moea_joint
101年
[通信] 電路學、電子學
第 35 題
有一個調諧 C 類放大器，電源 $V_{cc} = 20\text{ V}$ 且最大輸出功率為 2 W，若推動此放大器的輸入信號頻率為 $200\text{ KHz}$ ，導通的時間為每週期 $1\text{ \mu s}$ ，且導通時 $I_{C(sat)} = 100\text{mA}$ ， $V_{CE(sat)} = 0.2\text{V}$ ，則此放大器的最大效率為何？
- A 98.2%
- B 99.5%
- C 99.8%
- D 93.5%
思路引導 VIP
在評估一個放大器的能量轉換效率時，我們最關心的是有多少能量被浪費在元件自身的發熱上。請思考：如果一個開關元件並非持續開啟，而是以特定的比例「間歇性地」運作，我們該如何結合導通時的瞬時功耗與週期時間，來求出整個過程中的「平均損耗」？這與最終的效率之間又有著什麼樣的正反比關係呢？
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能在這道題目中準確選出正確選項，說明你對 C 類放大器 的非線性運作特性與功率計算邏輯有著非常清晰的理解！這類題目的核心在於區分輸出端的有效功與功率元件內部的熱損耗。
導通損耗與佔空比的關聯
要解出這題，首先必須處理時間參數。由輸入頻率 $200\text{ KHz}$ 可推算出週期 $T = \frac{1}{200\text{ KHz}} = 5\text{ \mu s}$，由於導通時間為 $1\text{ \mu s}$，這意味著電晶體只在週期的 $20%$ 時間內導通（即導通角相對較小）。接著，我們計算導通時產生的功率損耗：$$P_{loss} = V_{CE(sat)} \times I_{C(sat)} \times \frac{t_{on}}{T} = 0.2\text{ V} \times 100\text{ mA} \times \frac{1}{5} = 4\text{ mW}$$
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