redes

Ampli…cadores de Potencia
J.I.Huircan
Universidad de La Frontera
January 30, 2012
Abstract
Los ampli…cadores de potencia son convertidores que transforman la
energía de la fuente en señal de potencia de salida. Estos pueden ser tipo
clase A, AB, B y C. Los cuales tienen distintos parámetros de e…ciencia
y uso.

1

Introducción

Un ampli…cador de potencia convierte la potencia de unafuente de corriente
continua (Polarización VCC de un circuito con transitores) a potencia de salida
en forma de señal, lo cual es controlado usando una señal de entrada. Si sobre la
carga se desarrolla una gran cantidad de potencia, el dispositivo deberá manejar
una gran excursión en voltaje y corriente. Los puntos de operación deben estar
en un área permitida de voltaje y corriente queasegure la máxima disipación,
(SOA, Safe Operating Area). Se deben considerar los voltajes de ruptura y efectos térmicos permitidos en los dispositivos de estado sólido, las características
no lineales en el funcionamiento y usar los parámetros para gran señal del dispositivo. La curva de la Fig. 1 muestra las caracteristicas de emisor y colector
de un transistor delimitada por el SOA, que estáde…nido por la PCEM AX . [1].
i

C

SOA

I C Max
PCE Max

I B=0
V

v
CE
CE Max

Figure 1: Area Segura de Operación del Transistor.
La corriente iC y el voltaje VCE no podrán sobrepasar los máximos indicados.
1

2

Clasi…cación de los ampli…cadores de potencia

Existen cuatro clasi…caciones básicas de ampli…cadores de potencia: A, AB, B
y C. En clase A, el ampli…cador estápolarizado de tal forma que la corriente
por el colector ‡
uye durante el ciclo completo de la señal de entrada. Para clase
AB, la polarización del ampli…cador es de tal forma que la corriente de colector
solamente ‡
uye para un lapso menor a los 360o y mayor a los 180o de la onda
correspondiente. Para el funcionamiento en clase B, la corriente IC ‡
uirá solo
durante 180o de la onda deentrada. Finalmente, para funcionamiento en clase
C, el dispositivo conducirá durante un periodo inferior a los 180o correspondiente
a la onda de entrada. La Fig. 2, muestra el comportamiento del dispositivo en
las distintas clases.
vBE

iC
Clas e A
π

2π

Clas e B
π

Conducción > π

Clase A B
π

2π
Conducción < π

Clas e C

π

Figure 2: Comportamiento para clase A, AB, B, C.Los ampli…cadores tipo AB y B usan con…guraciones transistorizadas llamadas push-pull. Cada uno de estos ampli…cadores posee características de
e…ciencia y distorsión distintos, por lo cual, sus aplicación será a distintas áreas.

3

Relaciones básicas en los ampli…cadores de potencia

Para el análisis de los ampli…cadores de potencia se requiere de relaciones asociadas a sufuncionamiento y desempeño. Como el ampli…cador de potencia
convierte la potencia de CC de la fuente de alimentación en una señal de potencia en la carga, la e…ciencia de este proceso está dada por
=

PL(CA)
PCC
2

(1)

Donde es la e…ciencia, PL(CA) , es la potencia media de señal en la carga y
PCC , la potencia media de salida en la fuente de alimentación.
La potencia media disipada en eldispositivo de ampli…cación, considerando
un transistor bipolar como dispositivo de potencia, será
PCE = PCC

PL

(2)

Donde PCE es la disipación media de colector, PL es la potencia total, es
decir, PL = PL(DC) + PL(CA) .
Para la determinación de las potencias se usará (3), donde p es la potencia
instantánea, v e i son el voltaje y la corriente instantáneos.
p = vi

(3)

Sean v e iformas de onda periodica, con componente continua (la cual puede
ser cero) y una componente de corriente alterna, no necesariamente sinusoidal
v = VDC + vCA
i = IDC + iCA

(4)
(5)

Luego la potencia media en un periodo T será

P

=

1
2

Z

2

p d!t

0

= VDC IDC +

1
2

" PCC

Z

2

vCA iCA d!t

(6)

0

" PCA

Donde, PCC es la contribución de la...