在功率放大電路中,應根據晶體管所承受的最大管壓降Vces、集電極最大的電流Icm和最大的功耗來選擇晶體管。
1、最大的管壓降
從OCL電路工作原理的分析可知,兩只功放管中Q1和Q2處于截至狀態的管子將承受較大的管壓降。假設輸入電壓Ui為正半周,Q1導通,Q2截至,當Ui從0開始增加到峰值時,Q1和Q2管的發射極電位Ve逐漸增加到(VCC-Vces1),因為Q2管的管壓降Vec2的數值 Vec2=(Ve-0)=Ve,Vce2max=Vcc-Vces1.利用同樣的分析方法去分析,可得:
當Ui為負的峰值時,Q1管承受最大的管壓降,數值為VCC-Vces2.所以考慮要預留一定的余量,管子承受最大的壓降為/Vcemax/=Vcc。
2、集電極最大電流
從電路最大輸出功率的分析可知,晶體管的發射極電流等于負載電流,負載電阻上的的最大電壓為Vcc-Vces1,故集電極電流的最大值為:
Ic≈Iemax=(Vcc-Vces1)/RL
考慮留有一定余量
Icmax=Vcc/RL
3、集電極最大功率
在功率放大電路中,電源提供的功率,除了轉換輸出功率外,其余部分主要消耗在功率管Q1和Q2上,可以認為晶體管所損耗的功率Pq=Pv-Po。當輸入電壓為2.5v時,即輸出功率最小時,由于集電極電流非常小,使管子的損耗很小;
當輸入電壓最大時,即輸出功率最大,由于管子壓降很小,使管子的損耗也很小;可見,管耗最大既不會發生在電壓電壓最小時,也不會發生在輸入電壓最大時。下面列出了晶體管的集電極功耗Pq與輸出電壓峰值Vom的關系,然后對Vom求管壓降和集電極電流瞬時值的表達式:
Vce=(Vcc-Vomsinwt),Ic=Vom/RL*sinwt
功耗Pq為功放管Q1和Q2管所損耗的平均功率,所以每只晶體管的集電極功耗表達式為:
瞬時最大的管壓降*瞬時的電流 再求平均
Pq=1/2Π(Vcc-Vomsin wt)*Vom/RL*sin wt*dwt
=1/RL(Vcc*Vom/Π-Vom^2/4)
假設dPq/dVom=0,可以求得,Vom=2/Π*Vcc≈0.6Vcc。
以上分析表明,當Uom≈0.6Vcc時,Pq=Pqmax。 將Uom代入Pq==1/RL(VccUom/Π-Uom^2/4)
Pqmax=Vcc^2/Π^2RL
當Vces=0時,根據Pom=Vom^2/RL=Vcc^2/2RL
Pqmax=2*Pom/Π^2≈0.2Pom/Uces=0
可見,晶體管集電極最大功耗僅為理想(飽和壓降為0)時最大輸出功率的五分之一。
查詢手冊選擇晶體管時,應使用極限參數
Vbrceo》Vcc
Icm》Vcc/RL
Pcm》0.2Pom/Vces=0, Pcm集電極功耗
這里仍需要強調的,在選擇晶體管時,其極限參數,特別是Pcm應留一定的余量,并且嚴格按照手冊PCBlayout或安裝散熱片。
當輸入電壓足夠大,且有不產生飽和失真時,電路的分析如下圖3.2所示:圖中的I區為Q1的輸出特性,II區為Q2的輸出特性。
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原文標題:(原創)旋變驅動電路怎么選擇驅動管Q1和Q2
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