无输出变压器OTL电路的应用

　　0 引言

　　OTL电路，即无输出变压器(Output Trans-former Less)是低频功率放大电路的重点，无论是在电路结构上还是在理论计算上，低频特性较好的0CL和电源利用率较高的BTL电路都与其有很多相似之处。而这3种电路，目前广泛应用于多种视频、音频等设备中。因此深刻理解和细致把握0TL电路的工作原理就有着极其深刻的理论和实际意义。

　　l 基本电路

　　图1所示为一基本0TL电路，该电路可以看成是由T1和T2两个工作于乙类工作状态的射极跟随器的组合。由于分别选用了NPN型和PNP型三极 管，所以在输入正弦波信号时，两管可以交替工作在正、负半周，故称为0TL互补功率放大电路。由于两管均处于乙类工作状态，所以只有当输入信号大于三极管 门限电压时，才出现基极电流，功放才有信号输出。因此在输入信号正负半周的交替过程中，当输入信号低于门限电压时，两个管子都处于截止状态，输出信号便出 现了失真，这就是交越失真。为消除交越失真，需要给T1、T2设置合适的偏置电路，使两个管子均处于甲乙类状态。为了确保两管静态电流的稳定，故采用具有 稳定正向电压的二极管组成两管基极间的偏置电路。

　　

　　2 OTL电路的特殊性

　　2.1 输出耦合电容C1在该电路中兼作负电源

　　静态时直流电源给耦合电容充电，由于电路的对称性，

在输出信号负半周，下管导通，上管截止，电源与负载断开，电容放电，代替电源提供能量，在负载上得到负半周信号;在输出信号正半周时。上管导通，下管截止，给电容充电，补充负半周损耗的能量，此时负载上得到正半周信号。

　　2.2 推动管的偏置电阻兼作负反馈

　　在0TL电路中，中点电位的稳定十分重要。为了使中点电位能自动稳定，没有把推动管T3的偏置电阻Rb接在电源上，而是接在了中点电位K上。这样，此电阻既是推动管的偏置电阻，又是负反馈电阻，较好地稳定了中点电位。如：

　　

　　2.3 引入自举升压电容

　　当输入信号足够大，正半周峰值时，将使推动管饱和，中点电位趋近于零，输出信号负半周的峰峰值;负半周峰值时，中点电位接近于电源电压，也即输出信号正半周的峰峰值。但根据射极跟随器的工作原理可知，Uk=UA-URC-0.7V< p>

　　

　　所以要增加自举电容和隔离电阻。自举电容C的容量应比较大，使其充放电时间常数远远大于信号周期，保证在整个工作过程中其上的电压始终保持为

， 小阻值的隔离电阻将电源电压与A点电位隔离开。当输入信号负半周时，随着T1的导通，中点电位逐步向VCC上升。由于自举电容两端电压不能突变，A点电位 便被抬高到比VCC还高的电位，使T1管的基极获得高电压，从而使A点的最高值接近VCC，提高了输出信号正半周的幅度，减小了功率失真。

　　2.4 功率和效率问题

　　在0TL电路中经常要遇到这么几个功率：最大不失真输出功率、电源提供的功率、管子最大消耗功率和电路效率，这几个概念之间既有联系又有区别，需要特别注意。

　　2.4.1 最大不失真输出功率

　　

　　2.4.2 电源供给功率

　　电源向管子提供的电流如图3所示，其平均值为

即电源功率随输入信号的增大而增大。在极限运用即输出功率最大时，

　　

　　

　　2.4.3 效率

　　

　　2.4.4 管耗

　　由能量守恒定律可知，管耗

所以：

　　(1)当输入信号为零时，管耗也为零;

　　(2)当输入信号较小时，管耗也较小，但随输入信号的增加而增加;

　　(3)当输入信号快速增大时，由于上式后项比前项增加得快，所以管耗又较小。

　　综上所述，当输入信号较大和较小时，管耗均较小。即最大管耗并不发生在电路有最大输出功率时。当电路有最大输出功率时，管耗仅为

　　

处，此时Pcm≈0.4Pom。故大家常说的最大管耗Pcm≈0.2Pom，实际是单管最大管耗。绘制输出功率、管耗和电源功率关系图4如示。

　　

　　3 容易出现的问题

　　3.1 错误理解几种功率之间的关系

　　某些人只是牢牢地记住了教科书上常用计算公式，即

　　最大不失真输出功率

　　

　　而没有真正理解其内涵，应用中不加选择地套用公式，从而得出非常荒谬的结论。例如：

　　某收音机的功放电路为甲乙类推挽功放电路，电源电压为Vcc=6V，负载为RL=8Ω，输出变压器匝数比n=2.5，求最大输出功率、直流电源提供的功率和管耗。有人这样考虑：

　　

　　可是显然此时的管耗与输出功率之和约为432mW，与电源提供的460mW功率相差甚远，这是为什么呢?这里其实犯了两个错误：(1)电路实际应用两个三极管，求解时却按单管处理了;(2)电路有最大输出功率时，管耗却并非最大。因此正确的答案应为

　　

　　3.2 忽视电路结构的特殊性

　　由于该电路使用了一些具有特殊用途的元件，在实际使用过程中会引起一些容易被忽略的问题，使维修陷入困境。例如，目前通用的功放集成块，包括电视机上的场输出集成块，为了减小功耗，提高电路的可靠性，都利用外围元件组成了自举升压电路(又称为泵电源，自举电容又 称为场逆程电容)。随着使用年限的增加，自举电容会出现容量减小、漏电等现象。根据前面的分析我们知道，当自举电容容量下降幅度过大时，其容抗就会变大， 这样开机瞬间的冲击电流就会更多地从功放管T1流过，将其烧坏;而当自举电容漏电时，其容抗变小，这样开机瞬间，中点电位就会远远大于

使 激励管进入饱和状态，功放管T2的基极电位便接近于O，使该管流过较大的电流将其烧毁。即无论自举电容漏电还是容量下降都可能烧毁功放集成块。如果对此不 加判断就更换集成块，则会造成连续损坏集成块的现象。曾有人维修昆仑S511彩电水平一条亮线故障时，按照一般思路在查场输出电容、负载、偏转线圈、电源 电压均正常后，便认为是集成块损坏，然而换上新的集成块开机后，集成块却再次被烧坏。最后经过多次排查才发现场自举电容漏电，换之故障得以排除。

　　4 结语

　　通过上述的分析，希望大家在使用0TL电路时，能够更加熟练掌握该电路的基本组成及其工作原理，深刻理解电路中各元器件的作用，并能正确计算输出功率、管耗、效率等参数。