Amplificadores de Amplificadores de
Potencia
Potencia
INDICE: Amplificadores de Potencia
1. Introducción:
Definición Rendimiento Características Clasificación
2. Disipación de Potencia en Transistores 3. Amplificador de clase A
4. Amplificador en clase B 5. Amplificador en clase AB
Amplificador Operacional
Etapa de Potencia
Vi Vout
Rangos de tensión y corrientes mas grandes.
Transfiere mas potencia hacia a la carga con niveles aceptables de distorsión.
Rangos de tensión y corrientes pequeños.
Alta ganancia para reducir la no linealidad y la distorsión.
Puede introducir ganancia extra.
Circuito integrado
Amplificadores de Potencia Electrónica Analógica II
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Introducción:
Introducción: Definición
Amplificador de Potencia
Etapa de salida de un amplificador, cuyo objetivoobjetivo es entregar laentregar la máxima potencia a la carga, con la mínima distorsión y con máxima potencia a la carga, con la mínima distorsión y con rendimiento máximo
rendimiento máximo, sin sobrepasar ni en las condiciones más desfavorables de funcionamiento, los límites máximos permitidos de disipación de potencia de los elementos empleados.
Rendimiento
= P
carga/P
in= potencia en la carga/potencia de entrada de
la fuente
El rendimiento en los sistemas de potencia afecta a la vida de las baterías y al coste. Toda la potencia que no se entrega a la carga se disipa en forma de calor (se pierde) P
i-P
carga=P
carga/ –P
carga= P
carga(1/-1) = disipación de potencia en los componentes
Introducción: Eficiencia Rendimiento
Introducción: Características
Etapa de salida
Proporcionan grandes señales de potencia a sus cargas (altavoz público).
Cuanto menor es , mayor es la disipación y por tanto el calentamiento.
Otro problema es la distorsión de no linealidad que se producen en las señales de potencia (grandes)
Los modelos de pequeña señal NO VALEN
Proporcionan grandes señales de potencia a sus
cargas (altavoz público).
Clasificación de los amplificadores de potencia:
• Clase A
• Clase B • Clase C
• Clase AB
La clasificación esta dada según:
Aplicaciones:
• Clase C
• Clase A
• Clase AB
• Clase B
• otros …
Radio frecuencias
Audio frecuencias
• la zona de trabajo de los dispositivos de salida.
• forma de onda de la corriente del colector producida por la entrada de una señal sinusoidal .
Amplificadores de Potencia Electrónica II
Introducción: Clasificación
Clasificación de los Amplificadores de Potencia
Se clasifican atendiendo a la fracción de tiempo que están en ON los transistores del circuito:
o Clase A. Todo el tiempo en ON.
o Clase B. Mitad del tiempo en ON (mayor )
o Clase AB. Más de la mitad del tiempo en ON (menor distorsión).
o Clase C. Pequeña fracción de tiempo (gran , sin distorsión) o Clase D. Rendimiento muy alto ( 100 %)
Introducción: Clasificación
Disipación de Potencia en Transistores
Para el FET PD = IDVDS
Para el BJT PD = ICVCE+IBVBE ICVCE [PD] = Julios/seg = Watios
La potencia disipada se convierte en calor que puede degradar los componentes. Se produce un aumento de la temperatura de acuerdo a la ley:
JA es la resistencia térmica entre unión y ambiente
TJ es la temperatura de la unión TA es la temperatura del ambiente
) 1 (
A J
JA
D T T
P
Disipación de Potencia en Transistores
Para una Temperatura ambiente dada y un material fijo, tendremos una temperatura máxima que puede alcanzar la unión sin detrimento de su funcionamiento, lo que implica una potencia máxima que puede aguantar el componente.
IC
PD1 PD2
SOA
VCE
Cualquier punto por debajo de la hipérbola es un pto. de trabajo seguro.
Figura 10.7. Área de operación segura para un transistor bipolar de potencia 10 A, 100 V, y 50 W..
límite de la unión
límite de disipación de potencia Área de
funcionamiento seguro
Límite de avalancha secundaria
límite de tensión
10,0
5,0
2,0
1,0
0,5
Disipación de Potencia en Transistores
Con un ventilador o un sistema de aire acondicionado se puede reducir TA, con lo que la potencia máxima PD, max puede aumentar
PD
JA
TJ, max
TA
Esta es la curva de degradación
Generalidades …
L100%
CC
P x
P
Eficiencia del Amplificador ( )
donde:
= Potencia en la carga.
P
L= Potencia entregada por la fuente
P
CCAmplificadores de Potencia Electrónica II
Amplificador de Potencia Clase A
• Se polariza en la zona de respuesta lineal.
• Capacidad de responder a señales de cualquier polaridad.
Ventaja
C CQ m
i I I sen t I
CQ I
mP
C ám x V
CEQ CQI 360
i
CI
CQ t I
m 2 3 4
C máx
I
C mín
I
iC
VCE
Ib
CE máx
V
CE mín
V VCEQ
I
CQAmplificadores de Potencia Electrónica Analógica II
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Amplificador de Potencia Clase A
Emisor común: La transferencia de
potencia a la carga es baja y circula I
DCpor R
L.
A ideal= 25%
Por su elevada ganancia se utilizan como excitadores de la etapa de salida en CI.
• Disipa potencia con Vi=0
Desventaja
Amplificadores de Potencia Electrónica Analógica II
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Amplificador de Potencia Clase A
Acoplado con transformador:
Máxima transferencia de potencia a R
L.
A ideal= 50%
Vo
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AMPLIFICADOR CLASE A
FUNCION TRANSFERENCIA
AMPLIFICADOR CLASE A IDEAL
Figura 10.11 (a) Etapa de salida en seguidor de emisor.
(b) Diagrama simplificado
(a) Diagrama de circuito que muestra los detalles del generador de corriente
AMPLIFICADOR CLASE A
REAL
FUNCION DE TRANSFERENCIA DEL
AMPLIFICADOR CLASE A
Amplificador de Potencia Clase B
Con simetría complementaria:
Sí: Vi>0 Q1 en ON Q2 en OFF
Sí: Vi<0 Q1 en OFF Q2 en ON
Amplificadores de Potencia Electrónica Analógica II
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Amplificador de Potencia Clase B
i
C t I
m 2 3 4
C m
i I sen t
• Se polariza en el extremo de la zona de respuesta lineal.
• Capacidad de responder a señales de determinada polaridad.
• Necesita de etapa complementaria para dar una salida bipolar.
• No hay disipación de potencia con Vi = 0.
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FUNCION DE TRANSFERENCIA DEL
AMPLIFICADOR CLASE B
SEÑAL DE SALIDA DISTORSIONADA DEL
AMPLIFICADOR CLASE B
AL AÑADIR LAS FUENTES DE TENSION DE POLARIZACION, SE REDUCE LA DISTORSION DE CRUCE POR CERO
