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功率放大器選型指南：從熱耗散角度理解交直流電流限制
在選擇功率放大器時，查閱規格參數常會發現一個看似矛盾的現象：例如品致 HAP-4001 放大器，其直流電流額定值為 0.5 A，而交流電流卻可達 2.8 A（峰峰值）。這種差異并非設計矛盾，而是反映出放大器的限制——熱耗散能力才是真正的瓶頸，而非單純的電流輸出能力。
一、直流與交流：兩種不同的熱工作模式
在典型的甲乙類推挽放大器中，輸出級通常由上下兩路功率晶體管組成：上管負責拉升輸出電壓，下管負責下拉輸出電壓。直流與交流輸出能力的差異，本質上源于功率管在不同信號類型下的發熱分配機制及其對熱阻的影響。
直流輸出：單管持續發熱，熱應力集中
當輸出直流信號時，上管或下管中某一管持續導通，整個放大器的耗散功率完全由該管承擔，熱量持續產生、無法間斷。
結溫升高遵循公式：ΔT = P_diss × Rθ_total（總熱阻 Rθ_total 包括結到殼、殼到散熱器、散熱器到空氣等多級熱阻）。持續發熱導致結溫不斷上升，因此必須將直流電流與電壓限制在單個功率管可持續散熱的安全范圍內，否則將因過熱而損壞。
交流輸出：雙管交替導通，熱應力分散
當輸出交流信號時，上下兩管隨信號周期交替工作，耗散功率由兩管分擔，各管在半個周期內導通，另外半個周期處于截止散熱狀態。
盡管瞬時功率可能較高，但由于存在“發熱–散熱”的間歇性循環，結溫不會持續累積，熱阻對溫度的影響被緩解。因此，即使總平均功耗與直流情況相同，放大器仍可安全輸出更高的峰值電流。
二、熱耗散與熱阻：功率能力的根本約束
放大器的輸出能力本質上受限于其熱性能，具體表現為耗散功率（P_diss） 和 熱阻（Rθ） 之間的制約關系：
耗散功率是器件內部轉化為熱量的那部分功率，是“發熱源”；
熱阻則表示熱量從結區傳遞到環境過程中的阻力，“散熱能力”；
二者共同決定器件的結溫（T_j），而結溫直接關系器件的可靠性與壽命。
三、熱學公式：量化熱限制
結溫與環境之間的溫差可由以下基本熱學公式表示：ΔT = P_diss × Rθ_total
ΔT：結溫與環境溫度之差（ΔT = T_j - T_a）
P_diss：耗散功率（單位：W）
Rθ_total：總熱阻（單位：°C/W）
在比較大結溫 T_j_max 已確定的前提下，總熱阻 Rθ_total 直接決定了器件所能承受的最大允許耗散功率 P_diss_max。熱阻越低，散熱性能越好，允許的功耗也就越高。
四、總結：熱設計是放大器選型的
從熱耗散的角度來看，放大器的輸出能力受平均功耗的限制，而非瞬時電流。直流信號由于會造成單管持續發熱，因此電流必須嚴格限制；而交流信號因其波動特性，平均電流較低，允許在短時間內出現更高的峰值電流。
因此，在選擇功率放大器時，除關注交直流電流值之外，更應重視其輸出功率、耗散功率以及散熱設計是否滿足實際應用的熱環境要求。只有保證在全程工作條件下結溫不超過額定值，才能確保放大器可靠、長久地工作。
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