Kapcsolóáramkörök bipoláris tranzisztorokhoz. Stabilizált források teljesítményének növelése Tápellátás párhuzamos tranzisztorokkal
A tranzisztor egy félvezető eszköz, amely képes elektromos jeleket erősíteni, átalakítani és előállítani. Az első funkcionális bipoláris tranzisztort 1947-ben találták fel. A gyártás anyaga germánium volt. És már 1956-ban megszületett a szilícium tranzisztor.
A bipoláris tranzisztorok kétféle töltéshordozót használnak - elektronokat és lyukakat, ezért az ilyen tranzisztorokat bipolárisnak nevezik. A bipolárisok mellett vannak unipoláris (térhatású) tranzisztorok, amelyek csak egyfajta hordozót használnak - elektronokat vagy lyukakat. Ez a cikk megvitatja.
A legtöbb szilícium tranzisztor n-p-n felépítésű, amit a gyártástechnológia is magyaráz, bár vannak p-n-p típusú szilícium tranzisztorok is, de ezekből valamivel kevesebb van, mint n-p-n szerkezetűből. Az ilyen tranzisztorokat komplementer párok részeként használják (különböző vezetőképességű, azonos elektromos paraméterekkel rendelkező tranzisztorok). Például KT315 és KT361, KT815 és KT814, valamint az UMZCH KT819 és KT818 tranzisztor kimeneti fokozataiban. Az importált erősítők gyakran a 2SA1943 és 2SC5200 erős kiegészítő párt használják.
A p-n-p szerkezetű tranzisztorokat gyakran előrevezető tranzisztoroknak, az n-p-n szerkezeteket pedig fordított vezetési tranzisztoroknak nevezik. Ez a név valamiért szinte soha nem jelenik meg a szakirodalomban, de a rádiómérnökök és rádióamatőrök körében mindenhol használják, mindenki azonnal megérti, miről beszélünk. Az 1. ábra a tranzisztorok és grafikus szimbólumaik vázlatos felépítését mutatja.
1. kép
A vezetőképesség típusa és anyaga közötti különbségek mellett a bipoláris tranzisztorokat teljesítmény és működési frekvencia szerint osztályozzák. Ha egy tranzisztor teljesítménydisszipációja nem haladja meg a 0,3 W-ot, az ilyen tranzisztort alacsony teljesítményűnek tekintik. A 0,3...3 W teljesítményű tranzisztort közepes teljesítményű tranzisztornak nevezik, 3 W feletti teljesítménynél pedig nagynak számít. A modern tranzisztorok több tíz, sőt több száz watt teljesítményt is képesek eloszlatni.
A tranzisztorok nem egyformán erősítik az elektromos jeleket: a frekvencia növekedésével a tranzisztor-kaszkád erősítése csökken, bizonyos frekvencián pedig teljesen leáll. Ezért a széles frekvenciatartományban történő működés érdekében a tranzisztorokat különböző frekvenciatulajdonságokkal állítják elő.
A működési frekvencia alapján a tranzisztorokat kisfrekvenciás - 3 MHz-et meg nem haladó üzemi frekvencia, középfrekvenciás - 3...30 MHz, nagyfrekvenciás - 30 MHz feletti - csoportokra osztják. Ha a működési frekvencia meghaladja a 300 MHz-et, akkor ezek már ultra-nagyfrekvenciás tranzisztorok.
Általában a komoly, vastag referenciakönyvek több mint 100 különböző tranzisztor paramétert sorolnak fel, ami szintén nagy számú modellt jelez. A modern tranzisztorok száma pedig akkora, hogy már egyetlen kézikönyvben sem lehet teljes egészében elhelyezni. A modellpaletta pedig folyamatosan bővül, így szinte minden, a fejlesztők által kitűzött feladatot megoldhatunk.
Sok tranzisztoros áramkör létezik (emlékezzen a háztartási berendezések számára) az elektromos jelek erősítésére és átalakítására, de a sokféleség ellenére ezek az áramkörök különálló kaszkádokból állnak, amelyek alapja a tranzisztorok. A szükséges jelerősítés eléréséhez több, sorba kapcsolt erősítő fokozat alkalmazása szükséges. Az erősítő fokozatok működésének megértéséhez jobban meg kell ismerkednie a tranzisztoros kapcsolóáramkörökkel.
Maga a tranzisztor nem tud semmit felerősíteni. Erősítő tulajdonságai abban rejlenek, hogy a bemeneti jel (áram vagy feszültség) kis változásai jelentős feszültség- vagy áramváltozáshoz vezetnek a fokozat kimenetén a külső forrásból származó energiaráfordítás miatt. Ezt a tulajdonságot széles körben használják analóg áramkörökben - erősítők, televízió, rádió, kommunikáció stb.
A bemutatás leegyszerűsítése érdekében itt az n-p-n tranzisztorokon alapuló áramköröket vesszük figyelembe. Minden, amit ezekről a tranzisztorokról elmondunk, ugyanúgy vonatkozik a pnp tranzisztorokra is. Elég csak a tápegységek polaritását megváltoztatni, és ha van ilyen, akkor működő áramkört szerezni.
Összesen három ilyen áramkört használnak: egy közös emitterrel (CE), egy közös kollektorral (OC) és egy közös alappal (CB) rendelkező áramkört. Mindezek a sémák a 2. ábrán láthatók.
2. ábra.
Mielőtt azonban áttérne ezen áramkörök figyelembevételére, meg kell ismerkednie a tranzisztor működésével kapcsolási módban. Ez a bevezetés megkönnyíti a megértést boos módban. Bizonyos értelemben a kulcsáramkör az OE-vel rendelkező áramkör típusának tekinthető.
A tranzisztor működése kapcsolási módban
Mielőtt megvizsgálná a tranzisztor működését jelerősítő módban, érdemes megjegyezni, hogy a tranzisztorokat gyakran kapcsolási módban használják.
A tranzisztornak ezt a működési módját már régóta figyelembe vették. A Radio magazin 1959. augusztusi száma G. Lavrov cikkét közölte: „Félvezető trióda kapcsoló üzemmódban”. A cikk szerzője javasolta az impulzusok időtartamának megváltoztatását a vezérlő tekercsben (OC). Most ezt a vezérlési módszert PWM-nek hívják, és meglehetősen gyakran használják. A 3. ábrán látható egy diagram egy korabeli tárból.
3. ábra.
De a kulcs módot nem csak a PWM rendszerekben használják. Gyakran egy tranzisztor egyszerűen be- és kikapcsol valamit.
Ebben az esetben egy relé használható terhelésként: bemeneti jel esetén a relé bekapcsol, ha nem, akkor a relé kikapcsol. Relék helyett gyakran használnak izzókat kulcsos üzemmódban. Ez általában azért történik, hogy jelezze: a lámpa be vagy ki van kapcsolva. Az ilyen kulcsfokozat diagramja a 4. ábrán látható. A kulcsfokozatokat LED-ekkel vagy optocsatolóval való munkához is használják.
4. ábra.
Az ábrán a kaszkádot egy szabályos érintkező vezérli, bár lehet digitális chip vagy helyette. Egy autó villanykörte, ez a Zhiguli autók műszerfalának megvilágítására szolgál. Figyelni kell arra, hogy a vezérlő feszültség 5 V, a kapcsolt kollektor feszültsége 12 V.
Nincs ebben semmi különös, hiszen ebben az áramkörben a feszültségek nem játszanak szerepet, csak az áramok számítanak. Ezért az izzó legalább 220 V lehet, ha a tranzisztort ilyen feszültségen való működésre tervezték. A kollektor forrásfeszültségének is meg kell egyeznie a terhelés üzemi feszültségével. Ilyen kaszkádok segítségével a terhelés digitális chipekhez vagy mikrokontrollerekhez csatlakozik.
Ebben az áramkörben az alapáram szabályozza a kollektoráramot, amely az áramforrás energiája miatt több tízszer, sőt százszor nagyobb (a kollektor terhelésétől függően), mint az alapáram. Könnyen belátható, hogy áramerősítés történik. Amikor egy tranzisztor kapcsolási módban működik, általában egy értéket használnak a kaszkád kiszámításához, amelyet a referenciakönyvekben „áramerősítés nagyjelű módban” neveznek - a referenciakönyvekben β betűvel jelölik. Ez a kollektoráramnak a terhelés által meghatározott aránya a minimális lehetséges alapáramhoz. Matematikai képlet formájában ez így néz ki: β = Ik/Ib.
A legtöbb modern tranzisztor esetében a β együttható meglehetősen nagy, általában 50-től és afelettitől, így a kulcsfokozat kiszámításakor csak 10-nek tekinthető. Még akkor is, ha az alapáram nagyobb, mint a számított. , akkor a tranzisztor emiatt nem fog erősebben nyitni; és kulcs mód.
A 3. ábrán látható izzó meggyújtásához Ib = Ik/β = 100mA/10 = 10mA, ez a minimum. Ha az Rb alapellenálláson 5 V vezérlőfeszültséget mérünk, mínusz a B-E szakasz feszültségesése, 5 V - 0,6 V = 4,4 V marad. Az alapellenállás ellenállása: 4,4V / 10mA = 440 Ohm. A szabványos tartományból egy 430 Ohm ellenállású ellenállás kerül kiválasztásra. A 0,6V-os feszültség a B-E átmenet feszültsége, és a számításnál nem szabad megfeledkezni róla!
Annak érdekében, hogy a tranzisztor alapja ne maradjon „a levegőben lógva”, amikor a vezérlőérintkező kinyílik, a B-E csomópontot általában egy Rbe ellenállás söntöli, amely megbízhatóan zárja a tranzisztort. Ezt az ellenállást nem szabad elfelejteni, bár egyes áramkörökben valamilyen oknál fogva nincs jelen, ami az interferencia miatt a kaszkád hibás működéséhez vezethet. Valójában mindenki tudott erről az ellenállásról, de valamiért elfelejtették, és ismét ráléptek a „gereblyére”.
Ennek az ellenállásnak olyannak kell lennie, hogy az érintkező nyitásakor a feszültség az alapon ne legyen kisebb, mint 0,6 V, különben a kaszkád ellenőrizhetetlen lesz, mintha egyszerűen rövidre zárták volna a B-E szakaszt. A gyakorlatban az Rbe ellenállást körülbelül tízszer nagyobb névleges értékkel szerelik fel, mint az Rb. De még ha az Rb besorolása 10K, az áramkör meglehetősen megbízhatóan fog működni: az alap és az emitter potenciál egyenlő lesz, ami a tranzisztor zárásához vezet.
Egy ilyen billentyűkaszkád, ha megfelelően működik, teljes intenzitással felkapcsolhatja vagy teljesen lekapcsolhatja az izzót. Ebben az esetben a tranzisztor lehet teljesen nyitott (telítettségi állapot) vagy teljesen zárt (cut-off állapot). Rögtön azt a következtetést sugallja, hogy ezen „határállapotok” között van olyan, amikor a villanykörte teljes intenzitással világít. Ebben az esetben a tranzisztor félig nyitott vagy félig zárt? Ez olyan, mint a megtöltendő pohár probléma: az optimista félig tele, a pesszimista félig üresnek látja a poharat. A tranzisztornak ezt a működési módját erősítésnek vagy lineárisnak nevezik.
A tranzisztor működése jelerősítő üzemmódban
Szinte minden modern elektronikus berendezés mikroáramkörökből áll, amelyekben a tranzisztorok „rejtve” vannak. A szükséges erősítés vagy sávszélesség eléréséhez elegendő egyszerűen kiválasztani a műveleti erősítő módot. Ennek ellenére gyakran használják a diszkrét („szórt”) tranzisztorok kaszkádjait, ezért az erősítőfokozat működésének megértése egyszerűen szükséges.
A tranzisztorok leggyakoribb csatlakozása az OK-hoz és az OB-hoz képest egy közös emitteres (CE) áramkör. Ennek az elterjedtségnek az oka mindenekelőtt a nagy feszültség- és áramerősítés. Az OE kaszkád legnagyobb nyeresége akkor érhető el, ha az Epit/2 tápfeszültség fele csökken a kollektor terhelésén. Ennek megfelelően a második fele a tranzisztor K-E szakaszába esik. Ezt a kaszkád felállításával érik el, amelyről az alábbiakban lesz szó. Ezt az erősítési módot A osztálynak nevezik.
Amikor az OE tranzisztor be van kapcsolva, a kollektor kimeneti jele fázison kívül van a bemenettel. Hátrányaként megemlíthető, hogy az OE bemeneti impedanciája kicsi (nem több, mint néhány száz ohm), a kimeneti impedancia pedig tíz kOhm-on belül van.
Ha kapcsolási módban a tranzisztort β nagyjelű módban áramerősítés jellemzi, akkor erősítő üzemmódban az „áramerősítést kisjelű módban” használják, amelyet a referenciakönyvekben h21e-nek neveznek. Ez a megjelölés a tranzisztor négyterminális hálózatként való ábrázolásából származik. Az „e” betű azt jelzi, hogy a mérések egy közös emitterrel rendelkező tranzisztor bekapcsolásakor történtek.
A h21e együttható általában valamivel nagyobb, mint β, bár első közelítésként számításoknál is használható. Mindazonáltal a β és a h21e paraméterek szórása még egy tranzisztortípus esetén is olyan nagy, hogy a számítások csak közelítőek. Az ilyen számítások után általában az áramkör konfigurálására van szükség.
A tranzisztor erősítése az alap vastagságától függ, így nem változtatható. Ebből adódik az ugyanabból a dobozból vett tranzisztorok erősítésének nagy szórása (egy tételt olvassa el). Kis teljesítményű tranzisztoroknál ez az együttható 100...1000, nagy teljesítményű tranzisztoroknál 5...200 között van. Minél vékonyabb az alap, annál nagyobb az együttható.
Az OE tranzisztorok bekapcsolásának legegyszerűbb áramköre az 5. ábrán látható. Ez csak egy kis darab a 2. ábrából, amely a cikk második részében látható. Az ilyen típusú áramkört fix bázisáramkörnek nevezik.
5. ábra.
A séma rendkívül egyszerű. A bemeneti jel a C1 csatolókondenzátoron keresztül a tranzisztor aljába kerül, és felerősítve a C2 kondenzátoron keresztül távozik a tranzisztor kollektorából. A kondenzátorok célja, hogy megvédjék a bemeneti áramköröket a bemeneti jel állandó összetevőjétől (csak ne felejtsünk el egy karbon vagy elektret mikrofont), és biztosítsák a szükséges kaszkád sávszélességet.
Az R2 ellenállás a kaszkád kollektorterhelése, és az R1 állandó előfeszítést biztosít a bázisnak. Ezzel az ellenállással próbálnak meggyőződni arról, hogy a kollektor feszültsége Epit/2. Ezt az állapotot a tranzisztor működési pontjának nevezzük, ebben az esetben a kaszkád nyeresége maximális.
Az R1 ellenállás megközelítőleg az egyszerű képlettel határozható meg: R1 ≈ R2 * h21e / 1,5...1,8. Az 1,5...1,8 együtthatót a tápfeszültség függvényében állítjuk be: alacsony feszültségen (legfeljebb 9 V) az együttható értéke legfeljebb 1,5, 50 V-tól kezdve pedig megközelíti az 1,8...2,0 értéket. Valójában azonban a képlet annyira közelítő, hogy leggyakrabban az R1 ellenállást kell kiválasztani, különben a kollektornál nem érhető el az Epit/2 szükséges értéke.
A probléma feltételeként az R2 kollektor-ellenállást adjuk meg, mivel a kollektoráram és a kaszkád egészének erősítése annak értékétől függ: minél nagyobb az R2 ellenállás ellenállása, annál nagyobb az erősítés. De óvatosnak kell lennie ezzel az ellenállással; a kollektor áramának kisebbnek kell lennie, mint az ilyen típusú tranzisztorok megengedett maximális értéke.
Az áramkör nagyon egyszerű, de ez az egyszerűség negatív tulajdonságokat is ad neki, és ezért az egyszerűségért fizetni kell. Először is, a kaszkád nyeresége a tranzisztor konkrét példányától függ: ha javítás közben cserélte ki a tranzisztort, válassza ki újra az előfeszítést, és hozza a működési pontra.
Másodszor, ez a környezeti hőmérséklettől függ - a hőmérséklet növekedésével az Iko fordított kollektoráram nő, ami a kollektoráram növekedéséhez vezet. És akkor hol van a tápfeszültség fele az Epit/2 kollektornál, ugyanazon a működési ponton? Ennek eredményeként a tranzisztor még jobban felmelegszik, ami után meghibásodik. A függőség megszabadulása vagy legalábbis minimálisra csökkentése érdekében további negatív visszacsatolási elemeket - OOS - vezetnek be a tranzisztor-kaszkádba.
A 6. ábra egy fix előfeszítő feszültségű áramkört mutat.
6. ábra.
Úgy tűnik, hogy az Rb-k, Rb-e feszültségosztó biztosítja a kaszkád szükséges kezdeti előfeszítését, de valójában egy ilyen kaszkádnak megvan az összes hátránya, mint egy rögzített áramú áramkör. Így a bemutatott áramkör csak egy változata az 5. ábrán látható rögzített áramkörnek.
Hőmérséklet-stabilizált áramkörök
Valamivel jobb a helyzet a 7. ábrán látható áramkörök használatakor.
7. ábra.
A kollektor-stabilizált áramkörben az R1 előfeszítő ellenállás nem az áramforráshoz, hanem a tranzisztor kollektorához csatlakozik. Ebben az esetben, ha a fordított áram a hőmérséklet emelkedésével nő, a tranzisztor erősebben nyílik, és a kollektor feszültsége csökken. Ez a csökkentés az R1-en keresztül a bázisra táplált előfeszítő feszültség csökkenését eredményezi. A tranzisztor zárni kezd, a kollektoráram elfogadható értékre csökken, és a működési pont helyzete visszaáll.
Nyilvánvaló, hogy egy ilyen stabilizációs intézkedés némileg csökkenti a kaszkád nyereségét, de ez nem számít. A hiányzó erősítést általában az erősítési fokozatok számának növelésével adják hozzá. Az ilyen környezetvédelem azonban lehetővé teszi a kaszkád üzemi hőmérsékleti tartományának jelentős bővítését.
Az emitter stabilizálással rendelkező kaszkád áramköri kialakítása valamivel bonyolultabb. Az ilyen kaszkádok erősítő tulajdonságai változatlanok maradnak még szélesebb hőmérsékleti tartományban, mint a kollektor-stabilizált áramköröké. És még egy tagadhatatlan előny, hogy tranzisztor cseréjekor nem kell újra kiválasztani a kaszkád üzemmódját.
A hőmérséklet-stabilizáló R4 emitter ellenállás szintén csökkenti a kaszkád nyereséget. Ez a DC-re vonatkozik. Az R4 ellenállásnak a váltakozó áram erősítésére gyakorolt hatásának kiküszöbölése érdekében az R4 ellenállást Ce kondenzátor söntöli, amely váltakozó áram esetén jelentéktelen ellenállást jelent. Értékét az erősítő frekvenciatartománya határozza meg. Ha ezek a frekvenciák az audio tartományba esnek, akkor a kondenzátor kapacitása egységektől tíz vagy akár több száz mikrofaradig terjedhet. Rádiófrekvenciáknál ez már század- vagy ezredrész, de bizonyos esetekben az áramkör jól működik e kondenzátor nélkül is.
Annak érdekében, hogy jobban megértsük, hogyan működik az emitter stabilizálása, meg kell fontolnunk egy tranzisztor csatlakozási áramkörét egy közös kollektorral.
Egy közös kollektorral (OC) rendelkező áramkör látható a 8. ábrán. Ez az áramkör a 2. ábra egy darabja, a cikk második részéből, amely a tranzisztorok csatlakoztatására szolgáló mindhárom áramkört mutatja.
8. ábra.
A kaszkád terhelése az R2 emitterellenállás, a bemeneti jel a C1 kondenzátoron keresztül érkezik, a kimeneti jel pedig a C2 kondenzátoron keresztül távozik. Itt megkérdezheti, hogy miért hívják ezt a sémát OK-nak? Végül is, ha felidézi az OE áramkört, jól láthatja, hogy az emitter az áramkör közös vezetékéhez van csatlakoztatva, amelyhez képest a bemeneti jelet továbbítják, és a kimeneti jelet eltávolítják.
Az OK áramkörben a kollektor egyszerűen az áramforráshoz van kötve, és első pillantásra úgy tűnik, hogy ennek semmi köze a bemeneti és kimeneti jelekhez. De valójában az EMF-forrás (akkumulátor) nagyon kicsi belső ellenállással rendelkezik, a jel számára gyakorlatilag egy pont, ugyanaz az érintkező.
Az OK áramkör működése a 9. ábrán vizsgálható részletesebben.
9. ábra.
Ismeretes, hogy a szilícium tranzisztoroknál a b-e átmeneti feszültség a 0,5...0,7 V tartományba esik, tehát átlagosan 0,6 V-nak vehetjük, ha nem tizedes pontosságú számításokat végzünk. százalék. Ezért, amint a 9. ábrán látható, a kimeneti feszültség mindig Ub-e értékkel kisebb lesz, mint a bemeneti feszültség, azaz ugyanazzal a 0,6 V-tal. Az OE áramkörrel ellentétben ez az áramkör nem invertálja a bemeneti jelet, egyszerűen megismétli, sőt 0,6 V-tal csökkenti. Ezt az áramkört emitter követőnek is nevezik. Miért van szükség egy ilyen rendszerre, mi az előnye?
Az OK áramkör h21e-szeresére erősíti az áramjelet, ami azt jelzi, hogy az áramkör bemeneti ellenállása h21e-szer nagyobb, mint az emitter áramkör ellenállása. Más szóval, anélkül, hogy félne a tranzisztor megégésétől, közvetlenül az alapra táplálhat feszültséget (korlátozó ellenállás nélkül). Csak vegye az alapcsapot, és csatlakoztassa a +U tápbusszal.
A nagy bemeneti impedancia lehetővé teszi nagy impedanciájú (impedanciájú) bemeneti forrás, például piezoelektromos hangszedő csatlakoztatását. Ha egy ilyen hangszedőt az OE-áramkörnek megfelelően kaszkádhoz csatlakoztatnak, akkor ennek a fokozatnak az alacsony bemeneti impedanciája egyszerűen „elülteti” a hangszedő jelét - „a rádió nem fog játszani”.
Az OK áramkör megkülönböztető jellemzője, hogy Ik kollektorárama csak a terhelési ellenállástól és a bemeneti jelforrás feszültségétől függ. Ebben az esetben a tranzisztor paraméterei itt egyáltalán nem játszanak szerepet. Az ilyen áramköröket állítólag 100%-os feszültség-visszacsatolás fedi le.
A 9. ábrán látható módon az emitter terhelésének árama (más néven emitter áram) Iн = Iк + Ib. Figyelembe véve, hogy az Ib alapáram elhanyagolható az Ik kollektoráramhoz képest, feltételezhetjük, hogy a terhelési áram egyenlő az Il = Ik kollektorárammal. Az áram a terhelésben (Uin - Ube)/Rn lesz. Ebben az esetben feltételezzük, hogy az Ube ismert, és mindig egyenlő 0,6 V-tal.
Ebből következik, hogy az Ik = (Uin - Ube)/Rn kollektoráram csak a bemeneti feszültségtől és a terhelési ellenállástól függ. A terhelési ellenállás tág határok között változtatható, azonban nem kell különösebben buzgónak lenni. Végül is, ha Rn helyett egy szöget teszel - száz négyzetmétert, akkor azt egyetlen tranzisztor sem fogja kibírni!
Az OK áramkör meglehetősen egyszerűvé teszi a h21e statikus áramátviteli tényező mérését. Ennek módja a 10. ábrán látható.
10. ábra.
Először is meg kell mérni a terhelési áramot a 10a. ábra szerint. Ebben az esetben a tranzisztor alapját nem kell sehova csatlakoztatni, ahogy az az ábrán is látható. Ezt követően a bázisáramot a 10b. ábra szerint mérjük. A méréseket mindkét esetben azonos mennyiségben kell elvégezni: amperben vagy milliamperben. A tápfeszültségnek és a terhelésnek azonosnak kell maradnia mindkét mérésnél. A statikus áramátviteli tényező meghatározásához elegendő a terhelési áramot elosztani az alapárammal: h21e ≈ In/Ib.
Meg kell jegyezni, hogy a terhelés növekedésével a h21e áram enyhén csökken, a tápfeszültség növekedésével pedig nő. Az emitterkövetőket gyakran egy push-pull áramkörbe építik be komplementer tranzisztorpárok felhasználásával, ami növeli az eszköz kimeneti teljesítményét. Ilyen emitterkövető látható a 11. ábrán.
11. ábra.
12. ábra.
Tranzisztorok bekapcsolása közös OB-bázisú áramkör szerint
Ez az áramkör csak feszültségerősítést biztosít, de jobb frekvenciatulajdonságokkal rendelkezik az OE áramkörhöz képest: ugyanazok a tranzisztorok magasabb frekvencián is működhetnek. Az OB áramkör fő alkalmazása az UHF sávok antennaerősítői. Az antennaerősítő áramköre a 12. ábrán látható.
A tápegységek módosításakor az egyik leggyakoribb követelmény a kimeneti áram vagy teljesítmény növelése. Ennek gyakran az oka lehet egy új forrás tervezésének és gyártásának költsége és nehézsége. Nézzünk meg több módot a meglévő források kimeneti teljesítményének növelésére.
Az első dolog, ami általában eszünkbe jut, az erős tranzisztorok párhuzamos csatlakoztatása. Lineáris szabályozóban ez áteresztő tranzisztorokra, vagy bizonyos esetekben párhuzamos szabályozó tranzisztorokra utal. Az ilyen forrásokban az azonos nevű tranzisztorok kivezetéseinek egyszerű csatlakoztatása általában nem ad gyakorlati eredményt a tranzisztorok közötti egyenlőtlen árameloszlás miatt. Az üzemi hőmérséklet növekedésével az egyenetlen terheléseloszlás még nagyobb lesz, amíg a terhelési áram szinte teljes egésze át nem folyik az egyik tranzisztoron. A javasolt lehetőség akkor valósítható meg, ha a párhuzamosan kapcsolt tranzisztorok teljesen azonos jellemzőkkel rendelkeznek és azonos hőmérsékleten működnek. Ez a feltétel gyakorlatilag lehetetlen megvalósítani a bipoláris tranzisztorok jellemzőinek viszonylag nagy eltérései miatt.
Másrészt, ha a lineáris szabályozó nagy teljesítményű MOSFET-eket használ, akkor ezek egyszerű párhuzamosítása működni fog, mert ezeknek az eszközöknek a hőmérsékleti együtthatója más előjelű, mint a nagy teljesítményű bipoláris tranzisztoroknak, és nem lesznek kitéve erős áramátvitelnek vagy újraelosztásnak. De a MOSFET-eket gyakrabban használták az SMPS-ben, mint a lineáris szabályozókban (ezekről a nem kapcsoló szabályozókról szóló tárgyalásunk némi betekintést nyújt a tranzisztorok párhuzamos csatlakoztatásának problémáiba a kapcsoló szabályozókban).
Rizs. A 17.24. ábra mutatja, hogyan kell párhuzamosan csatlakoztatni a tranzisztorokat lineáris vagy kapcsolóüzemű tápegységben. A bipoláris tranzisztorok emitteráramköreiben található kis értékű ellenállások egyéni előfeszítést biztosítanak az alap és az emitter között, ami megakadályozza, hogy bármelyik tranzisztoron átfolyó áram aránya növekedjen. Bár ezeknek az úgynevezett ballaszt emitteres ellenállásoknak a használata nagyon hatékonyan kezeli a veszélyes áram-újraeloszlást vagy hőmérséklet-emelkedést, a minimális ellenállásértéket kell használni, amely elegendő erre a célra. Ellenkező esetben észrevehető teljesítmény eloszlik, ami különösen nem kívánatos a stabilizátorok kapcsolásánál, ahol a fő előny a nagy hatékonyság. Ezért nem meglepő, hogy az előtét emitter ellenállások ellenállása 0,1 ohm, 0,05 ohm vagy kisebb nagyságrendű, és a tényleges érték természetesen elsősorban az adott forrás emitteráramától függ. Becslésül az 1// értéket vehetjük, ahol / a maximális emitter (vagy kollektor) áram.
Emiterellenállások helyett esetenként lehetőség van párhuzamosan kapcsolt bipoláris tranzisztorok árameloszlásának kiegyenlítése oly módon, hogy valamivel nagyobb ellenállású ellenállásokat is beépítenek az alapáramkörbe. Ellenállásuk általában 1-10 ohm. Bár a teljes teljesítmény disszipáció ebben az esetben kisebb, a hatásfok alacsonyabb, mint emitterellenállások használatakor.
Rizs. 17.24. Módszer nagy teljesítményű bipoláris tranzisztorok párhuzamos csatlakoztatására. Az egyes tranzisztorok minden olyan kísérletét, hogy több áramot engedjenek át vagy túlmelegedjenek, megakadályozza az emitterellenálláson lévő előfeszítő feszültség.
Egy kapcsolási szabályozóban nem elég egyszerűen gondoskodni az áramelosztásról a leírt statikus feltételek mellett; Figyelembe kell venni a kapcsolási folyamat dinamikáját is. Ez nagyobb figyelmet igényel a tranzisztor jellemzőinek konzisztenciájára. Gyakorlatilag kiderült, hogy két azonos típusú és nevű nagyteljesítményű tranzisztor eltérően tud viselkedni kapcsoláskor, az egyik valamivel lassabb lehet, mint a másik. Bár az ilyen eltérések veszélye az előtét emitteres ellenállások bevezetésével elhárítható, ezek ellenállását meglehetősen nagyra kell választani ahhoz képest, amikor a tranzisztorok jellemzői hasonlóak. Azonban még akkor is, ha az egyes tranzisztorok dinamikus jellemzői párhuzamos kapcsolódásban meglehetősen közel állnak egymáshoz.
az egyenlőtlen vezetékhosszak vagy a nem azonos huzalozás hatásai jelentős különbségeket okozhatnak a teljesítmény disszipációban.
Leggyakrabban kiderül, hogy megduplázhatja a kimeneti teljesítményt két bipoláris tranzisztor párhuzamos csatlakoztatásával, és valószínűleg nem kell frissítenie a meghajtó fokozatot. Más esetekben azonban valószínűleg több áramra lesz szükség az illesztőprogramtól. Így három, négy vagy több kimeneti tranzisztor esetén a meghajtó fokozatban a tranzisztorok párhuzamos csatlakoztatására is szükség lesz. Néha kiderül, hogy célszerűbb nagyobb névleges teljesítményű tranzisztort használni a master készülékben.
A teljesítmény MOSFET-ek párhuzamosan csatlakoztathatók előtétellenállások nélkül. Gyakran négy vagy több ilyen tranzisztor hajtható meg egy olyan meghajtó fokozatból, amelyet egy tranzisztor hajtott. ábrán látható módszer azonban. 17.25, ajánlott a parazita rezgések megelőzésére a méteres és deciméteres hullámok tartományában. A ferritgyöngyök némi kísérletezést igényelhetnek. A hatékony csillapítást gyakran két vagy három menetes huzal bevezetésével érik el. Egy másik módszer kisméretű, 100-1000 ohm ellenállású filmellenállások használatát javasolja a kapuáramkörben. ábrán látható zener diódák. A 17.25 a speciálisan kialakított MOSFET-ek szerkezetében szerepel. Más MOSFET-ek nem rendelkeznek ezzel a kapuvédelemmel, de a párhuzamos csatlakozási mód változatlan marad.
A teljesítmény MOSFET kapcsolófokozat soros áramkörben is használható nagyobb kimeneti feszültség biztosítására. Egy ilyen eszköz diagramja az ábrán látható. 17,26 két tranzisztor esetén, de számuk nagyobb lehet. A módszer érdekessége, hogy a bemeneti jel csak egy MOSFET-re kerül. Ez azért történik, mert egy másik redőnyén
A MOSFET feszültsége +15 V a testhez viszonyítva; ez a MOSFET készen áll a vezetésre, amint forrásáramkörét a hajtott MOSFET lezárja. Ez a kialakítás lehetővé teszi, hogy a terheléshez szolgáltatott teljesítmény megduplázódjon ahhoz képest, amit egyetlen MOSFET-tel lehet elérni; ugyanakkor minden MOSFET a lefolyó és a forrás közötti névleges feszültségen belül működik. A felső MOSFET kapuáramkörében lévő I?C áramkör dinamikusan kiegyenlíti a két MOSFET kapufeszültségét. Első közelítésként R\C\ egyenlő B2C2-vel,
Rizs. 17.26. Tápfeszültségű MOSFET-ek soros csatlakoztatása a dupla üzemi feszültségért. Ez a módszer kiterjeszthető nagyobb számú teljesítmény MOSFET-re. Vegye figyelembe, hogy a triggerjel csak egy kapura vonatkozik. Bár a bemutatott dedikált teljesítményű MOSFET belső zener-diódával rendelkezik, a legtöbb másik nem rendelkezik. Siliconex.
A nagy teljesítményű, nagyfeszültségű MOSFET-ek megjelenése óta a soros konfigurációt nem használják, mint egykor, amikor ezek a tranzisztorok először versenyképessé váltak a bipoláris tranzisztorokkal. Ezen túlmenően, a párhuzamos üzemmódban való egyszerű működésük kiküszöböli az áramkörök számítási nehézségeit. A párhuzamos konfigurációt könnyebb megvalósítani, mert könnyebben elérhető ugyanazok a hőmérsékleti feltételek, amelyeket mindkét áramkör megkövetel az optimális működéshez. A soros opció olyan rendszerekben választható, ahol az egyenáramú üzemi feszültség meghaladja egyetlen MOSFET névleges értékét.
Egyes teljesítmény-MOSFET-ek nem csak a bemeneti áramkörben tartalmaznak Zener-diódát a kapu védelmére, hanem ezen eszközök gyártói is beépíthetnek egy „rögzítő” diódát a kimeneti áramkörbe. Emiatt sok teljesítmény-MOSFET-et használó SMPS és motorvezérlő áramkör nem tartalmazza a BJT áramkörben használt hagyományos rögzítő diódát. Ez további előnynek tekinthető, mivel csökken a felhasznált alkatrészek száma és csökken a költség. Ha párhuzamos csatlakozást használnak a teljesítménykezelés növelésére, ez különösen jelentős lehet, mivel nincs szükség nagy áramerősségű, drága "külső" diódára. A gyártó specifikációit azonban át kell tekinteni annak megállapítása érdekében, hogy a használt eszköz alkalmas-e az adott alkalmazásra. Bizonyos esetekben szükség lehet külső Schottky-diódára vagy gyors helyreállítási diódára az induktív terhelések nagyon magas kapcsolási sebességének biztosításához.
A kimenő teljesítmény komplementer tranzisztorokkal történő növelésének módszerét már említettük a bipoláris tranzisztorok példáján (2.8. és 2.12. ábra). Egészen a közelmúltig egyszerű áramkörök és ennek a módszernek a jó teljesítménye csak bipoláris teljesítménytranzisztorok használatával volt elérhető, ahol pár prp és ppr tranzisztor volt. Számos gyártó azonban már forgalomba hozott I-csatornás MOSFET-eket, amelyek jellemzői az I-csatornás MOSFET-ek jellemzőit tükrözik, így az áramkörök komplementer teljesítmény-MOSFET-ek felhasználásával építhetők fel. ábrán látható bipoláris tranzisztoros áramkörök ugyan. 2.8 és ábra. 2.12 telíthető magú generátorok, érdemes megjegyezni, hogy csak kisebb változtatásokra van szükség az áramkörben és az üzemmódban a külső gerjesztésű inverterek vagy konverterek előállításához. Ezenkívül a többi stabilizátorban használthoz hasonló visszacsatoló és vezérlő áramkörök alkalmazásával stabilizált források is megvalósíthatók.
Jelenleg számos félvezetőgyártó cég létezik, mint például az International Rectifier, az Intersil, a Supertex és a Westinghouse, amelyek a kiegészítő áramköri alkalmazásokhoz alkalmas teljesítmény-MOSFET-eket gyártanak. A szilícium alapú teljesítménytranzisztorok megjelenését késleltető akadályok nem olyan súlyosak az I-csatornás MOSFET-ek gyártásában. Ezért arra számíthatunk, hogy hamarosan más cégek is árulnak olyan eszközöket, amelyek egy pár kiegészítő MOSFET-et tartalmaznak az alkalmazásváltáshoz.
ábrán látható egy másik séma, amelyben a teljesítmények hozzáadódnak. 17.27. Itt az azonos kimeneti fokozatok kimenetei sorba vannak kötve, ami lehetővé teszi a tranzisztorok képességeinek hatékony kombinálását előtétellenállások használata nélkül. Ez egy nagyszerű módja annak, hogy elkerülje a nagy teljesítményű tranzisztorok szükségességét, amelyek magasabb feszültségen vagy névleges áramerősséggel működnek – az ilyen eszközök vagy nem elérhetők, vagy nagyon drágák. Jobb, ha ezt az eszközt az inverter vagy a stabilizált forrás tervezésének kezdeti szakaszában fontolja meg, akkor könnyű lesz meghatározni a transzformátorok bemeneti és kimeneti tekercseit. A kimeneti transzformátorok szekunder tekercseinek fázisozása olyan legyen, hogy a kimeneti feszültségek összeadódnak. Viszonylag könnyű a teljesítménytranzisztorokból egyenlő áramhozzájárulást szerezni, és jó, ha minden tranzisztor azonos hőmérsékleten működik. Ezt általában egy közös radiátor használatával érik el. Ebből a szempontból előnyösebb a közös kollektoráramkör az ábrán látható közös emitter áramkör helyett, mivel nincs szükség szigetelésre a tranzisztortest és a hűtőborda között.
Rizs. 17.27. Áramkör az inverter vagy a kapcsolóstabilizátor kimeneti teljesítményének megduplázására. Ez a módszer nem igényel drága vagy nem elérhető nagyfeszültségű vagy nagyáramú tranzisztorokat. A tranzisztorok párhuzamos csatlakozásával rendelkező áramköröktől eltérően itt nincs szükség olyan előtétellenállásokra, amelyek elosztják a teljesítményt.
Ennek a módszernek a hátrányai közé tartozik a magas költségek, valamint a megnövekedett méretek és súly. Ez igaz, mert két transzformátor drágább, mint egy kétszeres névleges teljesítményű transzformátor. Két transzformátor mérete általában meghaladja az azonos teljesítményű transzformátor méreteit. Az, hogy ezek a tényezők jelentősek-e vagy sem, természetesen a rendszer jellemzőivel kapcsolatos konkrét körülményektől függ.
Bár az ábrán. A 17.27 két végfokozatot mutat, több fokozat kombinálható. Ám az itt javasolt alapötlet nem tévesztendő össze az ábrán látható változattal. 2.10, ahol egy kimeneti transzformátort használnak, és pár kimeneti tranzisztort sorba kapcsolnak egy állandó feszültségforráshoz képest. ábrán látható séma. A 17.27 előnyösebb a külső gerjesztéssel és SMPS-sel rendelkező invertereknél, valamint az 1. ábrán látható áramkör. A 2-10 jobb a telíthető magos inverter megvalósításához. ábrán látható diagramon. 17.27, akkor egy magot használhat az összes bemeneti transzformátorhoz és egyet a kimeneti transzformátorokhoz. Ez természetesen igaz, de az ábrán látható külön transzformátorok használata tűnik a legésszerűbbnek a tesztelés, értékelés, mérés és üzemeltetés szempontjából.
Egy példa az áramkör rugalmasságára az ábrán. A 17.27 az a képesség, hogy erős /?/7/?-tranzisztorokat használjunk a párok egyikeként. Ez ugyan nem eredményez a szokásos értelemben vett, komplementer tranzisztoros áramkört, de bizonyos esetekben könnyebb a szükséges összteljesítmény elérése. Váltakozó áram esetén az áramkör működése nem változott.
Az egytranzisztoros kapcsolószabályzó kimeneti áramának és ezáltal a kimeneti teljesítményének megduplázásának egy érdekes módja az ábrán látható. 17.28. A Q2 kiegészítő kapcsolótranzisztor jele 180**-kal eltolódik a Q\ főtranzisztorra táplált jelhez képest. Ezt a fáziseltolódást a 71 transzformátor hajtja végre. Bár a primer és a szekunder fordulat aránya 1-nek vehető, a tranzisztorok alacsony bemeneti impedanciái általában lecsökkentő transzformátor használatát teszik szükségessé az optimális eredmény érdekében. Ebben az esetben a középre csavart szekunder tekercs minden tranzisztor alján alacsonyabb feszültséget biztosít, mint a primer tekercsnél. (Ez ráadásul csökkenti a tranzisztorok emitter csomópontjainak fordított meghibásodásának valószínűségét. Hasznos lehet kis ellenállású ellenállás beépítése az alapáramkörbe (az ábrán nem látható).)
Szüksége lesz az L\ tekercshez hasonló L2 tekercsre, egy további D2 „bilincselő” dióda megegyezik a D\ diódával. A stabilizátor kimeneti áramának megkétszerezése nem az egyetlen előnye a kiegészítő kapcsolótranzisztornak. Ebben a sémában a pulzációk gyakorisága megduplázódik, amplitúdójuk pedig felére csökken. Így a C1 kimeneti kondenzátor azonos kapacitásával tisztább egyenfeszültségünk van a stabilizátor kimenetén. Egy másik lehetőség az egytranzisztoros áramkör jellemzőinek fenntartása a C1 kondenzátor kapacitásának csökkentésével. Ez az opció lehetővé teszi a méret és a költségek enyhén csökkentését. Ha ezt a technikát követi a tervezés korai szakaszában, választhat olcsóbb kapcsolótranzisztorokat, mivel mindegyiknek a kimeneti hullámfrekvencia felével kell kapcsolnia.
Rizs. 17.28. Módszer egy kapcsolási stabilizátor kimenő áramának megduplázására. Ez a módszer nemcsak növeli a kimeneti teljesítményt, hanem csökkenti a kimeneti feszültség hullámzását is. (A) Hagyományos kapcsolószabályzó egyszerűsített áramköre. (B) Módosított áramkör a kimeneti áram megduplázására.
Ennek az áramkörnek a kihasználásához a szabályozatlan egyenáramú feszültségforrásnak természetesen az egytranzisztoros szabályozó által igényelt áram kétszeresét kell biztosítania. ábrán látható sémák. A 17.28 A és B stabilizátorok egy külső, rögzített frekvenciájú gerjesztő jellel. Ha ezt a módszert önoszcilláló stabilizátorban alkalmazza, nehézségekbe ütközhet, és természetesen kísérleti finomításra lesz szükség. Ez annak köszönhető, hogy a visszacsatoló áramkörben használt hullámzási frekvencia kétszer akkora, mint a kapcsolási frekvencia.
Szó szerint közvetlenül a félvezető eszközök, mondjuk a tranzisztorok megjelenése után, gyorsan elkezdték kiszorítani az elektromos vákuumeszközöket, és különösen a triódákat. Jelenleg a tranzisztorok vezető szerepet töltenek be az áramkörök tervezésében.
Egy kezdő, sőt néha még egy tapasztalt rádióamatőr tervezőnek sem sikerül azonnal megtalálnia a kívánt áramköri megoldást, vagy megérteni az áramkör egyes elemeinek rendeltetését. Ha kéznél van egy ismert tulajdonságokkal rendelkező „tégla”, sokkal könnyebb megépíteni egyik vagy másik eszköz „épületét”.
Anélkül, hogy részletesen foglalkoznánk a tranzisztor paramétereivel (erről például a modern irodalomban eleget írtak), csak az egyedi tulajdonságokat és azok javításának módjait fogjuk figyelembe venni.
Az egyik első probléma, amellyel a fejlesztő szembesül, a tranzisztor teljesítményének növelése. Megoldható tranzisztorok párhuzamos kapcsolásával (). Az áramkiegyenlítő ellenállások az emitter áramkörökben elősegítik a terhelés egyenletes elosztását.
Kiderült, hogy a tranzisztorok párhuzamos csatlakoztatása nem csak a teljesítmény növelésére hasznos nagy jelek erősítésekor, hanem a zaj csökkentésére is a gyenge jelek erősítésekor. A zajszint a párhuzamosan kapcsolt tranzisztorok számának négyzetgyökével arányosan csökken.
A túláramvédelem legkönnyebben egy további tranzisztor () bevezetésével oldható meg. Az ilyen önvédő tranzisztor hátránya a hatékonyság csökkenése az R áramérzékelő jelenléte miatt. Egy lehetséges javítási lehetőség látható. A germánium dióda vagy Schottky dióda bevezetésének köszönhetően többször is csökkenthető az R ellenállás értéke, és ezért a teljesítmény disszipálódik rajta.
A fordított feszültség elleni védelem érdekében egy diódát általában párhuzamosan csatlakoztatnak az emitter-kollektor kivezetésekkel, mint például a kompozit tranzisztorokban, mint például a KT825, KT827.
Amikor a tranzisztor kapcsolási módban működik, amikor gyorsan át kell váltani nyitottból zárt állapotba és vissza, néha kényszerítő RC áramkört () használnak. A tranzisztor nyitásakor a kondenzátor töltése megnöveli az alapáramát, ami segít csökkenteni a bekapcsolási időt. A kondenzátoron lévő feszültség eléri az alapáram okozta feszültségesést az alapellenálláson. Abban a pillanatban, amikor a tranzisztor zár, a kondenzátor kisütve elősegíti a kisebbségi hordozók reszorpcióját az alapban, csökkentve a kikapcsolási időt.
Növelheti a tranzisztor transzkonduktivitását (a kollektor (lefolyó) áram változásának és a bázis (kapu) feszültségváltozásának arányát, amely állandó Uke Usi mellett okozta) Darlington áramkör segítségével (). A második tranzisztor alapáramkörében található ellenállás (lehet, hogy hiányzik) az első tranzisztor kollektoráramának beállítására szolgál. Hasonló kompozit tranzisztort mutatunk be, nagy bemeneti ellenállással (a térhatású tranzisztor használata miatt). ábrán látható kompozit tranzisztorok. és , különböző vezetőképességű tranzisztorokra vannak felszerelve a Szyklai áramkör szerint.
További tranzisztorok bevezetése a Darlington és Sziklai áramkörökbe, amint az ábra mutatja. és növeli a váltakozó áram második fokozatának bemeneti ellenállását és ennek megfelelően az átviteli együtthatót. Hasonló megoldás alkalmazása tranzisztorokban Fig. és megadja az áramköröket, illetve a tranzisztor transzkonduktivitását linearizálva.
Egy nagy sebességű szélessávú tranzisztort mutatnak be. A Miller-effektus hasonló módon történő csökkentésének eredményeként megnövekedett teljesítmény érhető el.
A német szabadalom szerinti "gyémánt" tranzisztort itt mutatják be. Az engedélyezési lehetőségek a következőn láthatók:. Ennek a tranzisztornak a jellemzője az inverzió hiánya a kollektornál. Ezért az áramkör terhelhetősége megkétszereződik.
Egy nagy teljesítményű kompozit tranzisztor, amelynek telítési feszültsége körülbelül 1,5 V, a 24. ábrán látható. A tranzisztor teljesítménye jelentősen növelhető, ha a VT3 tranzisztort kompozit tranzisztorra cseréljük ().
Hasonló érvelést lehet tenni p-n-p típusú tranzisztorra, valamint p-típusú csatornás térhatású tranzisztorra is. Ha tranzisztort használ szabályozó elemként vagy kapcsolási módban, két lehetőség lehetséges a terhelés csatlakoztatására: a kollektor áramkörben () vagy az emitter áramkörben ().
Amint a fenti képletekből látható, a legalacsonyabb feszültségesés, és ennek megfelelően a minimális teljesítményveszteség egy egyszerű tranzisztoron van, amelynek terhelése a kollektoráramkörben van. Egyenértékű a kompozit Darlington és Szyklai tranzisztor alkalmazása a kollektorkörben terheléssel. A Darlington tranzisztor előnyt jelenthet, ha a tranzisztorok kollektorait nem kombinálják. Ha terhelést csatlakoztatunk az emitter áramkörhöz, a Siklai tranzisztor előnye nyilvánvaló.
Irodalom:
1. Sztyepanenko I. A tranzisztorok és tranzisztoros áramkörök elméletének alapjai. - M.: Energia, 1977.
2. 4633100 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalom: Publ. 20-133-83.
3. A.s. 810093.
4. 4 730 124 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalom: Pub. 22-133-88. - 47. o.
1. A tranzisztor teljesítményének növelése.
Az emitter áramkörökben ellenállásokra van szükség a terhelés egyenletes elosztásához; A zajszint a párhuzamosan kapcsolt tranzisztorok számának négyzetgyökével arányosan csökken.
2. Túláramvédelem.
A hátránya a hatékonyság csökkenése az R áramérzékelő jelenléte miatt.
Egy másik lehetőség, hogy a germánium dióda vagy egy Schottky dióda bevezetésének köszönhetően az R ellenállás értéke többszörösére csökkenthető, és kevesebb teljesítmény vész el rajta.
3. Kompozit tranzisztor nagy kimeneti ellenállással.
A tranzisztorok cascode csatlakozása miatt a Miller-effektus jelentősen csökken.
Egy másik áramkör - a második tranzisztor teljes leválasztása a bemenetről és az első tranzisztor lefolyójának a bemenettel arányos feszültséggel való ellátása miatt a kompozit tranzisztor még magasabb dinamikus jellemzőkkel rendelkezik (az egyetlen feltétel az, hogy a második tranzisztornak rendelkeznie kell magasabb kapcsolási feszültség). A bemeneti tranzisztor cserélhető bipolárisra.
4. A tranzisztor védelme a mély telítettség ellen.
A bázis-kollektor csomópont előretolásának megakadályozása Schottky-diódával.
Egy bonyolultabb lehetőség a Baker-séma. Amikor a tranzisztor kollektor feszültsége eléri az alapfeszültséget, a „felesleges” bázisáram a kollektor átmeneten keresztül áramlik, megakadályozva a telítést.
5. Telítettség korlátozó áramkör viszonylag alacsony feszültségű kapcsolókhoz.
Alapáram érzékelővel.
Kollektív áramérzékelővel.
6. A tranzisztor be- és kikapcsolási idejének csökkentése kényszerítő RC lánc használatával.
7. Kompozit tranzisztor.
Darlington diagram.
Siklai séma.
A tápegységek tervezése vagy módosítása során az egyik leggyakoribb követelmény a kimeneti áram növelése.
Az ilyen forrásokban a tranzisztorok ugyanazon kivezetéseinek egyszerű csatlakoztatása általában nem ad gyakorlati eredményt a tranzisztorok közötti egyenlőtlen árameloszlás miatt. Az üzemi hőmérséklet emelkedésével az áram egyenetlen eloszlása a tranzisztorok között még nagyobb lesz, amíg a terhelési áram szinte teljes egésze át nem folyik az egyik tranzisztoron.
Az 1. ábrán javasolt lehetőség akkor valósítható meg, ha a párhuzamosan kapcsolt tranzisztorok teljesen azonos karakterisztikával rendelkeznek és azonos hőmérsékleten működnek. Ez a feltétel gyakorlatilag lehetetlen megvalósítani a bipoláris tranzisztorok jellemzőinek viszonylag nagy eltérései miatt. Rizs. A 2. ábra a tranzisztorok párhuzamos csatlakoztatását mutatja be lineáris tápegységben. Ezzel a kapcsolattal törekedni kell a hasonló Int paraméterekkel rendelkező tranzisztorok használatára. A nagy teljesítményű tranzisztorokat egy hűtőbordára kell felszerelni. Az áramkör áramainak további kiegyenlítésére az R1 és R2 ellenállásokat használják az emitter áramkörökben. Az ellenállások ellenállását a feszültségesés alapján kell megválasztani az üzemi áramok tartományában, körülbelül 1 volt, vagy legalább 0,7 volt. Ezt az áramkört nagyon körültekintően kell használni, mivel még az azonos típusú és azonos gyártási tételből származó tranzisztorok is igen széles paraméterekkel rendelkeznek. Az egyik tranzisztor meghibásodása elkerülhetetlenül a lánc többi tranzisztorának meghibásodásához vezet. Két tranzisztor párhuzamos csatlakoztatásakor a maximális kollektoráram nem haladhatja meg az egyik tranzisztor maximális kollektoráramának 150 százalékát! Az ennek az áramkörnek megfelelően csatlakoztatott tranzisztorok száma tetszőleges lehet - mindez attól függ, hogy milyen megbízhatóságra van szükség azon eszközökben, amelyekben a tranzisztorok ilyen csatlakoztatását használják, és az egész eszköz megengedett hatékonyságától, mivel az ellenállások meglehetősen nagyok. kis mennyiségű hőteljesítmény. A diagramok p-n-p tranzisztorokat mutatnak; természetesen minden, amit mondunk, igaz lesz az n-p-n tranzisztorokra.
Körülbelül az egyik módja a tranzisztorok bekapcsolásának
Egy ilyen fokozat statikus áramerősítése megegyezik egy tranzisztor erősítésével, mivel a teljes vezérlőáram egyenletesen oszlik el a tranzisztorok bázisai között. Lényegesen nagyobb nyereség érhető el, ha a tranzisztorokat az ábrán látható áramkör szerint kapcsolja be. 3. A tranzisztoroknak ez a bekötése hasonlít a jól ismert kompozit tranzisztorra, de eltér attól egy kísérletileg kiválasztott R ellenállás jelenlétében. A megfelelően kiválasztott R ellenállás biztosítja, hogy a teljes kollektoráram egyenletesen oszlik el a tranzisztorok között, miközben növeli a teljes nyereséget. Az erősítés növekedése azzal magyarázható, hogy a teljes vezérlőáramot először a VT1 tranzisztor erősíti, majd ennek a tranzisztornak az emitter áramának egy részét tovább erősíti a VT2 tranzisztor. Két tranzisztor csatlakoztatásának előnyei az ábra szerinti áramkör szerint. 3-at azonosítottunk mindkét sémaopció összehasonlító kísérleti tesztelése során. Mindkét áramkört felváltva szerelték össze a P217V tranzisztorok azonos másolataival. A kollektor teljes áramát mindkét esetben 2 A-re állítottuk. A tranzisztorok párhuzamos csatlakoztatása esetén (2. ábra) a tranzisztorok közötti egyenletes árameloszlást az R1 és R2 ellenállások 0,69 Ohm ellenállásával értük el. Ebben az esetben az alapáram 44 mA, az emitter és a kollektor közötti feszültség 4 V volt. A második esetben (3. ábra) az áram egyenletes eloszlását a tranzisztorok között 0,2 Ohm-os R ellenállással, az emitter és a kollektor között azonos feszültséggel (4V) pedig 20 mA alapárammal sikerült elérni. Így az ábra diagramja. A 3 dupla statikus erősítéssel és nagyobb hatékonysággal rendelkezik. Egy ilyen áramkörrel különböző típusú hajtású tranzisztorok is csatlakoztathatók (4. ábra), ami a tranzisztorok bekapcsolásakor nem tehető meg az ábra szerinti áramkör szerint. 2. Erősítő a ábra diagramja szerint. A 4. ábrát P306 és P701 tranzisztorokkal szerelték össze. A teljes áramerősség 0,4 A volt. Az R ellenállás ellenállása 8 ohm. 7 mA alapáram mellett az emitter és a kollektor közötti feszültség 7 V volt.
Felhasznált információforrások
1. http://radiocon-net.narod.ru/page16.htm
2. RÁDIÓ 1972. 5. sz
