为了实现功率放大器的可靠性设计,就必须考虑放大器的承受能力。通过功率放大器的安全工作区(SOA)曲线来确定功率的范围限制。放大器的承受能力取决于放大器的负载和信号的状态。
图1所示的一个简化的功率运算放大器,输出晶体管Q1和Q2给负载提供正的和负的输出电流。IOUT表示的是由放大器流出的电流,因此Q1是供给输出电流。对于正的输出电流,Q2是关的,从而可以略去。
在Q1有负载时,它的承受力是与输出电流和Q1两端的电压(它的集-射电压VCE)有关的。这两个量的乘积IOUT·VCE就是Q1的功耗。这个功耗是一个需要重点考虑的问题,但是“安全工作区”提供了一个放大器限制范围更完全的描述。

安全工作区
功率晶体管的功率适用范围是由它的安全工作区(SOA)来决定的(见图2)。SOA曲线表示了允许的电压(VCE)和电流(IOUT),最大安全电流是VCE的函数。在VCE较低时,可以把更大输出电流输送给负载。在这区域上,如果超出最大电流,可能使芯片过载,并损坏器件。当VCE增加时,晶体管的功耗也增加,直到使结温上升到它的最大安全值为止。沿着这个热限定区域(虚线)的所有点都产生同样的功耗。图2中VCE·IO是个常量120W(在25℃时),该曲线在这一区域上的所有点产生同样的最大结温,超过这一区域内的安全电流,就可能损坏晶体管。
当进一步增加VCE时,超出热限定区域,安全输出电流下降地更快,这个所谓的二次击穿区域乃是双极晶体管的一种特性。它是由双极晶体管产生“局部过热”引起的。在二次击穿区域内,超过安全输出电流会产生局部的热失控,从而损坏晶体管。
最终极限是晶体管的击穿电压,不能超过这个最大的电源电压。通常SOA曲线是表示安全输功率放大器的使用极限功率放大器的使用极限-技术文章电子技术信息港


