Amplificadores de
Potencia
INDICE: Amplificadores de Potencia
1.
2.
3.
4.
5.
Introducción:
Definición
Rendimiento
Características
Clasificación
Disipación de Potencia en Transistores
Amplificador de clase A
Amplificador en clase B
Amplificador en clase AB
Introducción:
Circuito integrado
Vi
Amplificador
Operacional
Rangos de tensión y corrientes pequeños.
Etapa de
Potencia
Vout
Rangos de tensión y corrientes mas
grandes.
Alta ganancia para reducir la no linealidad y Transfiere mas potencia hacia a la
carga con niveles aceptables de
la distorsión.
distorsión.
Puede introducir ganancia extra.
Amplificadores de Potencia
Electrónica Analógica II
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Introducción: Definición
Amplificador de Potencia
Etapa de salida de un amplificador, cuyo objetivo es entregar la
máxima potencia a la carga, con la mínima distorsión y con
rendimiento máximo, sin sobrepasar ni en las condiciones más
desfavorables de funcionamiento, los límites máximos permitidos de
disipación de potencia de los elementos empleados.
Introducción: Eficiencia Rendimiento
Rendimiento
= Pcarga/Pin= 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)
Pi-Pcarga=Pcarga/ –Pcarga = Pcarga (1/-1) =
potencia en los componentes
disipación de
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).
Introducción: Clasificación
Clasificación de los amplificadores de potencia:
• Clase A
• Clase AB
• Clase B
• Clase C
• otros …
La clasificación esta dada según:
• 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 .
Aplicaciones:
• Clase A
• Clase B
• Clase AB
Amplificadores de Potencia
Audio
frecuencias
• Clase C
Radio
frecuencias
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 %)
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:
PD 
1
 JA
(T J  T A )
JA es la resistencia térmica
entre unión y ambiente
TJ es la temperatura de la unión
TA es la temperatura del ambiente
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.
10,0
límite de la unión
5,0
2,0
1,0
0,5
límite de disipación de potencia
Área de
funcionamiento
seguro
Límite de
avalancha
secundaria
límite de tensión
Figura 10.7. Área de operación segura para un transistor bipolar de potencia 10 A,
100 V, y 50 W..
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 …
Eficiencia del Amplificador ( )

 
PL
x100%
PC C
donde:
PL = Potencia en la carga.
PC C = Potencia entregada por la fuente
Amplificadores de Potencia
Electrónica II
Amplificador de Potencia Clase A
iC
iC
Ib
I C  m áx 
Im
I CQ
I CQ
I C  m ín 

2
iC  I C Q  I m sen  t
3
4
I CQ  I m
t
V CE  mín 
V CEQ
PC m á x  V C EQ I C Q
V C E  m áx 
  360
• Se polariza en la zona de respuesta lineal.
V CE

Ventaja
• Capacidad de responder a señales de cualquier polaridad.
Amplificadores 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 IDC por RL.
Por su elevada ganancia se
utilizan como excitadores
de la etapa de salida en CI.
A ideal = 25%
Desventaja
• Disipa potencia con Vi=0
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Amplificador de Potencia Clase A
Acoplado con transformador:
Máxima transferencia de
potencia a RL.
Vo
A ideal = 50%
Amplificadores de Potencia
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AMPLIFICADOR CLASE A
FUNCION TRANSFERENCIA
AMPLIFICADOR CLASE A
IDEAL
(b) D iagra m a sim plificad o
F igu ra 10.11 (a) E tapa d e salid a en seguidor de em isor.
AMPLIFICADOR CLASE A
REAL
(a) Diagrama de circuito que muestra los
detalles del generador de corriente
FUNCION DE TRANSFERENCIA DEL
AMPLIFICADOR CLASE A
Amplificador de Potencia Clase B
Con simetría complementaria:
Q1 en ON
Sí: Vi>0
Q2 en OFF
Q1 en OFF
Sí: Vi<0
Q2 en ON
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Amplificador de Potencia Clase B
iC
iC  I m sen  t
Im

2
3
4
t
  180

• Se polariza en el extremo de la zona de respuesta lineal.
• Capacidad de responder a señales de determinada polaridad.
• No hay disipación de potencia con Vi = 0.
• Necesita de etapa complementaria para dar una salida bipolar.
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FUNCION DE TRANSFERENCIA DEL
AMPLIFICADOR CLASE B
SEÑAL DE SALIDA DISTORSIONADA DEL
AMPLIFICADOR CLASE B
AMPLIFICADOR CLASE AB
IDEAL
AL AÑADIR LAS FUENTES DE TENSION DE POLARIZACION,
SE REDUCE LA DISTORSION DE CRUCE POR CERO
AMPLIFICADOR CLASE AB
REAL
POLARIZACION AMPLIFICADOR CLASE AB
Al ser la misma la corriente inversa de las uniones de los
diodos y de los transistores, tendremos que:
las corriente de emisor de los transistores son la mismas que
las corrientes de los diodos.
PARA QUE LA TENSION VO SEA NULA, LA TENSION DE
BASE DE LOS TRANSISTORES HA DE SER:
LAS RESISTENCIAS HAN DE SER IGUALES
AMPLIFICADOR COMPLEMENTARIO DE CLASE B QUE
UTILIZA TRANSISTORES EN CONFIGURACION
DARLINGTON
ETAPA DE SIMETRIA SEMICOMPLEMENTARIA DE
CLASE B, QUE UTILIZA TRANSISTORES NPN PARA
AMBOS DISPOSITIVOS PRINCIPALES DE SALIDA
FIN
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