150瓦功率放大器电路

功率放大电路是具有最小输出阻抗的电路，用于驱动像扬声器这样需要低阻抗高功率的负载。在这里，我们设计了一个功率放大器电路，使用推拉AB类配置，获得150W的功率，以驱动负载8欧姆(扬声器)。

功率放大电路原理:

这个电路背后的基本原理是双极结晶体管的不同偏置方式。麦克风的电信号输出很低。这种低电压信号被放大到一个可持续的水平使用一个BJT的CE配置，偏置在a类模式。在这种模式下，输出是一个反放大信号。这个信号是低功率信号。AB类配置的两个达林顿功率晶体管放大此信号的功率级。以A类模式配置的晶体管用于驱动该晶体管。

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功率放大电路原理:

这个电路的两个重要方面是AB类放大器和A类电压放大器。偏置在AB类模式下的晶体管只对输入信号的一半产生放大的输出信号。因此，AB放大器由两个相匹配的晶体管组成，其中一个对输入信号的一半导电，另一个对输入信号的另一半导电。一个实用的AB类放大器由二极管组成，以提供对两个晶体管的偏置，以消除交叉失真。这个放大器由一个布置在共发射极结构中的晶体管驱动。

偏置在A类模式的晶体管产生输入信号的反相。但是效率低，输出阻抗低。

150W功率放大电路电路图:

功率放大电路设计:

AB类放大器级设计:

1. 晶体管的选择:这里需要的输出功率是150W。考虑到晶体管的功耗，我们假设所需的功率约为200W。这里我们选择+/-50V双电源，即Vcc = 50V，负载为8欧姆。为了提高电路的效率，我们选择了达林顿对晶体管TIP142(NPN)和TIP147(PNP)。
2. 偏置电阻的选择:通过偏置电阻的电压应该比Vcc低1.4V左右。此外，由于平均集电极电流相当大，偏置电流相当小。因此使用大值电阻器。这里我们用3K的电阻。
3. 选择二极管:-这两个二极管用于给功率晶体管提供适当的偏置，以消除交叉失真。二极管的选择应使其热特性与晶体管的热特性相似。这里我们使用的是二极管1N4007。
4. 输出电阻的选择:-使用两个淹没电阻，以减少两个匹配的晶体管之间的特性差异，并提供热补偿。这些电阻应该是低值的，这里我们选择0.33欧姆。
5. 自举电阻和电容器的选择:-自举是为了增加达林顿晶体管的输入阻抗。在这里，我们选择了10uF的电解质电容器，使其电抗在最小20Hz时更小。电阻器的值应该大一些，以便提供高的输入阻抗。这里我们选择一个3K的电阻器。

驾驶员阶段设计:

1. 晶体管的选择:这里我们选择一个功率晶体管TIP41提供高功率，高增益输出。
2. 发射极电阻的选择:驱动晶体管的发射极电压是Vcc和Vbe的一半之差。由于Vcc为50V, Vbe为0.7V，我们得到射极电压为24.3V。由于晶体管的发射极电流与静止集电极电流相同，我们得到电阻器Re的值约为50欧姆。然而，这里我们选择一个40欧姆电阻。
3. 耦合电容的选择:耦合电容用于从前一级放大器的输出级向驱动级的输入级提供交流信号。这里我们选择了10uF的电解质电容器。

音频前置放大器级设计:

1. 晶体管的选择:由于这里的Vcc大约是50V，我们选择了一个最大开源集电极到发射极电压大于Vcc的晶体管。为此目的，NPN型晶体管BC546符合我们的要求。
2. 负载电阻的选择，R3:从BC546的数据表中可以看出，静态集电极电流在2mA左右。负载电阻的值是这样选择的，当2mA的电流通过它时，通过它的电压是Vcc的一半。这使负载电阻为12.5K。这里我们选择一个10K电阻器。
3. 偏置电阻R1和R2的选择:假设偏置电流为基极电流的10倍。由于BC546的小信号增益约为125，基电流约为0.016mA，偏置电流为0.16mA。基极电压比发射极电压高0.7V。假设发射极电压Ve为Vcc的12%，即6V。

这给了,
R1 = (Vcc-Vb)/Ie = 24.5K。这里我们选择一个25K电阻器
R2 = Vb/Ie = 3.35K。这里我们选择3K电阻器。

4. 反馈电阻R5的选择:这里我们假设所需增益Av = 50。由于负载电阻大约是10K，所以反馈电阻的值计算在200欧姆左右。
5. 发射极电阻R4的选择:发射极电阻的总值由Ve/Ie给出，即3K。然而，由于这个电阻是与反馈电阻共享的，发射电阻大约是3K-200 = 2.8K。这里我们选择2K电阻器。
6. 发射极电容器的选择这个电容的值应该是这样的，即电抗小于发射极总电阻。这里我们选择了一个0.01uF的电解质电容器。
7. 耦合电容器的选择:耦合电容器为10uF的电解质电容器。

组件	价值
R1	25 k
R2	3 k
R3	10 k
R4	2 k
R5	200欧姆
R6	3 k
R7	3 k
R8	40欧姆
R9机型,R10	0.33欧姆
C1, C2, C3	10佛罗里达大学,电解质
C4	0.01超滤,电解质
第一季度	TIP141, NPN型
第二季	TIP147, PNP型
第三季	TIP41
第四季度	BC546
Vcc	+ / -50 v

功率放大电路测试:

一旦电路被设计并绘制在Multisim上，通过将交流信号电压源连接到前置放大器级的耦合电容来给出输入。输入设置为4Vpp, 1kHz。输出是通过连接瓦特计来确定的，这样电压端子连接在负载电阻的8欧姆上，电流端子连接在输出端子和负载电阻之间。这里我们观察到最大输出功率约为200W。

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功率放大电路的应用:

1. 该电路可用于音频放大中驱动低输入阻抗的扬声器。
2. 我们也可以使用这个电路来驱动大功率天线进行远距离传输。

限制:

1. 这个电路是理论的，输出包含失真。
2. 使用像bts这样的线性器件会造成更大的功耗，从而降低系统的效率。