B級プッシュプル電力増幅回路

質問

B級プッシュプル電力増幅回路において出力電流の増幅幅最大値ICMのｋ倍（ｋ＜＝1.0）のとき、以下の問に答えなさい。
(1)電力効率ｎ求めよまたｎが最大になるｋとｎの最大値を求めよ
(2)コレクタ損失がサイになるのはｋがいくらのときか。
よろしくお願いいたします。

回答No.1

mdmp2 · ベストアンサー

B級プッシュプル電力増幅回路において出力電流の増幅幅最大値ICMのｋ倍（ｋ＜＝1.0）のとき・・・
＞＞・・・出力電流の振幅の最大値がICMのｋ倍（ｋ＜＝1.0）のとき・・・
コレクタ損失がサイになるのはｋが・・・
＞＞＞コレクタ損失が最大になるのはｋが・・・

電源電圧をVcc とします。
コレクタ電流をIC 、その最大値をICM とし、IC／ICM ＝ k とすると、IC=k x ICM で表すことができます。
コレクタ電流が最大(ICM)のとき、エミッタ～コレクタ間電圧はゼロとします。

トランジスタの入力電力は、電源電圧Vcc と、コレクタ電流の瞬時値icの平均値です。
icの平均値 =( 2/π) x IC = ( 2/π) x k x ICM
よって、トランジスタの入力電力Pin = ( 2/π) x k x ICM x Vcc

増幅回路（トランジスタ）の出力電力はコレクタ電流ic の最大値ICと、コレクタ電圧（交流分)vcの最大値の積の1/2 です。
※電力=電流の実効値(最大値の1/√2) x 電圧の実効値(最大値の1/√2) だから
コレクタ電圧は、信号電圧がゼロのとき、Vcc, 信号電圧がプラス方向に増加するとコレクタ電流が流れ、コレクタ電流による負荷抵抗の電圧降下により次第に小さくなり、コレクタ電流が最大値ICM に達したときコレクタ電圧はゼロになります。
これは、最大値がVcc の交流電圧と　みることができます。
コレクタ電流がICM より小さい、k x ICM の場合は、交流電圧の最大値はk x Vcc になります。
よって、出力電力 = k x ICM x k x Vcc / 2 =k^2 x ICM x Vcc/2

効率 = 出力電力/入力電力 = (k^2 x ICM x Vcc/2)/ [( 2/π) x k x ICM x Vcc] = k x π/4
K <= 1 だから、k = 1のとき、効率は最大になる。最大効率 = 0.785

コレクタ損失 = 入力電力 - 出力電力
　= [( 2/π) x k x ICM x Vcc] - (k^2 x ICM x Vcc/2)
これをkで微分すると、d/dk = ICM x Vcc x [( 2/π) - k]
d/dk = 0 と置いて、k の値を求めると、k = 2/π = 0.637
k = 0.637 のとき、コレクタ損失が最大になる。

展開の仕方には間違いがないと思いますが、回答ページの中で式を展開し、電卓を使って数値計算をしたので、ミスがあるかもしれません。