Энергетические параметры усилителей мощности

 

Основным энергетическим параметрам усилителя мощности (рис.12.1)

 

является его КПД () – отношение полезной (отдаваемой в нагрузку) мощности

 

P нагр, к потребляемой от источника питания мощности P и.п.:	P нагр	.
				P и.п.
ИС		P вых > P c
У.У.	Нагрузка
		Im, Um

P ип

 

ИП

 

I 0, E п

 

Рис.12.1. Структурная схема усилителя мощности

 

Мощность гармонического сигнала в нагрузке:

 

P		J	m			U	m		,	(12.1)
нагр

где J_m, U_m – действующие значения тока и напряжения гармонического сигнала в нагрузке соответственно.

 

Мощность источника питания:

P и. п. J 0 E п .

(12.2)

Таким образом,

P’ нагр

J m U m

1 J m U m

(12.3)

k i k u.

P

J

E

п

J

E

потребл

Здесь ki и

ku

– коэффициент

использования

по напряжению и току

соответственно; E _п – напряжения питания.

 

Из формулы (12.3) видно, что для увеличения КПД необходимо увеличивать коэффициенты использования по току и напряжению. Значения этих коэффициентов зависит от номинала сопротивления нагрузки.

 

Рассмотрим два предельных случая:

 

1) Сопротивление нагрузки бесконечно мало (режим короткого замыкания на выходе): R _н 0. Тогда коэффициент использования по напряжению

 

k u0и, следовательно0.
2) Сопротивление нагрузки велико	(режим холостого	хода	на	выходе):
R н.Тогда коэффициент	использования по	току	k i	0 и,
следовательно 0.

 

На рис.12.2 приведена качественная зависимость КПД от номинала сопротивления нагрузки.

 

 

max

 

R_н

 

Rн opt

 

Рис. 12.2. Зависимость КПД от параметров нагрузки.

 

Из рис.12.2 видно, что имеется, по крайней мере, один максимум R _í .

 

Следовательно, для любого усилителя мощности имеется как минимум одно оптимальное значение сопротивления нагрузки, при котором КПД оказывается наибольшим. Поэтому при проектировании усилителя мощности следует таким образом выбирать параметры принципиальной схемы, чтобы при заданном значении сопротивления нагрузки обеспечить максимальное значение КПД и снизить тепловую рассеиваемую мощность транзистора P _расс.