2.2.4 Проверка и замена транзисторов

Эквивалентная схема биполярного транзистора представляет собой два диода, включенных навстречу один другому. Для p-n-р транзисторов эти эквивалентные диоды соединены катодами, а для n-p-n транзисторов – анодами. Проверка транзистора омметром сводится к проверке обоих р-n переходов транзистора: коллектор – база и эмиттер – база. Для проверки прямого сопротивления переходов p-n-р транзистора минусовой вывод омметра подключается к базе, а плюсовой вывод омметра – поочередно к коллектору и эмиттеру. Для проверки обратного сопротивления переходов к базе подключается плюсовой вывод омметра.

При проверке n-p-n транзисторов подключение производится наоборот: прямое сопротивление измеряется при соединении с базой плюсового вывода омметра, а обратное сопротивление при соединении с базой минусового вывода. При пробое перехода его прямое и обратное сопротивления оказываются равными нулю. При обрыве перехода его прямое сопротивление бесконечно велико. У исправных маломощных транзисторов обратные сопротивления переходов во много раз больше их прямых сопротивлений. У мощных транзисторов это отношение не столь велико, тем не менее, омметр позволяет их различить. .

Подбор заменяющих транзисторов сложен из-за большого числа параметров, по которым он производится. Схема анализа возможных вариантов такова:

Во-первых, выбирается транзистор с аналогичной структурой (p-n-р или n-p-n проводимости).

Во-вторых, проводят оценку действующих в узлах устройства токов и напряжений. Максимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер транзистора должно быть больше, чем максимальное (с учетом переменной составляющей) напряжение, действующее на этом участке.

Основными параметрами транзисторов, учитываемыми при замене являются – максимально допустимые напряжение коллектор-эмиттер, ток коллектора, рассеиваемая мощность коллектора, а также статический коэффициент передачи тока (в схеме с общим эмиттером). Выбирать заменяющий транзистор следует из того же класса, что и заменяемый (маломощный, высокочастотный и т. д.), и с такими же или несколько лучшими параметрами.

Расшифровка типов транзисторов применяемые в схеме модуля кадровой развёртки МКР: КТ315Б

К – кремневый; Т – биполярный транзистор; 3 – малой мощности и максимальной рабочей частотой более 30МГц; 15 – порядковый номер разработки; Ж – параметрический тип.

Все остальные транзисторы в перечне элементов по типу аналогичны данному, отличаться будут только назначение прибора, порядковый номер разработки и параметрический тип.

2.3 Расчет параметров элементов подлежащих замене

При диагностике модуля кадровой развёртки МКР выявлена неисправность, при которой отсутствует режим усиление каскада по постоянному току, и необходима проверка и замена радиоэлементов. Поэтому для уточнения параметров элементов произведен расчет усилительного каскада выполненного из резисторов R5,R4 и транзистора VT1.

Расчет усилительного каскада выполненного из делителя напряжения R5, R4 и транзистора VT1.

Исходные данные для расчета:

U и.п. = 12 В;

R5 C1-4-0,125-100 Ом± 10%;

R4 C1-4-0,125-9kОм± 10%;

VT1 КТ315В, Pкmax = 0.15 Вт, Iкmax = 100 мА, h21Э = 30 ÷ 120,

Uкэmax = 40 В, Uэбmax = 2 В, Принимаем Rк = 10 * Rэ

1. Определим максимальную статическую мощность, которая будет рассеиваться на транзисторе в моменты прохождения переменного сигнала, статического режима транзистора. Она должна составлять значение, на 20 процентов меньше максимальной мощности транзистора, указанной в справочнике и рассчитывается по формуле (2.1):

Pрас.max = 0,8 * Pmax (2.1)

где Pрас.кmax – максимальная статическая мощность рассеивания;

Pкmax – постоянная рассеиваемая мощность коллектора с теплоотводом.

Pрас.max = 0,8 * Pmax = 0,8 * 0,15 = 0,12Вт

2. Определим ток коллектора в статическом режиме (без сигнала), который рассчитывается по формуле (2.2):

(2.2)

где Iк0 – ток коллектора в статическом режиме (ток покоя);

Uкэ0 – напряжение участка коллектор – эмиттер в статическом режиме;

Uи.п. – напряжение питания транзистора.

3. Учитывая, что на транзисторе в статическом режиме (без сигнала) падает половина напряжения питания, вторая половина напряжения питания будет падать на резисторах, то рассчитаем сопротивления нагрузки коллектора и эмиттера по формуле (2.3):

(Rк + Rэ) = (Uи.п. / 2) / Iк0 (2.3)

где Rэ – сопротивление нагрузки эмиттера;

Rк – сопротивление нагрузки коллектора.

(Rк + Rэ) = (12,6 /2) / 0,1 = 65 Ом

Учитывая существующий ряд номиналов резисторов, а также то, что нами выбрано соотношение Rк=10 * Rэ, находим значения резисторов :

Rк = 60 Ом; Rэ = 6 Ом.

4. Найдем напряжение на коллекторе транзистора без сигнала, которое рассчитывается по формуле (2.4):

Uк0 = (Uкэ0 + Iк0* Rэ) = (Uи.п - Iк0*Rк) (2.4)

где Uк0 – напряжение на коллекторе транзистора без сигнала.

Uк0 = (2 – 0,1 * 60) = 4,6 В

5. Определим ток базы управления транзистором по формуле (2.5):

(2.5)

где Iб – ток базы управления транзистором;

h21Э – статический коэффициент передачи тока транзистора.

= 0,0005 А.

6. Полный базовый ток определяется напряжением смещения на базе, которое задается делителем напряжения R5, R4. Ток резистивного базового делителя должен быть на много больше (в 5-10 раз) тока управления базы Iб, чтобы последний не влиял на напряжение смещения. Выбираем ток делителя в 5 раз большим тока управления базы и рассчитываем по формуле (2.6)

Iдел.=10 * Iб (2.6)

Iдел – ток делителя.

Iдел = 5 * 0,0005 = 0,002 А.

Тогда полное сопротивление резисторов рассчитывается по формуле (2.7)

(R5 + R4) = (2.7)

где (R5 + R4) – полное сопротивление делителя.

R5 + R4 = = 47.1кОм.

7. Найдём напряжение на эмиттере в режиме покоя (отсутствия сигнала). При расчете транзисторного каскада необходимо учитывать: напряжение база-эмиттер рабочего транзистора не может превысить 5 вольт. Напряжение на эмиттере в режиме без входного сигнала рассчитывается по формуле (2.8):

Uэ = Iк0* Rэ (2.8)

где Uэ – напряжение на эмиттере.

Uэ = 0,1 * 6 = 0,6 ( по схеме 2,6 В)

8. Определяем напряжение на базе, которое рассчитывается по формуле (2.9)

Uб = Uэ+Uбэmax (2.9)

где Uбэmax – max напряжение на участке база – эмиттер.

Uб = 0,6 + 5 = 5,6 В (по схеме 7В)

9. Отсюда, через формулы (2.10 и 2.11) делителя напряжения находим:

R4 = (R4 + R5) * Uб / Uи.п. (2.10)

R4 = 45.1кОм * 5,6 / 12,6 = 9000 Ом

R5= (R4 + R5) – R4 (2.11)

R5 = 9000 Ом - 8900Ом = 100 Ом

При расчете усилительного каскада было выявлено, что транзистор VT1 КТ315В был неисправен, в связи с длительным использованием и был заменен аналогичным по параметрам транзистором.