Расчет оконечного каскада усиления, работающего в классе в
Выбор транзисторов мощного каскада усиления
В
двухтактной схеме с двухполярным
источником питания, усилительные
элементы которой работают в классе В,
максимальное значение напряжения Uкэ
max
на закрытом транзисторе достигает почти
полного напряжения источника питания
[1,
3]. С учетом коэффициента запаса по
напряжению
где K3U =1,1…1,3;
либо в случае симметричного источника питания
MERGEFORMAT
Напряжение источника питания усилителя определяется следующим образом:
где
UН
max
– максимальное значение напряжения на
нагрузке, заданное по техническому
заданию; ULm=0,5IнLнω
– максимальная величина ЭДС самоиндукции
в случае активно-индуктивной нагрузки;
– падение напряжения на эмиттерном
сопротивлении силового транзистора;
Uкэ
– 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 K3i =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 ;
обратный ток коллекторного перехода
Iкб0;
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: Iн = 2 А; Rн = 3,5 Ом; Lн = 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 UИП = 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 |
… |
… |
||
Uкэ.доп. |
В |
40 |
40 |
|
|
Uкэ.нас., (при Iк=3А; Iб=0,3А) |
В |
1 |
1 |
|
|
Uбэ.доп. |
В |
5 |
5 |
|
|
Uбэ.нас., (при Iк=3А; Iб=0,3А) |
В |
1,5 |
1,5 |
|
|
Iк.доп. |
А |
3 |
3 |
|
|
Iб.доп. |
А |
1 |
1 |
|
|
Iкб0 |
мА |
0,1 |
0,1 |
|
|
Iэ0 |
мА |
- |
- |
|
|
Pк.доп. |
Вт |
1 |
1 |
|
|
βmin |
- |
20 |
20 |
|
|
βmax |
- |
- |
- |
|
|
|
0С/Вт |
5 |
5 |
|
|
|
0С/Вт |
95 |
95 |
|
|
|
0С |
150 |
150 |
|
|
fгр. |
кГц |
3000 |
3000 |
|
|
Q1 |
см2 |
0,858 |
0,858 |
|
|
m |
г |
0,7 |
0,7 |
|
|
