放大器的效率η為:
可見(jiàn),當晶體管的飽和壓降vcS愈小,則放大器的效率愈高,若VCS→0則η→100%。以上是在 電感、電容、晶體管都不計損耗的理想情況下得到的結果,實(shí)際上是有損耗的。其損耗主要存在著(zhù)兩類(lèi),在高頻運用時(shí),其晶體管內部損耗更不容忽視的。
(1)閉態(tài)飽和損耗
由(1.101)式可知.晶體管飽和壓降愈大則效率越低。理論和實(shí)驗可以說(shuō)明,隨著(zhù)頻率的升高和功率加大,飽和壓降將迅速增大,為了減小飽和損耗,必須選用fT高的晶體管。一般來(lái)說(shuō),對小功率管(<10W),f≥0.1fT,對于大功率管(>10W) f ≥0.01fT時(shí)才需考慮飽和壓降的影響。
因為這時(shí)飽和壓降隨頻率急劇增大,在大功率時(shí)由于電流的增加飽和壓降也大大上升,因此D類(lèi)放大器的效率在這些頻率和電流下將急劇下降。
(2)開(kāi)關(guān)過(guò)程引起的過(guò)渡損耗。
過(guò)渡損耗是由過(guò)渡瞬變過(guò)程的時(shí)間來(lái)確定,它取決于晶體管電流或電壓的上升和下降時(shí)間及基極和集電極的電荷存儲效應。在晶體管電流或電壓上升和下降時(shí)間內,晶體管處于有源狀態(tài),要消耗一定功率。此外接通延遲時(shí)間td(由晶體管基極電容和其他電路電容的充電時(shí)間決定)和晶體管開(kāi)關(guān)從飽和進(jìn)入有源狀態(tài)時(shí),從基區和集電極抽出過(guò)量電荷的存儲時(shí)間ts也要增大過(guò)渡損耗。延遲時(shí)間td和存儲時(shí)間ts,不僅延長(cháng)晶體管的開(kāi)關(guān)過(guò)渡過(guò)程,而且要產(chǎn)生電流和電壓瞬變,會(huì )使晶體管由于二次擊穿或雪崩效應而損壞。
如果晶體管存儲時(shí)間大于接通延遲時(shí)間,兩個(gè)晶體管將同時(shí)處于閉態(tài)。大的瞬間集電極電流將通過(guò)低阻通路從集電極電源到地。不僅要降低放大器的效率,而且要使器件的可靠性降低,因為在高的集一射電壓下,過(guò)大的集電極電流要使器件由于二次擊穿而損壞。這種瞬態(tài)的集電極電流尖峰可以用附加基一射間的電容,增大器件接通延遲時(shí)間,限止兩個(gè)晶體管都處于“閉態(tài)”的時(shí)間間隔來(lái)減弱。
ib的負脈沖愈大,持續時(shí)間愈長(cháng),ts愈長(cháng),td主要取決于集電極電荷的存儲。隨著(zhù)工作頻率的上升,晶體管的電荷存儲效應愈顯著(zhù),嚴重時(shí)可使兩管同時(shí)導通,出現危險的雪崩,使晶體管損壞。集電極電荷存儲時(shí)間是隨著(zhù)集電極電流的增加而增大,集電極電流又隨基極電流增加而增大,基極電流又隨激勵信號的加大而增大。因此選擇開(kāi)關(guān)特性好,ft高且功率滿(mǎn)足要求的晶體管,設計最佳激勵,對于提高D類(lèi)功率放大器的效率是完全必要的。
回路參數對p點(diǎn)電壓有相當影響程度,激勵信號對P點(diǎn)波形的影響。
基極加速電容CP對p點(diǎn)波形的影響,CP使p點(diǎn)電壓 波形的上升沿更徒,波形有所改善,略有提高。LC串聯(lián)諧振回路對p點(diǎn)電壓波形的影響是表演為電感上,它是放大器重要元件,要求Q值愈高愈好,若LC回路調諧不準時(shí),尤其回路呈感性時(shí),p點(diǎn)也會(huì )出現激勵過(guò)大那樣的波形,對影響頗大。
激勵信號對p點(diǎn)電壓波形的影響
a信號小,功率小
b信號過(guò)大,功率大,效率低
c信號適當,功率大,效率高
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