amplificadores de potencia

ELECTRÓNICA DE
POTENCIA I
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CAPITULO 1
AMPLIFICADORES DE
POTENCIA
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AMPLIFICADORES DE
POTENCIA
Son aquellos que, aparte de suministrar una mayor
tensión, suministran también una mayor corriente y
amplificación de corriente.
Tenemos:
– Amplificadores de tensión
– Amplificadores de potencia
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AMPLIFICADORES DE
POTENCIA
Amplificador de Potencia:
Voltaje cambia poco
Corriente incrementa considerablemente
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AMPLIFICADORES DE POTENCIA
Caracteristicas
Po
Pi
Maxima potenciade Manejo
Eficienciade potencia η =
Clasificación
Se clasificanpor la cantidadde grado que pasa
por el amplificador.
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Clase A: amplifica los 360°de la onda
Un amplificador de potencia funciona en clase A
cuando la tensión de polarización y la amplitud
máxima de la señal de entrada poseen valores tales
que hacen que la corriente de salida circule durante
todo el período de la señal de entrada.
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3
Clase B: Amplifica 180°
Un amplificador de potencia funciona en clase B cuando
la tensión de polarización y la amplitud máxima de la
señal de entrada poseen valores tales que hacen que la
corriente de salida circule durante un semiperíodo de la
señal de entrada
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Clase AB: 180°< Amp <360°
Un amplificador de potencia funciona en clase AB
cuando la tensión de polarización y la amplitud
máxima de la señal de entrada poseen valores tales
que hacen que la corriente de salida circule durante
menos de un período y más de un semiperíodo de la
señal de entrada.
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Clase C: Amplifica < 180°; Resonancia
Clase D: Pulso < 180°
Son de mejor potencia
Pulsos Digitales
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AMPLIFICADORES DE POTENCIA
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AMPLIFICADOR CLASE A EN SERIE
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AMPLIFICADOR CLASE A EN SERIE
La corriente de salida circula durante todo el ciclo de la
señal de entrada, en un solo transistor. La corriente de
polarización del transistor de salida es alta y constante
durante todo el proceso, independientemente de si hay o
no hay salida de audio. La distorsión introducida es muy
baja, pero el rendimiento también será bajo, estando
siempre por debajo del 50%.Lo que significa que la otra
mitad de la corriente amplificada será disipada por el
transistor en forma de calor
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AMPLIFICADOR CLASE A EN SERIE
El amplificador nos entregue en su salida la señal de
entrada convenientemente amplificada, y sin recortes de
esta señal, debemos polarizar el transistor de forma que
en reposo la tensión de polarización de la base (Vb)
lleve a éste, al transistor, a un punto medio,
aproximadamente, de su curva característica estática
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AMPLIFICADOR CLASE A EN SERIE
Estas curvas del transistor son diferentes para cada
carga conectada a la salida del transistor y junto con la
recta de carga nos sirven para determinar la
característica de transferencia dinámica del transistor,
es decir, la relación entre la corriente de colector y la
corriente de base (en el tipo de montaje que estamos
examinando).
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Análisis DC: mediante rectas de carga
L.V.K: Vcc= IcRc + Vce
Característica de salida del Amplificador.
Vce
Ic
0
Vcc/Rc
Vcc
0
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OPERACIÓN EN AC
ic , vce : valores AC
I CQ ,VCE : valores DC
I c ,Vce : valores totales
VceT = VCEQ + vce
I CT = I CQ + ic
L.V .K : vce = −ic Rc
(Vce − VCEQ ) = −( I c − I CQ ) Rc
Vce = VCEQ + I CQ Rc − I cRc
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Vce
Ic
0
Icq + Vceq/Rc
Vceq + IcqRc
0
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CALCULO DE POTENCIA
• Potencia de Entrada:
Pi = VCC I CQ
Pi ( dc ) = VCC I CQ
Fuente
VCC (I C + I B )
VCC
I C >> I B
VCC I C
Fuente
AC → Vi ( rms ) iQ ( rms ) ↓↓
Vi
VccI CQ >> Vi ( rms ) iQ ( rms )
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POTENCIA DE SALIDA
• Potencia sobre RC ( solo Alterna)
Po ( AC
Po ( AC
)
)
= ic
=
2
( rms )
V ce
Rc
2
( rms )
Rc
• Eficiencia
η=
Po(ac)
Pi ( dc)
×100%
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EFICIENCIA MÁXIMA
• Punto Optimo
ηmax =
Po ( ac) max
Pi ( dc)
Pi ( dc) = VCC I CQ = VCC
Vcc Vcc2
=
2 RC 2 RC
2
2
Po ( ac) =
Vce ( rms)
RC
 VCEQ 


2
2  VceQ

=
=
RC
2 Rc
2
VCC
ηmax = 8Rc2 ×100%
Vcc
2 Rc
ηmax = 25%
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M.P.P: Máxima Excursión Pico a Pico.
M.P.P: 2Vceq ó 2IcqRc (Escojo la menor)
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Calcular:
a)
b)
c)
d)
El Vipp máximo permisible.
Eficiencia máxima del amplificador.
Eficiencia si Vi= 10mVp.
Potencia del transistor.
Considere β=50
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Análisis DC
20 − 250I B − 0.7 = 0
I B = 77.2uA
I C = 50I B
I C = 3.86mA
VCE = 20 − 3.5I C
VCE = 6.49V
Recta de Carga DC
Si VCE = 0 IC =
20
→ IC = 5.71mA
3.5
Si I C = 0 VCE = 20V
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ANÁLISIS AC
26 mV
hie = 0.336 k
77 .2uA
Vo − 50 I B (3 .5 ⊥ 8 )
Av =
=
→ Av = −362
Vi
0 .336 kI B
hie =
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RECTA DE CARGA AC
vce = −ic (RC ⊥ RL )
(V
ce
−VCEQ) = −(IC − ICQ )Rac
Rac = 3.5 ⊥ 8 = 2.43k
Vce = VCEQ + ICQRac − Ic Rac
Si Vce = 0 → IC =
VCEQ + ICQRac
Rac
6.49+ 3.86(2.43)
= 6.53mA
2.43
Si IC = 0 →Vce = VCEQ + ICQRac
IC =
Vce = 6.49+ 3.86(2.43) = 15.87V
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Antes de responder los literales establecer la máxima excursión.
m.p.p: 2*(9.38)
2*(6.49)
Escojo el valor menor (sin distorsión).
max vcep = 6.49V
Vo
= −362
Vi
a.) Av =
vop
vip
= 362 =
vcep
vip
6.49
v ip = 17.39mV p
362 362
= 2vip → Maximo Vipp = 35.86mV
vip =
vipp
vcep
pero vop = vcep
=
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b.) η =
Po( ac ) =
Po( ac )
Po( ac )
Pi ( dc )
×100%
Vce( rms )
RL
2
 vcep 


2 

=
RL
2
2
6.492
=
=
→ Po ( ac ) = 2.63mW
2 RL
2×8
vcep
Pi ( dc ) = VCC I CQ = 20 × 3.86 ⇒ Pi ( dc ) = 77.2mW
η=
2.63
×100%
77.2
η = 3.4% maxima
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c.) Av =
Vop
Vip
Vop = Av Vip = 362 × 10mV
Vop = 3.62V = vcep
3.62 2
= 0.82mW
2×8
0.82
η=
×100% → η = 1.06%
77.2
d .) PQ = PQ ( DC ) − PQ ( AC )
Po ( ac ) =
PQ ( DC ) = VCEQ I CQ = 25mW .
PQ ( AC ) =
v cep
2
2.Rac
= 8.67mW
PQ = 25 − 8,67 = 16.33mW
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