电路中能量流动的方向以及音频功率放大器设计中的保护措施

其他 2025年01月01日 22:38 31 金融快讯

本文分析了直流和交流电路中能量流动的方向，并重点探讨了在交流电路中，特别是包含电感和电容的电路中，能量在电源和负载之间往复流动的现象。在直流电路中，通过比较两个电池的电压，可以判断电流方向和能量流动方向。在交流电路中，能量的流动方向取决于电压和电流的相位关系。对于纯电阻负载，能量始终流入负载；对于理想电感或电容负载，能量在电源和负载之间往复流动，在一个周期内的平均值为零；对于实际电感或电容负载（包含电阻），能量的一部分流入负载转化为热能，另一部分则返回电源。

文章进一步讨论了音频功率放大器中扬声器（电感电阻性负载）能量返回的问题。由于扬声器既包含电感也包含电阻，在交流电路的一个周期内，会有能量返回到功率放大器。对于甲类推挽功率放大器，由于始终有电流流过，可以允许能量返回；而对于乙类推挽功率放大器，由于电流会中断，能量返回可能导致三极管击穿。为了保护功率放大器中的三极管，通常会在输出端并联二极管，将返回的能量导向电源，防止三极管损坏。文章还分析了早期音频功率放大器能够正常工作的原因（扬声器电阻性占主导，三极管击穿但不一定损坏，工作于甲乙类状态），以及现代音频功率放大器芯片通常将保护二极管集成在芯片内部的做法。