[发明专利]光电耦合动态甲类偏置电路

说明书

技术领域

本发明属于功率放大器技术领域，涉及到甲类功率放大器未级功率管的偏置电压和基本电流(静态电流)的产生和控制技术。

背景技术

甲类功率放大器在所有类型放大器中具有最好的放大信号保真度，但它又是效率最低，耗能最高的放大器，而且不论输出信号的功率大小，所消耗的电能几乎是一样大的；以一个功率电源为正负50伏的音频功放为例，如果它的额定音箱阻抗为8欧姆的话，那么它的未级静态电流应当为3A才能保证最大峰值输出时还能工作在甲类状态，这样的功率放大器两个声道就要消耗600瓦电能，而且还有热散困难和制造成本高等问题，为此，有些放大器采取折中方法，即采取较小的未级静态电流，如上述放大器的未级静态电流只用1.5A，这样就能节省一半的电能，而放大器在中小功率输出时工作在甲类状态，在大功率输出时就进入乙类状态，因此也不是一种较理想的放大器。

现在有一些所谓的动态甲类功率放大器也仅是通过动态偏置电路给功放的未级推挽互补对管提供一个跟随放大信号变化的动态同步偏压，放大信号的电压上升时偏置电压跟随上升，放大信号电压下降时偏置电压也跟随下降，其作用是在推挽对管的两边功率管在输出交流信号的正负半周轮流输出时，没有输出的那一边功率管能保持低量导通状态而避免进入截止状态，这样就能较好地消除了放大器的开关失真，但是放大器还是工作在乙类状态。

甲类功率放大器工作时，即使没有放大信号输出，它的未级上下两组推挽对管也要同时通过一个较大(大概为几安培)的基本电流，这个电流也称为静态电流；输出功率放大的交流信号时，当上组功率管的电流在基本电流的基础上放大上升，下组功率管的电流就在基本电流的的基础上等量下降减小，反之上组管的电流减小时下组管的电流就增大，输出到负载上的电流就等于上下两组管之间所通过的电流之差，当交流信号过零时，上下两组管的电流回复到基本电流。对于甲类放大器的要求是在最大峰值功率输出时，其中一组功率管的电流放大到接近于基本电流的两倍，另一组功率管的电流则减小到接近于零但不能进入截止区。在实际使用中，由于音频信号具有很大的动态范围，音频信号的强度总是起起伏伏的，功率放大器输出信号的极大部分都没有达到最大峰值功率，冈此它的未级功率管的极大部分时间都是工作在远离截止区，在这种情况下，如果能够跟随放大器输出信号的大小变化自动调节未级管的基本电流，使未级管总是跟随放大信号工作到靠近截止区但又不会超越它，这样既能保证功率放大器不论在任何信号强度下都能工作在甲类状态，又能使放大器基本电流的平均值大大减小，既能获得甲类放大器的高保真度，又大大的减小了电能的浪费，这种放大器才是真正的动态甲类放大器，能够自动控制放大器未级功率管的基本电流跟随输出信号强度变化的电路就是动态甲类偏置电路。

发明内容

本发明的光电耦合动态甲类偏置电路的基本特征在于把功率放大器的输入或输出信号经过处理后通过光电耦合器和偏置电路转换成跟随信号强度变化的动态偏置电压。电路中采用电容器蓄存信号的峰值电压，然后按设定的时间常数放电并推动光电耦合器控制偏置电路的电压，在下一个高于电容器上即时电压的信号峰值补充进来之前，偏置电压随着电容器的放电电压逐渐下降，因而放大器耒级管的基本电流也逐渐下降，当新的信号峰值补充进电容器时，耒级基本电流又从新上升到一个新的高度，因此放大器的基本电流总是不断的跟随放大信号峰值的起伏变化。另外，甲类放大器的静态电通常都要有几个安培，而采用本发明的动态甲类放大器静态时(无信号输出时)的未级电流仅有几十毫安，与乙类放大器一样，只是在有信号输出时依照功率输出电流峰值的大小相应地增加基本电流。

本发明的光电耦合动态甲类偏置电路由信号处理电路，光电耦合器和偏置电路3个部分组成，图1是这本发明的组成方框图。下面解说本发明的基本原理：