doc11. Wzmacniacze mocy
download 
Reklamacja Transkrypt
11. Wzmacniacze mocy
___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ 11. Wzmacniacze mocy ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ Wojciech Wawrzyński – Wykład z przedmiotu Podstawy Elektroniki - wykład 11 1 ___________________________________ Wzmacniacze mocy są układami elektronicznymi, których zadaniem jest dostarczenie do obciążenia wymaganej (na ogół dużej) mocy wyjściowej przy możliwie dużej sprawności i małych zniekształceniach sygnału. ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ PZ PC P0 - moc dostarczana zasilacza ___________________________________ - moc strat we wzmacniaczu (w kolektorach tranzystorów wyjściowych) - moc użyteczna ___________________________________ ___________________________________ Schematyczne przedstawienie bilansu mocy we wzmacniaczach mocy Wojciech Wawrzyński – Wykład z przedmiotu Podstawy Elektroniki - wykład 11 2 ___________________________________ Klasy pracy tranzystora we wzmacniaczach mocy ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ - kąt przepływu ___________________________________ klasa A - gdy kąt przepływu =360 klasa B – gdy prąd płynie przez pół okresu tj. =180 klasa AB - gdy 180<<360 klasa C - gdy <180 . Wojciech Wawrzyński – Wykład z przedmiotu Podstawy Elektroniki - wykład 11 3 1 ___________________________________ Wzmacniacze mocy klasy A ___________________________________ Wzmacniacz z obciążeniem rezystancyjnym ___________________________________ prosta obciążenia ___________________________________ hiperbola mocy admisyjnej ___________________________________ Q - punkt pracy zapewniający największą moc wyjściową ___________________________________ ___________________________________ Wzmacniacz klasy A z obciążeniem rezystancyjnym: a) schemat, b) charakterystyka największa teoretyczna sprawność układu jest mała i wynosi 25% Zalety: - ewidentna prostota Wady: - przy braku sygnału w tranzystorze i w obciążeniu tracona jest ta sama moc równa połowie mocy dostarczanej z zasilacza - przepływ składowej stałej prądu przez obciążenie Wojciech Wawrzyński – Wykład z przedmiotu Podstawy Elektroniki - wykład 11 Wzmacniacze mocy klasy A 4 ___________________________________ c.d. ___________________________________ Wzmacniacz z obciążeniem transformatorowym ___________________________________ większa sprawność - przy pełnym wysterowaniu wynosi: 50% W przypadku braku sygnału na obciążeniu RL nie wydziela się moc ponieważ nie przepływa tam składowa stała (separacja poprzez transformator). Moc użyteczna jest jedyną mocą wydzielaną na obciążeniu. R L n R L 2 - ___________________________________ ___________________________________ rezystancja zmiennoprądowa (widziana przez transformator) ___________________________________ ___________________________________ n - przekładnia transformatora r - rezystancja stałoprądowa (uzwojenia pierwotnego transformatora) Wada konieczność stosowania transformatora (transformator jest zwykle gabarytowo duży i ogranicza pasmo transmitowanych częstotliwości) Zaleta dwukrotne powiększenie sprawności w stosunku do wzmacniacza z obciążeniem rezystancyjnym 5 . Wojciech Wawrzyński – Wykład z przedmiotu Podstawy Elektroniki - wykład 11 ___________________________________ Wzmacniacz mocy klasy B ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ a) zasilany z dwóch źródeł napięcia b) zasilany jednego źródła Wykorzystywana jest para tranzystorów komplementarnych. Tranzystory komplementarne są to dwa tranzystory jeden p-n-p i drugi n-p-n, które różnią się jedynie typami przewodnictwa, a parametry elektryczne mają identyczne Wojciech Wawrzyński – Wykład z przedmiotu Podstawy Elektroniki - wykład 11 6 2 ___________________________________ Wzmacniacz mocy klasy B c.d. ___________________________________ ___________________________________ Przy braku sygnału prąd przez tranzystory T1 i T2 nie płynie prąd. ___________________________________ 1. Gdy chwilowe napięcie sygnału jest dodatnie przewodzi tranzystor T1. ___________________________________ 2. Gdy chwilowe napięcie sygnału jest ujemne przewodzi tranzystor T2. ___________________________________ Oba tranzystory nigdy nie przewodzą jednocześnie. ___________________________________ Tranzystory pracują w konfiguracji WC (wtórnik emiterowy) co zapewnia znaczne wzmocnienie prądowe. teoretyczna sprawność dla wzmacniacza mocy klasy B wynosi 78%. Wojciech Wawrzyński – Wykład z przedmiotu Podstawy Elektroniki - wykład 11 7 ___________________________________ Wzmacniacz mocy klasy B c.d. ___________________________________ ___________________________________ Wada wzmacniacze klasy B zniekształcenia skrośne ___________________________________ Ujawniają się one przy ___________________________________ naprzemiennym przejmowaniu pracy przez tranzystory T1 i T2. ___________________________________ W zakresie małych napięć UBE charakterystyka tranzystora jest ___________________________________ silnie nieliniowa. Ponadto dla wartości mniejszych niż ok. 0,5V prąd bazy jest pomijalnie mały. Powoduje to silnie zniekształcenie przebiegu napięcia na obciążeniu dla zakresu małych napięć sygnału. Wojciech Wawrzyński – Wykład z przedmiotu Podstawy Elektroniki - wykład 11 8 ___________________________________ Wzmacniacz mocy klasy AB ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ UAB , UAB/2 - napięcia polaryzacji wstępnej we wzmacniaczu klasy AB; a) jedno źródło napięcia b) dwa źródła napięcia Wojciech Wawrzyński – Wykład z przedmiotu Podstawy Elektroniki - wykład 11 9 3 ___________________________________ Wzmacniacz mocy klasy AB c.d. ___________________________________ ___________________________________ Punkt pracy każdego z tranzystorów przesunięty powyżej silnego zagięcia charakterystyki wejściowej dla małych prądów ___________________________________ ___________________________________ Przy małych sygnałach pracują obydwa tranzystory, przy czym różnica ich prądów linearyzuje charakterystykę. ___________________________________ ___________________________________ Dla dużych sygnałów tranzystory pracują na zmianę. efekt zastosowania polaryzacji wstępnej eliminującej zniekształcenia skrośne Wojciech Wawrzyński – Wykład z przedmiotu Podstawy Elektroniki - wykład 11 10 ___________________________________ Wzmacniacz mocy klasy AB c.d. ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ Wzmacniacz mocy klasy AB z układem sterowania (wzmacniacz sterujący WS) oraz diodami, których spadki napięć polaryzują wstępnie końcówkę mocy. 11 Wojciech Wawrzyński – Wykład z przedmiotu Podstawy Elektroniki - wykład 11 ___________________________________ Aby otrzymać dużą moc wyjściową wzmacniacza trzeba stosować tranzystory o dużych wartościach współczynników wzmocnienia prądowego . W tym celu używa się często dwóch tranzystorów zestawianych w układzie Darlingtona. Oba te tranzystory można traktować jako jeden o końcówkach zaznaczonych jak na rysunku. ___________________________________ Współczynnik wzmocnienia prądowego w układzie Darlingtona wynosi: 1 2 1 Układ Darlingtona; a) z tranzystorami tego samego typu b) z tranzystorami przeciwstawnymi ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ gdzie: - współczynnik wzmocnienie prądowego tranzystora T1 2 ___________________________________ ___________________________________ - współczynnik wzmocnienie prądowego tranzystora T2 Wojciech Wawrzyński – Wykład z przedmiotu Podstawy Elektroniki - wykład 11 12 4 ___________________________________ Wzmacniacz mocy klasy AB - realizacja układowa ___________________________________ ___________________________________ C1 – kondensator doprowadzający sygnał do wzmacniacza, T5 - stopień sterujący, R1, R2 – potencjometryczne zasilanie bazy, R4 – rezystor emiterowy, R3 – rezystor kolektorowy, D1 D2 D3 D4 – polaryzacja wstępna wzmacniacza utrzymująca punkt pracy w klasie AB, T2 T4 i T1 T3 - dwie pary komplementarne C2 – kondensator wyprowadzający wzmocniony sygnał na obciążenie RL ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ Schemat wzmacniacza mocy klasy AB o symetrii komplementarnej Wojciech Wawrzyński – Wykład z przedmiotu Podstawy Elektroniki - wykład 11 13 ___________________________________ Wzmacniacz mocy klasy AB - realizacja układowa ___________________________________ C1 – kondensator doprowadzający sygnał do wzmacniacza, T5 - stopień sterujący, R1, R2 – potencjometryczne zasilanie bazy, R4 – rezystor emiterowy, R3 – rezystor kolektorowy, D1 D2 – polaryzacja wstępna wzmacniacza utrzymująca punkt pracy w klasie AB, T2 T4 - para komplementarna T1 T3 – para końcowa (tranzystory tego samego typu) C2 – kondensator wyprowadzający wzmocniony sygnał na obciążenie RL ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ Schematy wzmacniacza mocy klasy AB o symetrii quasikomplementarnej Wojciech Wawrzyński – Wykład z przedmiotu Podstawy Elektroniki - wykład 11 14 5
