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电子电路领域,推挽电路是一种常见且重要的电路结构,广泛应用于功率放大和信号驱动等方面。本文将详细介绍推挽电路的工作原理、存在的问题以及相应的解决方法,同时结合仿真分析,帮助读者更好地理解和应用推挽电路。
推挽电路(Push - Pull Circuit)是一种经典的电子电路结构,主要用于功率放大和信号驱动。它通过两个互补的
晶体管,即 NPN 和 PNP 晶体管,交替工作,实现对输入信号的放大和输出。

在推挽电路中,当输入信号处于正半周期时,NPN 晶体管导通,PNP 晶体管截止,电流从
电源通过 NPN 晶体管流向负载;而当输入信号处于负半周期时,PNP 晶体管导通,NPN 晶体管截止,电流从负载通过 PNP 晶体管流向地。两个
三极管交替工作,将输入信号的正负半周期合成一个完整的输出信号。

推挽电路具有诸多优点,其中一个显著的优势是效率较高。由于两个晶体管交替工作,几乎没有静态功耗,能够有效地将输入信号的能量转换为输出信号的能量。然而,推挽电路也存在一些问题。在输入信号接近零时,两个晶体管的切换可能不完全同步,而且输入信号比输出信号少一个 Vbe 压降,这就导致了交越失真(Crossover Distortion)的出现。交越失真会使输出信号在正负半周期的交界处产生失真,影响信号的质量。
为了克服交越失真,可以在推挽电路中增加偏置。通过使用两个
二极管 D1 和 D2,使 Q4 的基极比输入信号高一个二极管压降,Q3 的基极比输入信号低一个二极管压降。这样,当输入信号为 0 时,Q3 或 Q4 总有一个保持在导通状态,从而避免了两个晶体管同时截止的情况,减少了交越失真。

然而,加偏置后的推挽电路也存在一些不足之处。每个三极管仅在半周内导通,其热稳定性不佳。当输出三极管升温时,Vbe 下降,静态电流增加,产生的热量会使情况更糟糕,可能导致 “热失控” 现象。热失控会使电路的性能不稳定,甚至可能损坏晶体管。
为了改善推挽电路的热稳定性,可以在推挽跟随器中采用小发射极电阻。

在这个电路中,R7 是集电极电阻,它起到限制集电极电流的作用。R6 的作用是保证两个三极管 Q6、Q5 基极电压大于两个二极管压降,确保 Q6、Q5 处于放大状态。R8 和 R9 则为临界静态电流提供缓冲保护,其电压越大,对温度的灵敏度越小,Vbe 的温度变化就不会引起其集电极电流的上升。
通过对电路进行调整,可以得到如图所示的电路。其中,Q11 是可调二极管,通过调节 R13 可控制集电极 - 发射极的压降。D6、D5、R12、Q12、R18 可根据需求,设置需求静态电流。这样,通过合理选择和调整这些元件的值,可以有效地改善推挽电路的热稳定性,减少热失控的风险。