真可在允许 的范围内）地输出信号功率。 2．最重要的性能指标是：集成电极效率 c
c
PO PD
PO
PO PC
（1-1-1）
式中：PD直流电 ,PO 源 输功 出率 信 ,PC 号 功功 率率 管的 . 耗
3．功率放大器的本质是：在输入信号作用下，将直流电源的 直流功率转换为输出信号功率，所以用 c 来评价这种转换能 力。
2．功率合成技术
首先介绍输入变压器的工作原理及其功能，
然后重点讨论用传输线变压器构成的魔T混合网
络实现功率合成及功率分配的原理。
3础上，简单介绍半联型、开关型稳压 器的工作原理及稳压性能。
4．为了开设实验内容，首先进行相关实验仪器、仪表 的介绍，并让学生初步学会使用及进行简单操作， 然后安排2学时的实验课。
Vce ,ic 管子未发烫就已损坏，是 不可逆的。
12．产生二次击穿的原因及过程 ①原因：管内结面不均匀，晶格缺陷等。 ②过程：结面某些薄弱点电流密度
电子线路(非线性部分)课件
魔T网络构成的功率 合成电路
Ra
Po1 A
+
vS1
-
C
D
Rc
Rd
Rb
+
vS2
-
B
Po2
同相合 成端
反相合 成端
vS1＝ vS2 时，合成功率从C端输出 vS1＝－ vS2 时，合成功率从D端输出
魔T网络构成的功率 分配电路
将魔T网络功率合成器中的输入与输出端
交换，即可构成功率分配器
若信号从C端输入，A、B 端可获得相位相同的信号
2i
Rs
＋
+v
－
-
i
＋
＋
v R L 2v
－ －
i
ZC v/i
RL
2v i
2ZC
v1 1 Ri 2i2ZC4RL 1:4阻抗变换器
三、用传输线变压器构成的魔T混合网络
ia
＋A
va
－
＋v － i
－
i
vb ic Rc
＋
＋v －
C
B
ib
D'
＋ id vd
－
id
D'
＋D
vd Rd
－
ia
＋A
va
I2
＋
Rs
＋
VS －
V1 C
－
C
C
C
C
V 2 RL
－
I1 L
L
L
L I2
传输线特性阻抗
ZC
L C
传输线特性阻抗
ZC
L C
一般情况下，传输线上各点的电流、电压不相等
fxx1_第1章_11
热崩 (Thermal runaway)：
集电结结温 (Tj) 升高 → 集电极电流 (iC) 增大 → PC 增大 → Tj 随之升高 → iC 增大 → PC 增大 → Tj 升 高 如此反复，直至 Tj 超过集电结最高允许温度 TjM，导致管子被烧坏的一种恶性循环现象 实践中，为了利于集电结的散热，以提高 PCM 双极型功率管都采用集电极直接固定在金属底座上 金属底座又与管壳相连的结构。此外，金属底座还 加装金属散热器。
Po 一定，ηc 高→PD 小→PC 小 → 可选 PCM 小的 管子，以降低体积、重量、制造成本。
3. 失真小 输出功率越大，相应的动态电压、电流越大，器件 特性非线性引起的非线性失真也越大。除采用反馈技术 外，还必须限制输出功率 作为放大器，功率增益是重要的性能指标，但与上 述三个要求相比，安全、高效和失真小是第一位的。功 率增益可用增加前置级的级数或提高相应的增益来弥补 二、功率管的运用特点 1. 功率管的运用状态 根据功率管在一个信号周期内导通时间的不同，功 率管运用状态分为甲类、乙类、甲乙类、丙类等多种。
结温：T2=Tj
设集电结到周围空气的热阻为：Rth
则 Tj – Ta= Rth PC
当Rth为定值时，集电结与周围空气之间的温差直接 取决于PC值，且随PC成正比例的增大。
由： Tj – Ta= Rth PC
当Tj=TjM时，（最大结温）
PC达到最大允许值，即PC=PCM
最大耗散功率：
PCM
PCM
二．直流-直流变换器 （DCDC变换器） 将一种电压数值的直流电变换成另一种电压 数值或极性的直流电，又称斩波器 它广泛应用于开关电源 这种电源是目前发展最快，应用最广，效率最 高的一种稳压电源 在工业控制系统中，直流-直流变换器主要用作 直流电动机调速。
电子行业 功率电子线路
电子行业功率电子线路引言在现代电子行业中，功率电子线路起着至关重要的作用。
功率电子线路是一种能够将电能进行有效转换和控制的电路系统。
它广泛应用于电力传输、工业控制、能源系统等领域。
本文将介绍功率电子线路的基本原理、常见的拓扑结构以及一些应用案例。
基本原理功率电子线路的基本原理是通过电力电子器件对电能进行转换和控制。
电力电子器件是一类能够实现电能转换的器件，如晶闸管、功率晶体管、IGBT等。
而功率电子线路则由一个或多个电力电子器件以及相关的电路元件组成。
功率电子线路常用的电路元件包括电感、电容、二极管等。
电感通常用于储存能量和抑制电流的变化，而电容则用于储存能量和抑制电压的变化。
通过合理的选择和组合这些电路元件，可以实现对电能的转换和控制。
常见的拓扑结构在功率电子线路中，常见的拓扑结构包括单相与三相半桥、全桥和半桥结构。
以下将分别介绍这些结构的工作原理及特点。
半桥结构半桥结构是一种常用的功率电子线路拓扑结构，其主要由两个晶闸管和一个负载组成。
半桥结构通过控制晶闸管的导通和关断，实现了对负载电压的控制。
其工作原理如下：1.当晶闸管1导通时，负载上的电压为正半周波。
2.当晶闸管1关断时，晶闸管2导通，负载上的电压变为负半周波。
3.通过控制晶闸管1和晶闸管2的导通时间，可以实现对负载电压的控制。
半桥结构的特点是简单、经济，适用于一些小功率应用。
全桥结构全桥结构是一种更复杂的功率电子线路拓扑结构，其主要由四个晶闸管和一个负载组成。
全桥结构通过控制晶闸管的导通和关断，实现了对负载电压的控制。
其工作原理如下：1.当晶闸管1和晶闸管3导通时，负载上的电压为正半周波。
2.当晶闸管2和晶闸管4导通时，负载上的电压变为负半周波。
3.通过控制晶闸管1、晶闸管2、晶闸管3和晶闸管4的导通时间，可以实现对负载电压的控制。
全桥结构的特点是输出电压更为稳定，适用于一些大功率应用。
应用案例功率电子线路在电子行业中有着广泛的应用。
《功率电子电路》课件
功率电子电路的发展历程
总结词
功率电子电路的发展历程可以追溯到20世纪40年代， 经历了晶体管、可控硅、功率MOSFET等阶段。
详细描述
20世纪40年代，晶体管的发明为功率电子电路的发展 奠定了基础。随着技术的进步，可控硅（SCR）在20 世纪50年代开始得到广泛应用，其在开关速度和耐压 能力方面的优势使得其在电机控制和交流电源转换等领 域得到广泛应用。到了20世纪80年代，随着半导体制 造工艺的进步，出现了功率MOSFET等新型功率器件 ，其在开关速度、效率、可靠性等方面表现出更高的性 能，使得功率电子电路的应用范围进一步扩大。近年来 ，宽禁带半导体材料（如硅碳化物和氮化镓）的研究和 应用为功率电子电路的发展带来了新的机遇和挑战。
根据实验要求，使 用仿真软件进行电 路设计和分析。
3. 搭建电路
在实验板上搭建实 际电路，并确保连 接正确可靠。
5. 分析与讨论
对实验结果进行分 析和讨论，总结实 验经验。
实验结果与讨论
实验结果
通过实验，学生可以掌握功率电子电路的基本原理和应用， 学会使用仿真软件进行电路设计和分析，培养实验操作能力 和团队协作精神。
讨论
在实验过程中，学生可以深入了解功率电子电路的工作原理 和特性，掌握实际应用中的注意事项和技巧，提高分析和解 决问题的能力。同时，学生还可以通过团队协作，培养沟通 和合作能力。
功率电子电路的未来发展与挑
06
战
新型功率电子器件的发展趋势
宽禁带半导体材料
硅基功率电子器件已接近理论极 限，宽禁带半导体材料如硅碳化 物和氮化镓等成为研究热点，具 有高频率、高效率、高温工作等
《功率电子电路》 PPT课件
目录
• 功率电子电路概述 • 功率电子电路的基本元件 • 功率电子电路的分析方法 • 功率电子电路的设计与优化 • 功率电子电路的实验与仿真 • 功率电子电路的未来发展与挑战
第1章 功率电子线路
1．3．2 集成功率放大器（自学） 集成功率放大器（自学）
中国人民公安大学安全防范系
目前广泛采用复合管取代互补管
（1）组成复合管时， 组成复合管时， 两管的电流流向一致； 两管的电流流向一致； （2）第一管必须接在 第二管的集基极间； 第二管的集基极间； （3）复合管的导电类 型取决于第一管； 型取决于第一管；
中国人民公安大学安全防范系
中国人民公安大学安全防范系
1．3 乙类推挽功率放大电路 效率是功率放大器的重要性能指标 非线性失真是功率放大器的另一个重要指 标 它与输出功率和效率是相互矛盾的 要减小非线性失真， 要减小非线性失真，就必须减小输出功率 因此就造成效率降低
中国人民公安大学安全防范系
1．3．1 乙类互补推挽功率放大电路 一、交叉失真： 交叉失真：
中国人民公安大学安全防范系
中国人民公安大学安全防范系
综上所述：
功率放大器： 功率放大器： 电路组成： 电路组成： 采用避免管外电路无谓消耗直流功率的电 路结构 工作特性： 工作特性： 输出负载、 输出负载、输入激励和静态工作点是相互 牵制的，要高效率输出所需信号功率， 牵制的，要高效率输出所需信号功率，必 须最佳配置
中国人民公安大学安全防范系
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1.1.1 功率放大器 工作原理：在输入信号的作用下，将直流电 工作原理：在输入信号的作用下， 源的直流功率转换为输出信号功率 大信号工作 直流电源功率转换为信号的功率。 直流电源功率转换为信号的功率。 高频功率放大器工作于大信号的非线性状态
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第一章 功率电子线路
本章主要内容
1-1 功率电子线路概述 1-2 功率放大器的电路组成和工作特性 1-3 乙类推挽功率放大电路 1-4 功率合成技术 1-5 整流与稳压电源
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3.性能分析（图解法）
画负载线：
iC1 V CC
RL A
iB
Icm
0T
2
0 VCE(sat)
充分激励，尽限运用时：
V cmV C CV C E (sat)V C C
Vcm
(0, VCC)
Q
2VCC D vCE1
t
iL
0
vCE2 D ' Q ' -2VCC -VCC
Icm
A'
iC2
iC1
A
iB
Icm
2. 功率放大器的分通角的大小）。分为4种工作状态：
甲类(A)、乙类(B)、甲乙类(AB)、丙类(C)
(1) 甲类工作状态
在整个周期内晶体管集电 iC
极电流始终是流通的, 即导通 角θ等于180°。
特点：
A类工作时非线性失真小，0
iC
iC
0
Q0
2π ωt
vBE
(d)
转移特性曲线
输出特性曲线
ic f vBE vCE常 量
ic
饱和区
i f v c iC
CE vBE常 量
饱和区
放大区
•Q
截止区
• • V B B VBE(on)
v BE
甲(A)类：θc 1800
•Q • ICEO
截止区
• vCE
乙(B)类：θc 900
丙(C)类: θc 900
但注意：直流工作点Q的位置 较高(ICQ大)，效率太低，且没 有收到信号时，电源仍供给功 率(ICQ≠0)，这些功率将转化为 无用的管耗。
iC Q
0
ωt
vBE
(a)
(2) 乙类工作状态
iC
iC
晶体管的发射结在输入信号
的半个周期正向运用，在另外半
个周期反向运用，晶体管半周导
Q
电半周截止。集电极电流只在半 0 π 2π ωt 0
PC PDPo
C
Po PD
Po Po PC
结论：对于功率放大器，提高效率是一个重要问题。
(3) 非线性失真
功率放大器为了获得足够大的输出功率，需要大信号 激励， 从而使信号动态范围往往超出晶体管的线性区域， 导致输出信号失真。因此减小非线性失真，成为功率放大 器的又一个重要问题。
概括起来说，要求功率放大器在保证晶体管安全运用 的情况下，获得尽可能大的输出功率、尽可能高的效率和 尽可能小的非线性失真。
提高效率是功率放大器的研究方向。另一种提高效率的 途径：管子开关工作。
丁类(D) 戊类(E)
半个周期饱和导通： vCEVCE (sa)t0 另半个周期截止： iC 0
PC iCvCE管耗始终很小，效率很高。
1.2 功率放大器的电路组成和工作特性
1.2.1 甲类(A类)功率放大器
1. 电路
图中RB为偏置电阻， 其值决定了Q点的ICQ及 IBQ。如果变压器是理想 的，则直流工作点电压
-
-VCC
00 iC2 iL
0
0
iL
iL iC1 iC2(a) Icm sin t 0
(b)
vL iLRL IcmRL sin t
Vcm sin t
ωt
t
ωt
t
ωt
t
2. 工作原理
静态时，T1、T2都不可能导通，处于截止状态，静态 工作电流ICQ=0。
动态时，当输入信号正半周，T1导通，T2截止，在 RL上给出上半周信号；当输入信号负半周，T1截止，T2 导通，在RL上给出下半周信号。在输入信号一个周期里， T1、T2交替工作，在负载RL上合成一个完整的输出波形。
1. 功率放大器的主要指标 (1) 输出功率 P o
功率放大器应输出足够大的输出功率 P o 以推动负载工作。
(2) 效率ηC 功率放大器的效率定义为功率放大器的输出信号功率 P o
与直流电源供给功率放大器功率 P D 之比, 用 C 表示，即
C
Po PD
直流电源供给的功率 P D
晶体管的管耗 P C
VCEQ=VCC，直流负载线
为一垂直线，而交流负
载线通过Q点，其斜率
vi
为(-1/R'L) 。
N1:N2 VCC
RB
R′L
RL
T
CB
(a)
甲类变压器耦合功放
1.2.2 乙类推挽功率放大器的工作原理
0
1.电路结构
iC1 ic2
VCC
+
vVi i
-
T1 iiCc11 iiCc22
T2
iL +
RL Vo
Q
即发射结处于正向运用的 0 π 2π ωt 0
vBE
时间略超过半个周期，小
于一个周期，即导通角θ大
于90°小于180°。
(c)
(4) 丙类工作状态
工作点Q选在截止区 内，晶体管发射结处于正 向运用的时间小于半个周 期，集电极电流流通的时 间还不到半个周期，即导 通角θ小于90°。
主要用于高频功率放 大器中。
IC021 0 Icm si ntd tIcm
PD
2
VCC
Icm
尽限运用时： PDmax2VCCVRCL C4Pomax
(3)
C
Po PD
12VcmIcm
2
VCCIcm
Vcm
4 VCC
尽限运用时：VcmVC C, Cm ax478.5%
在相同激励信号作用下，丙类功放集电极电流的 流通时间最短，一个周期平均功耗最低，而甲类功放 的功耗最高。
η甲<η甲乙<η乙<η丙
理想情况下，甲类功放的最高效率为50%，乙类 功放的最高效率为78.5%，丙类功放的最高效率可达 85%～90%。但丙类功放要求特殊形式的负载，不适 用于低频。低频功率放大器只使用前三种工作状态。
0
t
VCC 2VCC Q D vCE1
t
t
求性能指标： Po,PD,C,PC
(1)
PL Po
I cm 2
V cm 2
1 2
V
cm
I
cm
1 V cm 2 2 RL
1 2
Icm 2 RL
尽限运用时：
Pomax
1 VCC2 2 RL
(VCE(sat) 0)
(2)
P D P D 1 P D 2 2 V C C IC 0
第1章-功率电子线路.
音频或 视频信号
音频或 视频放
大
调制
高频 功放
高频 放大
混频
中频 放大
解调
音频或 视频功
放
高频 高频放大
振荡
倍频
本地 振荡
1.1.1 功率放大器
功率放大器的特点： (1) 给负载提供足够大的功率 (2) 大信号工作 (3) 分析方法以图解法为主 (4) 非线性失真矛盾突出 (5) 提高效率成为重要的关注点 (6) 功率器件的安全问题必须考虑
vBE
周内随信号变化，而在另外半个
周期截止, 即导通角θ等于90°。
(b)
特点： 非线性失真虽大(波形只有半周)，但工作点Q选在截止
点，直流电流为零，效率很高，只要在电路结构上加以弥 补，非线性失真是可以减小的。
(3) 甲乙类工作状态
iC
iC
它是介于甲类和乙类
之间的工作状态，静态工
作点Q较低，靠近截止区，