Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Федосеев П.Г. Основы проектирования транзисторных стабилизаторов напряжения учеб. пособие для студентов специальности 0615 Звукотехника

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

23.10.2023

Размер:

4.44 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 67 / 117 8 9 10 11 > Следующая >>>

I I — напряжение сети и ток нагрузки максимальны:

Uс	max'	—	^ o l max '	=	AiVV'
		—		=

I I I — напряжение сети максимально, ток нагрузки минимален:

= U'с maxi Ai= Ai mini

IV — напряжение сети и ток нагрузки минимальны:

=	m i n '	=	A i min ~ ^\\N	^nR
=		=

Помимо изменений среднего значения напряжения питаю-' щего выпрямителя, следует учитывать напряжение пульсаций. Следовательно, мгновенное значение напряжения на энергети ческом входе стабилизатора равно

		м„1 = £/„i +		У ^ m K cos			+ фк)
Схема для определения				режимов		исполнительного транзи
стора	показана	на	рис. I I I . I , а,		где	использованы		следующие
обозначения:
	£ B I , RM — напряжение				холостого хода и внутреннее
			сопротивление выпрямителя;
		Umi — амплитуда основной гармоники пульсаций;
/лэ=^дэ1+/дз2+		• • • — ток,		потребляемый резисторами /?Э1 и R&;
		/ с к	— ток,	потребляемый			делителем	обратной
			связи	и задающим			стабилитроном.
На	рис. I I I . 1,6		показана взаимосвязь				положения	рабочих то

чек на внешних характеристиках выпрямителя и выходных ха

рактеристиках	Тв.	строятся в системе	координат
Внешние характеристики
UBi — /щ при	иСтйх(т — m'),	UCm\n(n — «')» а	также	при
^ C J V [N — N').	Волнистые линии условно изображают			раз

мах изменений мгновенного значения выпрямленного напряже ния за счет пульсаций. Семейство выходных характеристик по

строено в системе координат			Oi — UK3;	О — /э , причем точка Oi
имеет абсциссу UBN		и ординату Iкъ =		I	1
Токи эмиттера при максимальной и					минимальной	нагрузке
равны	/ 3 m a x = / n N +	/ c s ; h m i n = / r i т ш + ^ с х " ,			соответственно		токи
Нагружающие выпрямитель:			/в1тах=Л)тах + /лэ; /в1т1п = / а т т +
+1нз-	Точки I , I I , I I I и IV соответствуют				названным выше		пре
дельным режимам.
Заштрихованная		область	указывает		совокупность	возмож

ных положений рабочей точки Т и при любых комбинациях зна чений тока нагрузки и напряжения сети в пределах, оговорен ных техническим заданием.

Рис. II 1.1

Работоспособность					исполнительного транзистора сохраняется
лишь в том случае, если						выполнены следующие условия:
1)	Минимальное				мгновенное напряжение £/к э в режиме I
больше		напряжения			насыщения:			UK3\ = с/ к э	i — t\(Ja\ i >	£/„а с ,
где Sj — коэффициент пульсаций								в режиме	I ; с целью запаса
£ / к э 1	должно		быть выбрано из				расчета
				^	=	^ , 0	+ ^ 0	, 1 + ^ 1 ,		(21)
где AU[х0,5			В	для	германиевых и 1,0—1,5В для кремниевых
триодов		(больший запас снижает						к. п. д. и повышает мощность
рассеяния на			Т п ) .				теплоотводящего радиатора			обес
2)	Размеры			и конструкция

печивают установившуюся температуру р-п перехода Тп, не превышающую допустимую, при максимальной температуре

окружающей среды	Oomax и	мощности рассеяния		в режиме I I :
•^к max= ^кН = ЦгаН (^э max ~		Азп) ~	^кэ11 4 max	^пр^к дон (22)
3) Максимальное	напряжение UKam		в режиме	I I I не превы

шает допустимого по соображениям электрической прочности и надежности:

	"кэШ =	ЦсэШ + £	Ш ^ в 1 Ш ~ ^ о 1 max ~ ^mV ^ Ц;э доп " V			(2 3)
В	(2) п	(3) /Снр и	KBV—	коэффициенты нагрузки	по	мощно
сти н напряжению, выбираемые из условий надежности						(обычно
/С„ р ^0,8;		tf„v«0,6—0,7).		что выбор расчетного	напряжения
Из	сказанного следует,

выпрямителя должен быть согласован с заданным диапазоном

изменений	напряжения			сети, тока нагрузки и требованием			(21),
гарантирующим положение рабочей точки I вне зоны насыщения
на характеристиках			Т„. Напряжение на выходе выпрямителя
при номинальном режиме
	^ B W =		^alN	~~ ^ в / в ! max	^	^</э max	(^4)
Величины	/ с х ,	I R 3 ,	RBl	выбираются	ориентировочно. Обычно
/ с х » ( Ю - 3 0 )		мА;.	7	^ , » (20-5-40) лА;		Я в 1 « (0,2-5-0,5)	RuN

Исходя из равенств (1) и (4), а также полагая, что коэффи

циент пульсации в режимах			I , I I и при номинальном напряже
нии сети одинаков (s, = гп		=	е^),	получим	условие для выбора
номинального напряжения		холостого хода			выпрямителя:
Е	= - L		1	£ ДГ	^ ' B I / V ^ B !	(25).
C B 1 / V
	А П

Оценка возмущении, обусловленных влиянием температуры на характеристики транзистора, является довольно сложной за

дачей. Температура	исполнительного транзистора				определяется
как температурой	окружающей	среды 0о, так		и	температурой
перегрева А0П , которая при установившемся			тепловом режиме
зависит от мощности рассеяния на транзисторе				Рк.		расчетом,
Теплоотводящий	радиатор выбирают с		таким
чтобы при наихудшем тепловом		режиме	Рк	=	Рки,	Q0 = 6Q M A X

температура р-п перехода была на 10 — 20% меньше предельнодопустимой для данного типа транзистора, т. е.

б	= 6 П	+ Д б „ < ( 0 , 8 4 - 0 , 9 ) 0
п т а х	0 max	1	II ^ > v " i w • ^i^i	п доп

Минимальная температура будет при Qomm и минимальной мощ ности рассеяния на коллекторе (режим IV):

п min 0 min 1 IV

С запасом можно принять, что 0mm~0omin.

На рис. III.2, а показаны два семейства выходных характе ристик транзистора, отвечающих предельным температурам 8щах и 0mm. Там же нанесена область рабочих режимов I , I I , I I I и IV. Нетрудно видеть, что совокупность рабочих значений то ков базы при Вптах и 0п mm существенно отличается.

Более наглядно влияние колебаний температуры на тре буемый диапазон изменения тока базы можно оценить по се мейству характеристик передачи тока / э = / ( / б ) , показанному на рис. III . 2, б. При этом разницей между статическими (IVK3~const)

и динамическими	(t7K 3 = var)		характеристиками			для	режимов I
и IV, а также I I	и I I I можно			пренебречь. Пределы			изменения
тока базы Ти, найденные		с	учетом изменения			температуры		от
0nmin ДО On max (А/б max шах),			ГОрЭЗДО больше, Чем -при НеИЗМвН-
ной температуре (Д/б/бгшп и		л и	ДАз.^тах)-
Отношение
„	А^б max	max т ,		'	^6 max max		/ о с \
а "	~ A/6 /em i n		и	л и а ° -	A/6 /flm a x			( 2 б )
характеризует требуемое увеличение					сигнала	управления		при

переходе от изотермического режима к работе в диапазоне тем ператур.

Характерно также, что при малых значениях тока / э mm/*с х и максимальной температуре 0omax исполнительный транзистор должен работать в области обратных смещений на эмиттерном переходе (ток базы изменяет направление).

Возможность работы при обратных направлениях тока базы обеспечивается соответствующимрасчетом сопротивления R32.

Порядок расчета

1. Ориентировочное значение максимальной мощности рас сеяния на исполнительном элементе:

а) в стабилизаторе с неизменным выходным напряжением:

Р'	п max	(Ц 1 Л , +	U^+bU,)		(1 +	V ) ^	_	{ / ш + / с х ) ,


где / С Х = 0,02^0,05Л,			Д £/, = 0,54-1,55;					напряжением:
б)	в стабилизаторе с регулируемым выходным
Р'		( ^ , m a x + ^ „ a c +		^	) ( l	+ ^ -и..
2.	Число транзисторов			Ги , включенных			параллельно:
					Р'
				« и	—5	,

"к доп где Л<доп — допустимая мощность рассеяния на один транзи

стор с учетом теплоотводящего радиатора, выби раемая ориентировочно по табл. I l l - 1 .

						Таблица		1JI-1
Тип	П213	П216		ГТ701		П702		КТ802
Тип	П 2 Н	П217		ГТ701		П702		КТ802
'и	ГТ905	•П701		П210		KT805		KT803
'и	KT801	KT807		ГТ806		KT902		КТ808
Рк доп	3—6	6-8	10—12			1.2—18	18—25
3. Сопротивления R0 в цепн эмиттера Гп , улучшающие рав
номерность распределения тока				(включаются,				если / г „ > 1 ) ;
		Р _	А£/„;г„		>
		Ко — —т			>
где Д £ / 0 = 0 , 5 4 - 1 , 5 В.
4. Выходные	характеристики			выбранного			Г п	в схеме ОК

строятся на основе характеристик, приведенных в справочниках

для схемы ОЭ, исходя из	соотношения	h = IK + h = f ((7„э) при
разных /б = const.	h—liU™)
5. На характеристиках	h—liU™)	область' использования

транзисторов Гц по току определяется по значениям / э max и 13 тт-

/ sm«x=-^-(/ .iAr + / cx)		( Л И Н И Я	*> П	> Р И С - I I L H i
min	-^ ('/ н - . - + / е 0	(ЛИНИЯ	I I I ,	IV, РИС. I I I . 1).
				65-

6. Уточняется

UMC

при / э т а х ;

выбирается положение

рабо

чей точки / с учетом того, что не должны

насыщаться Тп,

ТС2,То\:

и «л >

u i + uil 4-

l,UNUnN

-f-At/,

пли

7. Минимальное

напряжение

выпрямителя при

/ н = / в т а Х :

3 )

^ o l

min

^ « 1 +

^ с / э max

( П Р И

^ „yv =

« m s t ) ;

б)

и л т 1 п

= */„ т а х + £/к э 1

+ / ? / э т а х

(при

и ш у л к

> £/„ >

(7„ т 1 п ) .

8. Напряжение холостого хода выпрямителя при номнналь-.

ном напряжении

сети:

^ в Ш ~

( ^ в 1 min ~ Ь ^в1 m a x ^ B l ) >

где

/ B I

max^Bi ~

(0Д5-ь0,5) £/H w — внутреннее падение

напряже

ния в выпрямителе; большая цифра в скобках отвечает низко

вольтным

10 В)

стабилизаторам

с мостовой

схемой вы

прямления,

меньшая

цифра—стабилизаторам

напряжением

t/ H jv^3 0

В при двух- и трехфазных

схемах выпрямления.

По координатам

/ э т а х ; UKAI

и О; £/,«, I + IB\NRB\

на семей

стве выходных характеристик I3=f{UK3)

наносится

положение

приведенной

к току

/ э

внешней

характеристики

выпрямителя

(линия п-я', рис. 111.1,6).

10. Находится положение приведенной внешней характери

стики

при Uc = Ucmax

путем смещения линии п-п'

параллельно

самой себе на величину

A £ B t m a x

(a m

— и я

) £ , ш

в сторону

боль

ших

напряжений

на

коллекторе

(линия

m-m',

рис. I I I . 1,6).

Отмечаются предельные положения рабочих точек

I , I I , I I I , IV

и область возможных режимов Тп, показанная

штриховкой.

Полезно также указать размах пульсаций в режимах

I и I I .

В случае применения исполнительного элемента с шунтом

область

использования

характеристик

уточняется

следующим

•образом. Минимально

допустимое

сопротивление

шунта

равно

' Rm = —r—кэШ

,— "•

Приведенное

одному транзистору

сопро-

'и min '

^сх

Цш

тивление

шунта

^ ' ш = "п^ш- Линия

наносится на

семействе

выходных характеристик и определяется положение новых пре дельных рабочих точек Г, I I ' , I I I ' , IV', согласно рис. I I I . 3. Ток исполнительного транзистора, по которому рассчитывается

• мощность потерь, 1Э т а х = /эП — /„m i n + /сх-

•66

11. В стабилизаторах с регулируемым выходным напряже нием определяется дополнительное повышение напряжения на^

коллекторе Тп	(при Un=Unmm)	путем добавочного	смещения
линии пг-пг	в сторону больших напряжений на		величину

ДС/р=£/птах — Unmln (рИС. III.4).

Рис. III.3

12. Уточняется мощность рассеяния на Тп: а) в стабилизаторе с UBN — const

max =	А> m a x ^ i o l l =	(^нЛ' + ^ с х )	^'кэ11	=
= -k ^ +	( « А » -	UN ~ » / B 1	max ~	А ^ о ) !

б)

Б схеме с шунтом

шах — / э

т а . \ £ / кэН ~

f/эП

" Ai min ' ~

] UК9\\1

"и

в)

в стабилизаторе

с t7n =var

max — A

ma\UкэП

— "ТГ~ [l\\N

~Ь / с х ) ( a m £ o I / V

£ A i m i n

'Ml

max -

Д ^ о )

13. Требуемая

поверхность

охлаждения

теплоотводящего

радиатора для одного транзистора с мощностью потерь

Рктах:

£ ^

(1,1 Ч-

1,2)

Я к

max

„2

А [^иО^пдоп

"о m a x - m a x (-^Т-пк + - ^ Т - к р ) ]

где

А«0,75-10~3

— коэффициент

теплоотдачи

для

черне

ных

анодированием

радиаторов

из

алюминия;

бпдоп — допустимая

температура

р-п

пере

хода TV,

Go max—максимальная температура

окружа

ющей среды;

К 9 = 0,8 — 0,9 — коэффициент

нагрузки

по

нагреву

исходя

из требований

надежности;

- пк — тепловое

сопротивление

переход —

корпус;

RT-кр

— тепловое

сопротивление

корпус —ра

диатор.

Величина теплового

сопротивления

корпус — радиатор

зави

сит

от

площади

соприкосновения

(размеров транзистора),

чи

стоты

обработки

поверхности

соприкосновения

радиатора,

давления и способа осуществления контакта между транзисто ром и радиатором.


При осуществлении контакта через слой масла		(трансфор
маторного) или тонкую свинцовую фольгу тепловой		контакт по
лучается лучшим, чем при непосредственном	соприкосновении
металлических поверхностей (^т - к р снижается	в 1,5—2 раза);

если же контакт осуществляется через тонкую изолирующую

прокладку из слюды (0,05—0,1) или			лавсана,	то RT-KP	возра
стает в 2—3	раза.
Параметры транзисторов		для	теплового	расчета	даны
в табл. Ш-2,	где R r - i < p указаны для		случая непосредственного
контакта без	применения масла	или	изолирующих прокладок.

Таблица П1-2

Тип		0	#Т - пк	Ят-к-р	Тип		"п доп	°С1Вт	# Т - к р
Т С ТII		плоп	#Т - пк	°С/Вт	Г	Г	"п доп		# Т - к р
Т С ТII		плоп	°С/Вг	°С/Вт	Г	Г	°С		°С/Вт-
		-с			С	II
ГТ403		85	12—15	5	КТ801		150	20	2
П605,	606	85	15	1—2	П701		150	10	1—1,5
ГТ905		85	9	1—2	КТ807		120	5	1-1,5
Л213, П214		85	3,5—4	1—2	КТ805		150	3,33	0,3—0,5
П216, П217		85	2,0	0,8—1,5	КТ902, 903		120	3,33	0,3—0,5
П210		70	1,0	0,3—0,5	П702		150	2,5	0,3—0,5
ГТ806		85	2,0	0,3—0,5	КТ802		150	2,5	0,3—0,5
ГТ701		85	1,2	0,3 - 0,5	КТ803, 808		150	1,7	0,3—0,5
14. Конструктивные				параметры радиатора.				Теплоотводящие

радиаторы могут быть пластинчатые, ребристые и штырьковые

(игольчатые).				Пластинчатый радиатор						имеет толщину 3—4 мм
и	размеры			сторон			L =	H=40—		I
160	мм. - Плоскость					радиатора в
конструкции устройства								распола
гается		вертикально;					поверхность
охлаждения				(с	обеих			сторон):
S = 2L# - 10 - 2				см2 (L и Я в мм).
	Радиатор,			оребренный с од						1
ной	стороны,			имеет		толщину не
сущей		стенки		Г = 6—10				мм, вы
соту # = 60—180 мм, длину L =
= 60—180 мм. Высота							ребер /гр =		Г
= 15—25 мм, толщина							ребер tv =
= 2—3		мм,		расстояние				между		о)
ребрами			/ = 8—10			мм		(рис.
I I I . 5 ,		а).
Поверхность					охлаждения
		S = 2LH{\			+			X

X10 " см2 (L, И, tp, hp, l в мм)

Радиатор с двухсторонними ребрами (рис. I I I . 5, б) имеет по верхность охлаждения

2/гп	А - 2 2	т и ш	и
S = 2LH[\ + tn + l	10 СМ	Рис.	II 1.5
		Рис.	II 1.5

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 67 / 117 8 9 10 11 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ