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ZHCU868 August 2022

2.3.3.2 纯阻性输出负载的驱动器放大器的交流平均内部功率耗散

对于驱动以接地为基准的纯阻性负载的连续正弦输出，可以通过将正弦曲线在半个周期内进行积分并取平均值来计算放大器输出晶体管的内部平均功耗 (P_OUT(AVG))。Equation11 使用正半个周期来描述驱动器放大器在将连续正弦输出驱动到以接地为基准的纯阻性负载时的内部平均功耗。

Equation11.

P_{O U T (A V G)} (W) = \frac{1}{π} \int_{0}^{π} (V c c - V_{O U T}) \frac{V_{O U T}}{R_{L}} d W t

由于在这种情况下 V_OUT 是正弦曲线，因此可以使用Equation12 对其进行定义。

Equation12.

V_{O U T} = V_{P} \times S i n (W t)

其中

Vp = 峰值输出电压摆幅

在典型的功耗计算中，输出电压是积分中的唯一可变项，其余项是常数。对于本设计中的驱动器放大器，Vcc 也是可变的，但由于电源自举至输出电压，因此 Vcc 可以简单地用输出电压表示，如Equation3 所示。组合Equation11、Equation12 和Equation3，在正半个周期（0 至 π）上进行积分并除以 π 以求平均值，可以得到Equation13。

Equation13.

P_{O U T (A V G)} (W) = \frac{V_{P} V_{S}}{π R_{L}} - \frac{{V_{P}}^{2}}{4 R_{L}}

通过在Equation13 中包含Equation6中定义的静态功耗，可以得到将正弦波驱动到纯阻性负载中的单个放大器的总平均功率耗散，Equation14。

Equation14.

V_{S} I_{Q} + \frac{V_{P} V_{S}}{π R_{L}} - \frac{{V_{P}}^{2}}{4 R_{L}}

图 2-10 显示了作为各种负载电阻 (R_L) 的峰值输出电压 (Vp) 的函数的内部平均功率耗散。在 Vp = 2 Vs/π 时发生最大内部平均功率耗散，导致Equation15。

Equation15.

P_{A m p (A V G)} (W) (m a x) = V_{S} I_{Q} + \frac{V_{S}^{2}}{π^{2} R_{L}}

图 2-10 驱动器放大器的平均内部交流功率耗散