Выбор транзисторов мощного каскада усиления

 

В двухтактной схеме с двухполярным источником питания, усилительные элементы которой работают в классе В, максимальное значение напряжения U _{кэ max} на закрытом транзисторе достигает почти полного напряжения источника питания [1, 3]. С учетом коэффициента запаса по напряжению

где K _{3 U} =1,1…1,3;

либо в случае симметричного источника питания

Напряжение источника питания усилителя определяется следующим образом:

где U _{Н max} – максимальное значение напряжения на нагрузке, заданное по техническому заданию; U_Lm =0,5 I _н L _нω – максимальная величина ЭДС самоиндукции в случае активно-индуктивной нагрузки; – падение напряжения на эмиттерном сопротивлении силового транзистора; U _кэ – падение напряжения на полностью открытом транзисторе.

Поскольку расчет схемы еще не выполнен, полагаем

тогда формула (2.2) принимает вид

откуда следует

Полученное в ходе расчетов значение напряжения источника питания следует округлить до ближайшего большего из номинальных напряжений: 2,4 В; 3,0 В; 6,0 В; 6,3 В; 9,0 В; 10 В; 12,5 В; 15 В; 20 В; 24 В; 27 В; 30 В; 40 В; 48 В; 60 В; 80 В; 100 В; 125 В; 150 В.

Максимально возможный ток в силовой цепи выходного транзистора с учетом коэффициента запаса по току определяется соотношением

где K _{3 i} =1,1…1,3.

Максимальное значение мощности, рассеиваемой на коллекторе выходного транзистора в двухтактной схеме усилителя постоянного тока класса В, как следует из разд. 1

Далее из справочника выбираются транзисторы, параметры которых удовлетворяют условиям:

причем при выборе транзисторов, безусловно, должны выполняться лишь требования, относящиеся к максимально допустимому напряжению. Требования к максимально допустимым значениям тока и мощности для одного транзистора могут быть не выполнены, но только с учетом возможности параллельного соединения нескольких транзисторов.

При выборе транзисторов необходимо учитывать не только выполнение условий (2.6), но и другие характеристики транзисторов: коэффициент передачи тока b; обратный ток коллекторного перехода I _кб0; тепловое сопротивление переход – корпус ; частотный диапазон работы; размеры и массу транзистора и т. д.

Целесообразно выбирать транзисторы, составляющие комплиментарную пару, что упрощает последующие расчеты усилителя, так как в этом случае ведется расчет только одного плеча усилительного каскада.

Осуществляя выбор транзисторов, следует избегать применения приборов с необоснованно избыточными параметрами. Так, например, при использовании мощного транзистора в маломощной схеме тепловой ток коллектора может оказаться соизмеримым с рабочим, что может привести к отказу каскада. Кроме того, при малых, по сравнению с номинальным, токах может оказаться уменьшенным коэффициент передачи тока и т.д.

Параметры всех отобранных транзисторов сводятся в таблицу вида табл. 2.1, для предварительной оценки и принятия решения по окончательному выбору транзистора.

Пример. Покажем выбор транзисторов для следующих исходных данных: I _н = 2 А; R _н = 3,5 Ом; L _н = 0,001 Гн; ω = 100 Гц.

Из (2.2) получаем максимальное значение ЭДС самоиндукции

а затем, используя (2.3) находим

В соответствии с рядом номинальных напряжений полученное значение округляем до U _ИП = 9 В. Тогда из соотношений (2.1), (2.4), (2.5) получаем

Таким образом, из справочных данных выбираем транзисторы КТ816А и КТ817А, удовлетворяющие условиям (2.6), паспортные данные которых приведены в табл. 2.1:

Выбранные типы транзисторов представляют собой комплиментарную пару, что облегчает расчет проектируемого усилителя.

При выполнении курсового проекта следует сопоставить две-три пары транзисторов, проанализировав их параметры.

Таблица 2.1

Паспортные данные транзистора

Параметры	Единица измерения	Марки транзисторов и тип их проводимости
КТ816А p-n-p	КТ817А n-p-n	…	…
U кэ.доп.	В
U кэ.нас., (при I к=3А; I б=0,3А)	В
U бэ.доп.	В
U бэ.нас., (при I к=3А; I б=0,3А)	В	1,5	1,5
I к.доп.	А
I б.доп.	А
I кб0	мА	0,1	0,1
I э0	мА	-	-
P к.доп.	Вт
β min	-
β max	-	-	-
	^0С/Вт
	^0С/Вт
	^0С
f гр.	кГц
Q 1	см^2	0,858	0,858
m	г	0,7	0,7

 

Расчет площади теплоотвода