AB类放大器push-pull电路之热补偿工作原理
广泛应用的ab类放大器push-pull电路如图1，但是现在有了一些改进。首先，我们来看看它的热补偿是如何工作的。q1和q2表示输出晶体管的捷径，因为通常这些输出器件是达林顿或互补对。q1和q2的偏置电压与齐纳（d1）电压和q4和q5晶体管的vbe压降相加，后者与温度有关。通常q4和q5与晶体管q1和q2位于同一散热片上。
图1 ab类放大器电路有一些改进
首先，我们来看看它的热补偿是如何工作的。q1和q2表示输出晶体管的捷径，因为通常这些输出器件是达林顿或互补对。q1和q2的偏置电压与齐纳（d1）电压和q4和q5晶体管的vbe压降相加，后者与温度有关。通常q4和q5与晶体管q1和q2位于同一散热片上。
通常vbe（在我们的上下文中是uk）的值约为0.8v（如果使用达林顿配置，则为1.8-2.5v）。
通过晶体管q1和q2的静态电流为：
i1 = i2 = ((vz +n*u4)*r3 / (2*(r1+r3)) – u1) / r5
其中n是补偿链中晶体管的数量（图1中的2个晶体管q4和q5）和uk，其中k=1,2,3,4是晶体管qk的vbe。
设 k = r1/r3, 则:
i1 = i2 = ((vz +n*u4) / (2*(k+1)) – u1) / r5
取导数：
di1/dt = ( n / (2*(k+1)) * du4/dt – du1/dt) / r5
其中导数duk/dt表示晶体管qk的vbe的热依赖性，k=1,2,3,4。
因此，例如，如果晶体管u1和u4的热依赖性接近，则最佳条件如下：
k=n/2–1，这明显是或多或少的，但我们必须得出它。
通过串联更多的晶体管可以增加补偿：使用两个串联的晶体管q4和q5，而不是只使用一个。所以电压变化可以加倍。当晶体管q1和q2不共用一个散热器时，这也会有所帮助。然后，将q4（q5）与q1（q2）放置在同一个散热器上以控制温度。
在这种设计中，齐纳二极管比电阻的优点是热反馈的衰减更低，因此可以实现更精确的补偿。tl431优于普通齐纳二极管，因为tl431具有更低的动态电阻和更低的工作电流。
所有这些类型的热补偿都有相同的缺点：由于热传感器（在我们的例子中是q4、q5）需要放置在输出晶体管的散热器上（即远程放置，而不是放置在公共pcb上），一些连接布线（带或不带插座）几乎是不可避免的（注意图1中q4和q5的布线）。
如果热传感器的链（在我们的例子中，该链是d1、q4、q5）由于插座中的接触不良或仅仅是导线中的断裂而断裂，这将不可避免地在晶体管q1和q2中产生大而不可控的通电。这些晶体管会被电流破坏，相应的热失控也会发生。
高质量互补功率晶体管q4/q5，可能相当昂贵，但濒危负载可能更昂贵！
此外，这种电路可以包括一个电位器来调节静态电流，这使得这种电路容易受到电位器质量的影响。应该采取措施防止这种灾难。
图2中的电路可以解决所有这些问题。它保护昂贵的输出晶体管和负载不受大的不可控电流的影响。
图2该电路保护昂贵的输出晶体管和负载免受不可控的大电流影响。
以下是保护工作原理：晶体管q3控制链d1、q4、q5的完整性。如果该链是开放的，q3的栅极上的电压就会升高，从而使q1和q2的基极偏置几乎为零。如果完整性被破坏，这确保了非常低的静态电流i1和i2。
为了计算元件，让我们考虑q3的最大栅极阈值电压，该fet为开（关）；我们将该值指定为vgso：
vgso=0.8v（适用于bs170和bss138）
在正常工作期间，当链d1、q4、q5没有断开时，晶体管q3断开（关闭），点a和点b之间的电压由链d1、q4、q5决定：
vab=vz+n*u4，其中，如上所述，u4代表q4的vbe。
如果出现以下情况，则为真：
i0 * (r1+ r2 + r3 + r4) > vz + n * u4
通过r1、r2、r3、r4的电流为：
i14 = vab / (r1+ r2 + r3 + r4)
假设我们确实知道电流i0，它的值不仅可以由上面的不等式决定，而且还可以知道输出功率、输出晶体管q1/q2的增益、频率范围和电路的寄生电容。
现在，差值i0–i14不应小于齐纳二极管的最小容许电流：
i0–i14>=izmin（该值可在数据表中找到，对于tl431为1 ma）
那么，对于r2：
r2 vgsc
所以我们对vz有：
vz < min((i0 * (r1 + r3 + r4) – vgsc), (i0 * (r1+ r2 + r3 + r4) – n * u4 ))
图2中的电路使用绿色led代替齐纳二极管。这种电路的优点是：
1.led指示链d1、q4、q5的完整性。
2.通过led的电流可能远小于通过齐纳或tl431的电流。
这里使用绿色led是因为它具有最合适的压降（约2.2v）。注：下降取决于制造技术，某些类型的绿色led可能超过3v，因此请注意。
在r7、r8链的帮助下，我们可以控制通过电流i1（i2）。该链也将有助于一个坏的led的情况下，限制a和b之间的电压和通过电流i1（i2）。
电容器c1确保在电路通电期间通过晶体管q1和q2的静态电流为零。它还消除了基于q1和q2的交流差异，消除了可能的失真源。
注：电阻对r1和r2、r3和r4具有相同的值。这种对称性降低了输出级的总谐波失真（thd）。
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通常vbe（在我们的上下文中是uk）的值约为0.8v（如果使用达林顿配置，则为1.8-2.5v）。
通过晶体管q1和q2的静态电流为：
i1 = i2 = ((vz +n*u4)*r3 / (2*(r1+r3)) – u1) / r5
其中n是补偿链中晶体管的数量（图1中的2个晶体管q4和q5）和uk，其中k=1,2,3,4是晶体管qk的vbe。
设 k = r1/r3, 则:
i1 = i2 = ((vz +n*u4) / (2*(k+1)) – u1) / r5
取导数：
di1/dt = ( n / (2*(k+1)) * du4/dt – du1/dt) / r5
其中导数duk/dt表示晶体管qk的vbe的热依赖性，k=1,2,3,4。
因此，例如，如果晶体管u1和u4的热依赖性接近，则最佳条件如下：
k=n/2–1，这明显是或多或少的，但我们必须得出它。
通过串联更多的晶体管可以增加补偿：使用两个串联的晶体管q4和q5，而不是只使用一个。所以电压变化可以加倍。当晶体管q1和q2不共用一个散热器时，这也会有所帮助。然后，将q4（q5）与q1（q2）放置在同一个散热器上以控制温度。
在这种设计中，齐纳二极管比电阻的优点是热反馈的衰减更低，因此可以实现更精确的补偿。tl431优于普通齐纳二极管，因为tl431具有更低的动态电阻和更低的工作电流。
所有这些类型的热补偿都有相同的缺点：由于热传感器（在我们的例子中是q4、q5）需要放置在输出晶体管的散热器上（即远程放置，而不是放置在公共pcb上），一些连接布线（带或不带插座）几乎是不可避免的（注意图1中q4和q5的布线）。
如果热传感器的链（在我们的例子中，该链是d1、q4、q5）由于插座中的接触不良或仅仅是导线中的断裂而断裂，这将不可避免地在晶体管q1和q2中产生大而不可控的通电。这些晶体管会被电流破坏，相应的热失控也会发生。
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此外，这种电路可以包括一个电位器来调节静态电流，这使得这种电路容易受到电位器质量的影响。应该采取措施防止这种灾难。
图2中的电路可以解决所有这些问题。它保护昂贵的输出晶体管和负载不受大的不可控电流的影响。
图2该电路保护昂贵的输出晶体管和负载免受不可控的大电流影响。
以下是保护工作原理：晶体管q3控制链d1、q4、q5的完整性。如果该链是开放的，q3的栅极上的电压就会升高，从而使q1和q2的基极偏置几乎为零。如果完整性被破坏，这确保了非常低的静态电流i1和i2。
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如果出现以下情况，则为真：
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那么，对于r2：
r2 vgsc
所以我们对vz有：
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1.led指示链d1、q4、q5的完整性。
2.通过led的电流可能远小于通过齐纳或tl431的电流。
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电容器c1确保在电路通电期间通过晶体管q1和q2的静态电流为零。它还消除了基于q1和q2的交流差异，消除了可能的失真源。
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