第五章功率电子电路

高频电子电路主讲：朱家富 重庆文理学院电子电气工程学院第五章 高频功率放大器™主要内容： ¾ 概述 ¾ 谐振功率放大器的工作原理 ¾ 晶体管谐振功率放大器的折线近似分析法 ¾ 晶体管功率放大器的高频特性 ¾ 高频功率放大器的电路组成 ¾ 丁类(D类)功率放大器 ¾ 戊类(E类)功率放大器 ¾ 宽带高频功率放大器 ¾ 功率合成器 ¾ 晶体管倍频器《高频电子电路》 重庆文理学院主讲：朱家富P2功率放大电路是一种以输出较大功率为目的的放大电路。

三种组态的基本放大电路CE电压增益：− β ⋅ (Rc // RL ) >> 1rbe电流增益： β《高频电子电路》 重庆文理学院CC(1+ β ) ⋅ (Re // RL ) ≈ 1 rbe + (1+ β )(Re // RL )β+1主讲：朱家富CBβ ⋅ (Rc // RL ) >> 1 rbeαP31. 功率放大电路的主要特点 ⑴ 允许轻微非线性波形失真。

输出功率Po= Vom 2×I om 2=1 2 Vom I om要想Po大，应使Vom 和Iom都要大。

ΔABQ 功率三角形《高频电子电路》 重庆文理学院主讲：朱家富P4⑵ 管子工作在接近极限状态。

《高频电子电路》 重庆文理学院主讲：朱家富P52. 要解决的问题) 提高输出功率 ) 减小失真（线性度） ) 管子的保护 ) 提高效率η=输出功率 直流电源提供的直流功率=Po P==Po PDC《高频电子电路》 重庆文理学院主讲：朱家富P63. 提高效率的途径η=输出功率 直流电源提供的直流功 率=Po P==Po Po + PTP= (直流电源功率 ) = Po (交流功率) + PT (直流功耗)∫ P==1 TT0 VCC ⋅ iC dtvi= 0vi= V0sinωt) 降低静态功耗，即减小静态电流。

第五章1.换流方式有哪几种?各有什么特点?答:换流方式有4种:①器件换流。

利用全控型器件的自关断能力进行换流称为器件换流。

②电网换流。

由电网提供换流电压称为电网换流。

这种换流方式应用于由交流电网供电的电路中，它是利用电网电压自动过零并变负的性能来实现换流的。

③负载换流。

由负载提供换流电压称为负载换流。

这种换流方法多用于直流电源供电的负载电路中。

④强迫换流。

设置附加的换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反向电压或反向电流的换流方式称为强迫换流。

换流回路的作用是利用储能元件中的能量，产生一个短暂的换流脉冲，使原来导通的晶闸管电流下降到零，再使它承受一段时间反压，便可关断。

强迫换流通常利用附加电容上所储存的能量来实现，因此也称电容换流。

2.什么是电压型和电流型逆变器？它们各有什么特点？答：⑴直流侧是电压源的逆变器称为电压型逆变器。

电压型逆变器的特点如下：①直流侧为电压源，或并联有大电容，相当于电压源。

直流侧电压基本无脉动，直流回路呈现低阻抗。

②由于直流电压源的箝位作用，交流侧输出电压波形为矩形波，并且与负载阻抗角无关；而交流侧输出电流波形和相位随负载阻抗情况的不同而不同。

③当交流侧为阻感负载时，需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用。

逆变桥各臂反并联的二极管为交流侧向直流侧反馈无功能量提供了通道。

④直流侧向交流侧传送的功率是脉动的。

因为直流电源电压无脉动，故传送功率的脉动由直流侧电流的脉动来实现。

⑵直流侧电源为电流源的逆变器称为电流型逆变器。

电流型逆变器有如下特点：①直流侧串联有大电感，相当于电流源。

直流侧电流基本无脉动，直流回路呈现高阻抗。

②各开关管仅是改变直流电流流通途径，交流侧输出电流波形为矩形波，与负载阻抗角无关。

而交流侧输出电压波形和相位因负载阻抗角的不同而异，其波形常接近正弦波。

③当交流侧为阻感负载时，需要提供无功功率，直流侧电感起缓冲无功功率能量的作用。

因反馈无功能量时电流并不反向，故开关管不必反并联二极管。

电工技术（电工学I）第五章三相电路three phasecircuit江苏大学电气信息工程学院School of electric and information，UJS内容5.1三相电源5.2负载星形连接的三相电路5.3负载三角形连接的三相电路5.4三相电路的功率5.5安全用电相电压与线电压在对称三相电路中的关系三相对称电源和对称负载的概念相电流与线电流在对称三相电路中的关系对称三相电路电压、电流和功率的计算方法重点5.1三相电源电能可以由谏璧发电厂三峡水力发电站秦山核电站深圳展览中心屋顶的太阳能发电站等转换而得。

而各种电站、发电厂，其能量的转换由三相发电机来完成。

水能（水力发电）、热能（火力发电）、核能（核能发电）、化学能（电池）、太阳能（太阳能电站）、新疆达坂城的风力发电机群风能1、三相电源SNCXBAYZ图5.1.1三相交流发电机示意图工作原理：动磁生电定子+_转子+e A e B e C++–––(末端)(首端) ABC X YZ 图5.1.2三相绕组示意图AX 每相电枢绕组_++_ee+⨯⨯⨯三相对称电动势的表达式ωte Ae Be CSN +•++•••+SN SN+•++••A•+ωXYCBZSNA 相B 相C 相三相对称电动势的相量表示法与前面瞬时值表示法和波形曲线表示法对应三相对称正弦交流电也可用相量表示法表示：通常把这三个“幅值相等、频率相同、相位互差120”的电动势称为三相对称电动势。

它们的特点为：E mBe Ae Ce ●三相对称电动势出现最大值的先后顺序称为三相电源的相序：A -B -C -A 称为正相序正相序●供电系统三相电源的相序为A -B -C -A2、三相电源的相序A -C -B -A 称为负相序3、三相电源的星形连接(1) 连接方式在低压系统,中性点通常接地，所以也称地线。

U p U LCA NB NAB C中性线(零线、地线) 中性点端线(相线、火线)相电压：相线与中性线间的电压C B A U U U 、、Au Bu Cu 线电压：相线与相线间的电压CA BC AB U U U 、、ABu CAu BCu(2)线电压与相电压的关系BA AB U U U -=C B BC U U U -=ACA U U U -=C 根据KVL 定律ANB CAu Bu Cu ABu BCu CAu 30°相量图AU CU BU ABU 30°30°CUB CA U由相量图可得303AAB U U =︒=303BBC U U ︒=303CCA U U 同理()AB A B A BU U U U U =-=+- BU AU CU ︒AB U 12L U PU BU- 3L PU U =线电压超前相电压30°UA·UB·UC·UCA·300U AB··-UBUBC·在日常生活与工农业生产中，常用的电压模式127V 220V 220V 380V 380V 660VP L P L P L U U U U U U ======、、、3. 三相电源的三角形连接p连接结论：电源Δ形时 线电压相电压 l U U AB CBCU CAu BC u ABu电力系统的负载，可以分成两类。

电路中的功率电子器件与应用功率电子器件是电路中的重要组成部分，它们在能源转换和电路控制中起着至关重要的作用。

本文将介绍功率电子器件的基本原理和常见的应用。

一、功率电子器件的基本原理功率电子器件是指用于控制和调节电能流动的电子元件，它们能够将电能从一种形式转换为另一种形式，如将直流电能转换为交流电能，或者改变电压、电流的大小等。

常见的功率电子器件包括晶闸管、开关管、三相桥式整流器等。

1. 晶闸管晶闸管是一种双向导电的功率电子器件，它能够实现对电流的控制。

晶闸管具有三个区域：p区、n区和p区。

在工作时，通过施加适当的控制信号，可以使晶闸管在导通和截止之间切换，从而实现对电流的控制。

2. 开关管开关管是一种具有开关功能的功率电子器件，它能够实现对电路的开关操作。

常见的开关管有二极管、场效应管和绝缘栅双极性晶体管等。

开关管的导通和截止由控制信号来实现，通常通过施加适当的电压来控制。

3. 三相桥式整流器三相桥式整流器是一种将交流电转换为直流电的功率电子器件。

它由六个二极管组成，可以实现对电流的整流和调节。

在交流输入端施加正弦交流电时，三相桥式整流器能够输出稳定的直流电。

二、功率电子器件的应用功率电子器件在各个领域中有广泛的应用，特别在能源转换、电力传输和电机控制等方面发挥着重要作用。

1. 电源变换功率电子器件可用于电源的变换和调节，将交流电转换为直流电或将直流电转换为交流电。

例如，电力逆变器可以将直流电源转换为交流电源，以供应非交流电设备或电网。

2. 电动汽车功率电子器件在电动汽车中是不可或缺的，它们用于电池充电、电机驱动和能量回收等。

电动汽车的高效率和低污染离不开功率电子器件的支持。

3. 变频调速功率电子器件在电机控制中起到关键作用，可以实现电机的变频调速。

这对于工业生产中需要根据实际需求调整电机速度的场合非常重要，如电梯、风力发电等。

4. 可再生能源功率电子器件在可再生能源领域中也有广泛的应用，如太阳能和风力发电。

第五章 习 题5.1 由于功率放大电路中的BJT 常处于接近极限工作状态，因此，在选择BJT 时必须特别注意哪三个参数？答：1．功率BJT 的的散热2．器件工作不应进入二次击穿区3．使用时要降低额定值5.2 与甲类功率放大电路相比，乙类互补对称功率放大电路的主要优点是什么？ 答：输出功率越大管耗低，效率高。

5.3 乙类互补对称功率放大电路的效率在理想情况可达到多少？ 答：乙类互补对称功率放大电路的效率在理想情况可达到：%5.784πP P ηV o ≈== 5.4 设采用双电源互补对称电路，如果要求最大输出功率为5W ，则每只功率BJT 的最大允许管耗P CM 至少应大？ 答：W 15X 2.0P 2.0R V π1P o L 2CC 2T1m ==×=≈ 5.5 设放大电路的输入信号为正弦波，问在什么情况下，电路的输出出现饱和及截止的失真？在什么情况下出现交越失真？用波形示意图说明这两种失真的区别。

答：1、甲类电路中在输入信号过大的情况下电路的输出端出现饱和及截止的失真：信号正半周使得NPN 管饱和。

信号负半周使得NPN 管截止。

而乙类放大器只会出现饱和失真。

2、甲类电路没有交越失真。

乙类放大器在U BB 之间电压小于2U BE 时会出现交越失真。

5.6 在输入信号为正弦波作用下，互补对称电路输出波形是否有可能出现线性（即频率）失真？为什么？答：在输入信号过大的情况下，出现饱和失真后，产生了新的频率。

所以互补对称电路输出波形出现了线性失真。

5.7 在甲类、乙类和甲乙类放大电路中，放大管的导通角分别等于多少？它们中哪一类放大电路效率高？答：甲类：180乙类：90甲乙类：180～2705.8 在图所示电路中，设BJT 的β=100，U BE =0.7V ，U CES =0，I CEO =0，电容C 对交流可视为短路。

输入信号u i 为正弦波。

（1）计算电路可能达到的最大不失真输出功率P om ；（2）此时R b 应调节到什么数值？（3）此时电路的效率η=？试与工作在乙类的互补对称电路比较。

电子设计中的功率电路设计原理在电子设计领域中，功率电路设计是至关重要的一部分，因为功率电路直接影响到电子设备的性能、稳定性和效率。

在设计功率电路时，需要充分了解功率电路的设计原理，以确保电子设备能够正常运行并且高效工作。

首先要明确的是，功率电路主要用于将电能转换成各种形式的功率输出，例如将交流电转换成直流电、提高或降低电压、控制电流等。

因此，在功率电路设计中，需要考虑到电压、电流、功率、效率、稳定性等因素，同时结合具体的电子设备要求来进行设计。

在功率电路设计中，最常见的元件包括电源转换器、功率放大器、开关电源等。

电源转换器主要用于将输入电源转换成所需的输出电源，通常包括变压器、整流器、滤波器等部分。

功率放大器则主要用于放大信号的功率，常用于音频放大器、射频放大器等领域。

开关电源则利用开关器件的开关动作实现功率变换，具有高效率和可调节性的特点。

在设计功率电路时，需要充分考虑到功率电路的效率。

功率电路的效率指的是输出功率与输入功率的比值，通常用百分比表示。

高效率的功率电路能够减少能量损耗，提高设备的性能。

为了提高功率电路的效率，设计时需要选择合适的元件和拓扑结构，减小开关损耗、导通损耗、谐波损耗等。

另外，功率电路设计中还需要考虑稳定性的问题。

稳定性是指在各种工作条件下，电子设备能够稳定地输出所需的功率。

为了保证功率电路的稳定性，设计时需要考虑电路的抗干扰能力、稳压性能、负载适应能力等，同时要充分考虑环境温度、湿度等外部因素对电路性能的影响。

总的来说，功率电路设计是电子设计中至关重要的一部分，设计时需要考虑到电路的功率、效率、稳定性等因素，并结合具体的应用需求来选择合适的元件和拓扑结构。

只有通过深入理解功率电路的设计原理，才能设计出性能优越、稳定可靠的电子设备。

电子电路第6版习题答案电子电路第6版是一本经典的电子电路教材，广泛用于电子工程专业的学习和教学。

本文将为读者提供一些电子电路第6版习题的答案，帮助大家更好地理解和掌握电子电路的知识。

第一章：基本电路概念1. 电流的定义是单位时间内通过导体的电荷量。

电流的单位是安培（A）。

2. 电压的定义是单位电荷所具有的能量。

电压的单位是伏特（V）。

3. 电阻的定义是导体对电流的阻碍程度。

电阻的单位是欧姆（Ω）。

4. 电阻的串联和并联可以通过以下公式计算：- 串联电阻：R = R1 + R2 + R3 + ...- 并联电阻：1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ...第二章：基本电路分析技术1. 基尔霍夫定律是电路分析中的重要工具。

它分为基尔霍夫第一定律和基尔霍夫第二定律。

- 基尔霍夫第一定律（电流定律）：电流在节点处守恒。

- 基尔霍夫第二定律（电压定律）：电压在闭合回路中的代数和为零。

2. 超节点法是一种简化复杂电路分析的方法。

通过将电路中的某些节点合并成一个超节点，可以简化电路分析的过程。

3. 戴维南定理是电路分析中的重要定理，它可以将电路中的任意一个支路转化为电压源和电阻的串联电路，从而简化电路的分析。

第三章：放大器1. 放大器是电子电路中常用的一种电子器件，用于放大电压、电流或功率。

2. 放大器的增益可以通过以下公式计算：- 电压增益：Av = Vout / Vin- 电流增益：Ai = Iout / Iin- 功率增益：Ap = Pout / Pin3. 放大器的类型包括共射放大器、共基放大器和共集放大器。

它们分别适用于不同的应用场景。

第四章：操作放大器1. 操作放大器是一种特殊的放大器，具有高增益、高输入阻抗和低输出阻抗的特点。

2. 操作放大器的典型电路符号为三角形，有两个输入端（非反相输入端和反相输入端）和一个输出端。

3. 操作放大器的运算模式包括反相放大、非反相放大和求和模式。