CHƯƠNG 6: MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT

Mạch khuếch đại công suất thường được sử dụng để nâng công suất tín hiệu lên cao trướckhi đưa ra tải, thường sử dụng cho tải có điện trở thấp. Thông số để đánh giá mạch khuếch đạicông suất chính là hiệu suất
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
CHƯƠNG 6: MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤTChương 6: Mạch khuếch đại công suất. CHƯƠNG 6: MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤTI. Giới thiệu Mạch khuếch đại công suất thường được sử dụng để nâng công suất tín hiệu lên cao trướckhi đưa ra tải, thường sử dụng cho tải có điện trở thấp. Thông số để đánh giá mạch khuếch đạicông suất chính là hiệu suất, η : P η = out ( ac ) x100% (6.1) Pin ( dc ) Hiệu suất chính là tỷ số công suất tín hiệu ngỏ ra trên tải với công suất nguồn cung cấp chomạch. Một mạch khuếch đại công suất là lí tưởng khi hiệu suất bằng 100%, có nghĩa là toàn bộnăng lượng nguồn cung cấp cho mạch được chuyển đổi thành năng lượng tín hiệu ra tải. Trênthực tế do năng lượng một phần bị tiêu tán trên các linh kiện hoạt động trong mạch nên hiệusuất của mạch luôn luôn nhỏ hơn 100%.  Phân loại mạch khuếch đại công suất Về cơ bản có 5 dạng mạch khuếch đại công suất: lớp A, B, AB, C và D. - Mạch khuếch đại công suất lớp A là mạch khuếch đại mà transistor có điểm làm việc Qnằm trong vùng khuếch đại và nó dẫn trong toàn chu kì của tín hiệu ngỏ vào. - Mạch khuếch đại công suất lớp B là mạch khuếch đại mà transistor có điểm làm việc Qnằm trong vùng tắt do đó transistor chỉ dẫn trong một bán kì của của tín hiệu ngỏ vào.Mạch khuếch đại công suất lớp AB là mạch khuếch đại mà transistor có điểm làm việc Q nằmtrong vùng khuếch đại gần vùng tắt do đó transistor dẫn hơn một bán kì và ít hơn một chu kì củacủa tín hiệu ngỏ vào. - Mạch khuếch đại công suất lớp C là mạch khuếch đại mà transistor có điểm làm việc Qnằm sâu trong vùng tắt do đó transistor chỉ dẫn ít hơn một bán kì của của tín hiệu ngỏ vào.Dạng sóng dòng iC của bốn dạng mạch khuếch đại công suất với tín hiệu ngỏ vào có dạng sintrong hình 6.1. Hình 6.1: a. Dạng sóng dòng iC của mạch khuếch đại công suất chế độ A; b. Dạng sóng dòng iCcủa mạch khuếch đại công suất chế độ B; c. Dạng sóng dòng iC của mạch khuếch đại công suất chế độ AB; d. Dạng sóng dòng iC của mạch khuếch đại công suất chế độ C - Mạch khuếc đại công suất chế độ D là mạch có hiệu suất rất cao transistor chủ yếu hoạtđộng ở chế độ xung. - Các mạch khuếch đại công suất khác: có nhiều mạch khuếch đại công suất khác như G, H,S…Hầu hết chúng là biến thể của mạch khuếch đại công suất chế độ AB, tuy nhiên chúng chohiệu suất rất cao được sử dụng cho những thiết kế có công suất ngỏ ra lớn. Nhưng trongchương này chúng ta chủ yếu chỉ khảo sát ba dạng cơ bản dùng trong mạch khuếch đại côngsuất tín hiệu âm tần là A, B và AB. 111Chương 6: Mạch khuếch đại công suất.II. Transistor công suất1. BJT công suất Transistor công suất là linh kiện có kích thước lớn do yêu cầu phải hoạt động với công suấtvà dòng lớn. Cấu trúc xem hình 6.2 Hình 6.2: Cấu trúc của BJT công suất Do sự khác nhau trong kích thước vật lý và mật độ tạp chất trong chất bán dẫn nên các thôngsố của nó khác so với những transistor hoạt động với tín hiệu nhỏ, ví dụ xem bảng 6.1. Bảng 6.1: Bảng so sánh các thông số của BJT công suất và BJT tín hiệu nhỏ. Hình 6.2: Đường đặc tuyến hFE theo IC 112Chương 6: Mạch khuếch đại công suất. Khi sử dụng transistor công suất phải chú ý các đường giới hạn dòng, áp và công suất tronghình 6.3a, vùng hoạt động an toàn của transistor là vùng nằm dứơi các đường giới hạn ICmax,VCE(sus), PT, hình 6.3b chỉ ra đường giới hạn tương tự nhưng sử dụng tỷ lệ logarithmic, chính vìvậy điểm làm việc của transistor phải nằm trong vùng cho phép. Hình 6.3: Vùng hoạt động an toàn của BJT: a. Theo tỷ lệ tuyến tính ; b. Theo tỷ lệ logarithm. Công suất tiếu tán trên BJT là: PQ = vCE iC + vBE iB (6.2) Do dòng tại cực B bé hơn nhiều so với dòng tại cực C, nên có thể viết lại công thức 6.2 gầnđúng như sau: PQ ≅ vCE iC (6.3) Từ công thức 6.2 suy ra công suất tiêu tán trung bình của BJT trong một chu kì của tín hiệulà: T 1 PQ = ∫ vCE iC dt (6.4) T 0 Công suất này phải luôn luôn nhỏ hơn giá trị công suất giới hạn của BJT để bảo đảm nhiệtđộ của transistor nhỏ hơn nhiệt độ cho phép cực đại.2. MOSFET công suất Bảng 6.2 liệt kê các thông số cơ bản của hai MOSFET công suất kênh n. Các thông số 2N6757 2N6792 VDS(max) (V) 150 ...