Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Лекции по курсу УГиФС / 9_1_Оптим_режимы АЭ.ppt
Скачиваний:
83
Добавлен:
12.03.2015
Размер:
658.43 Кб
Скачать

Оптимальные режимы АЭ

Критерии оптимизации

Задача проектирования ГВВ – оптимально выбрать АЭ и его режим исходя из заданных ТЗ fРАБ, мощности в фидере РФ и вида модуляции.

Критерии оптимальности – экономические и эксплуатационные показатели. Нужно выбрать:

-наиболее дешевый АЭ (без значительного запаса по РНОМ и fМАКС, т.к. стоимость АЭ увеличивается с ростом fМАКС и PНОМ);

-оптимальный режим АЭ по критерию максимума мощности Р~ в нагрузке.

Оптимизация производится с учетом ограничений по максимально допустимым параметрам АЭ (по напряжениям, токам, рассеиваемой мощности и др.) и ограничений ТЗ (питающие напряжения, рабочая температура и т. д.).

Если АЭ имеет запас по мощности, то оптимизируется режим АЭ так, чтобы при заданной мощности РФ иметь максимальный КПД.

Важно оценить критичность оптимального режима при изменении нагрузки, питающих напряжений и окружающих условий (температуры, влажности и т. д.) и

найти пути ослабления их влияния на работу ГВВ.

1

Выбор режима АЭ в УМ

Пусть задан АЭ и напряжение его питания ЕП. Нужно выбрать режим АЭ и нагрузку ZН, чтобы получить максимальные выходную мощность Р1, КПД и коэффициент КР. Пусть амплитуда напряжения возбуждения UВХ и смещение ЕС заданы так, что амплитуда тока IВЫХm= IДОПМАХ для данного АЭ.

Для максимизации Р1 целесообразно делать нагрузку активной: ZН=RН.

При этом Н = 0 и Р1=0.5 UН IВЫХ1 (1)

Рассмотрим, как будут меняться гармоники тока и энергетические показатели АЭ, включенного по схеме ОЭ, ОК, ОИ при изменении амплитуды UН (RН = var).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПНР

 

 

КР ННР

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Im(0)

 

 

 

 

 

iA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Критическая линия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 UВХmax

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Im(3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 КР

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

1 2 3 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

90

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Динамические

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КР

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

характеристики

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

eA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

EП

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Uн2

 

 

 

 

н1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Uн4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Uн3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Uнi RНi

Uн3= UНКР

2

При малых UН режим АЭ ННР и импульс тока почти не меняется, пока UН<UНКР. Поэтому в области UН<UНКР увеличение UН незначительно уменьшает IВЫХ1 и IВЫХ0 (рис. 1, а).

При UН>UН КР режим АЭ ПНР. В импульсе тока

появляется провал, который увеличивается с ростом UН и приводит к быстрому уменьшению IВЫХ1 и IВЫХ0.

IВХ1 незначительно увеличивается с ростом UН в ННР и резко растет в ПНР .

Мощность Р1 максимальна при UН близком к UНКР. В HНP Р1 растет пропорционально UН, а в

ПНР убывает, так как с ростом UН кривая IВЫХ1(UН) спадает круто.

Поскольку ЕП=const и UВХ=const, потребляемая

мощность Р0=ЕПIВЫХ0 изменяется как IВЫХ0, а зависимость PВХ1(UН) подобна зависимости IВХ1(UН).

IВЫХ1

IВЫХ0

IВХ1

Р1 Р0

РВХ

ННР КР ПНР

IВЫХ1

IВЫХ0

IВХ1

 

 

 

 

а)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

UH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

UH

 

КР

 

 

 

 

 

E

 

 

 

 

 

П

ННР КР ПНР

Р0

Р1 б)

РВХ

UH

UH КР EП

Рис. 1

3

Э

 

 

ННР

КР

 

ПНР

 

 

 

КПД Э имеет тупой максимум в ПНР (рис. 2, а) и в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

точке максимума мало отличается от значения ЭКР в КР.

 

 

 

 

 

 

 

 

а)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

UH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КР

 

 

UH КР

EП

 

 

 

 

 

 

 

 

Коэффициент усиления по мощности КР, как

 

 

 

 

 

 

 

б)

 

 

 

 

 

 

 

следует из графиков для P1 и PВХ1, имеет острый

 

 

 

 

 

 

 

максимум вблизи КР (рис. 2, б), т.к. в ПНР падает P1 и

 

 

 

 

 

 

 

UH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

растет PВХ1.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2

UH

 

КР

E

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П

 

 

 

 

 

 

 

Вывод: критический режим АЭ в усилителе мощности оптимален, поскольку в нем близки к максимумам и полезная мощность P1, и КПД Э, и коэффициент усиления

по мощности КР.

Режимы ННР, ПНР используются при дополнительных требованиях к каскаду: обеспечение амплитудной модуляции, малость искажения модуляции или подавление ее.

Однако и в этих случаях для оценки возможностей АЭ определяют колебательную мощность P~, при которой не превышаются IДОПМАХ, UДОПМАХ, PДОПМАХ. 4

Выбор АЭ для УМ

Как выбрать АЭ для УМ (для работы в КР)?

Задано: ВХ и РФ (в фидере). Нужно выбрать АЭ. Например, БТ. Из справочных данных известны: UКЭ мах, IК мах, PК мах, UЭБ мах , ГР.

С увеличением частоты падает КР. Нужно иметь, как минимум, КР 2...3.ГР – максимальная частота, при которой БТ можно использовать как УМ. Пусть задано напряжение питания коллектора ЕП.

UН КР = ЕП - UКЭ МIN КР

=КmЕП - IКm/ SКР= ЕП (1- IКm

/ SКР ЕП)

Амплитуда импульса тока в КР

I

определится из формулы:

Амплитуда тока IК1 = 1( ) IКm

IК1

UН КР

Номинальная мощность

 

P1=0.5 1( ) IКm ЕП (1- IКm / SКР ЕП)

P1 оцениваем при =90 , 1( )=0,5, тогда

 

(2)

(3)

(4)

P1=0.25IКm ЕП - 0.25(IКm)2/ SКР

IК

 

 

 

IКm

 

 

Зависимость Р1(IКm) есть парабола с

 

 

ДХ

экстремумом в точке А при IКm=0.5 SКР ЕП.

 

UН КР

 

 

 

 

Е

dP1/dIkm=0.25ЕП - 0.5IКm / SКР= 0

0

 

UКЭ МIN КР

5

 

 

ЕП

Реальный транзистор не может отдать такую мощность

Р1 |IКm=0.5 SКР ЕП| = 0,125 1SKPEП2,

т. к. обычно максимально допустимый ток коллектора IКmахДОП << 0,5SKPEП . Подставив в (4) вместо IКм значение IКmахДОП найдем предельное значение Р1,

ограниченное полным использованием транзистора по току (см. рис.):

Р1[IКmах]=0,5 IКmах 1( )EП(1– IКmах/SКРEП)

 

 

 

 

 

 

(4’)

P1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.125α S

E 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

KP

 

 

П

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

IКm=0.5 SКР ЕП

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р1[IКmах]

 

 

 

IКm

 

 

 

 

 

SКР EП

IК

 

max

0,25

0.5

 

 

SКР EП

Очевидно, что Р1[IКmах] максимальна при наибольшем допустимом значении ЕП.6

PI, P0, PP

0.125α1SKPEП2

A

*[Р1] UЭБmax

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P1

 

 

 

Рис. 3. Определение максимальной

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

полезной мощности P1 БТ по

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[Р1]IKmax

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

предельно допустимым параметрам

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IKm

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S E

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

kpП

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IKm

 

 

IK

 

m

UЭБmдоп

0.5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

E

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SКР EП

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

kpП

 

 

 

 

 

 

 

Амплитуда тока IКm ограничена также максимально допустимым обратным

напряжением эмиттер – база UЭБmах.

 

 

 

 

 

 

I

Кm

UЭБmах~S

E +U

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЭБmах

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Такому току соответствует своя предельная мощность, ограниченная

напряжением UЭБmax и также определяемая из (4)

P1=0.5 1IКmЕП (1- IКm / SКРЕП)

 

Выходная мощность Р

1

ограничена еще и максимально допустимой мощностью

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

рассеяния на коллекторе PКmах. РРАС= Р0 Р1 PКmах.

Выразим мощности Р0 и Р1 через IКm, тогда

РРАС= 0( )IКm EП

0,5 1( )IКm EП(1–IКm/SКРEП)

На рис. показано, как по допустимой рассеиваемой мощности PКmах найти

предельное значение Р1 PКmах.

 

 

Используя э=PN/ P0

и

 

Э=1- PРАС/ P0,

можно записать

РРАС=(1/ Э–1)Р1 0,5Р1 ,

для среднего значения КПД Э 0,65...0,70.

PI, P0, PP

 

 

 

 

0.125α1SKPEП2

 

 

 

 

 

 

 

 

P0

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

[Р1] UЭБmax

 

 

 

P1

 

 

 

 

 

 

 

 

*[Р1] PKmax

 

 

 

 

PPAC

 

 

 

 

 

 

 

[Р1] IKmax

 

 

 

 

 

IKm

PKmax

 

 

 

 

 

S E

 

 

 

 

 

 

kpП

I

Km

 

I

U

 

0.5

 

 

 

K mЭБm

 

S

E

 

 

SКР EП

 

 

kpП

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

В некоторых случаях PКmах не указывается, а приводится максимальная рабочая температура коллекторного перехода tоПmax и тепловое сопротивление переход–среда

RПС [град/Вт] при заданных условиях теплоотвода.

Если известна температура окружающей среды tоС, то допустимая величина

PКmах находится по формуле

РК max=( tоП maxtоС) / RПС.

Тепловой режим транзистора зависит также от мощности потерь в базе РВХ РАС. Обычно она мала, и ее следует учитывать при работе на частотах, близких к частотеГР, когда КР падает до нескольких единиц и РВХ соизмерима c Р1.

Максимальная полезная отдаваемая мощность транзистора [Р1] max при заданных

ЕП и равна наименьшей из трех найденных величин:

[Р1] max=min{[Р1] IКmах, [Р1] UЭбmах, [Р1] PКmах }.

(5)

9

Впримере, рассмотренном на рис., решающее ограничение на Р1 накладывается допустимым током [Р1] max=min [Р1] IКmах.

Вламповых УМ выбрать АЭ проще, поскольку в справочниках обычно приводится номинальная мощность лампы PНОМ.

Влампах, помимо ограничений на ток анода (максимальный IАmax или средний за период IА0), в справочниках даны допустимые мощности рассеяния на электродах

сеток PС10, PС20, причем в лампах с экранной сеткой самое жесткое ограничение связано с допустимой мощностью потерь на этой сетке.

Если заданная мощность не обеспечивается одним АЭ, то решают вопрос о количестве АЭ, подходящих по частоте и доступных по мощности. Заданная мощность обеспечивается суммированием мощностей нескольких АЭ с помощью специальных схем (параллельное включение, двухтактная схема, мостовая схема).

10

 

iK

 

 

iБ max

 

 

 

1,9

 

 

iБ при ωt =π/4

 

 

 

2,8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Участки ДХ

 

 

U

 

ЕП

 

UКЭmах

 

КЭМИН

 

 

 

 

 

0

1

2

3,7

4,6

5

UК

/ 2

 

3

 

ЕП+UН

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

3 / 2

 

 

 

 

6

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

8

 

UКm

=90°

9

UКm

 

t

 

 

 

 

 

 

Овыборе напряжения ЕП.

Втранзисторе должно выполняться условие ЕП+UНUКЭmахдоп.

Если =UН/ЕП 1, то, выбирая

ЕП=UКЭmах/2, можно сохранить запас по напряжению, равный UКЭминКР.

Такой запас полезен, т.к. по ТУ не следует использовать транзистор при предельном значении более чем одного параметра.

В справочниках приводятся две величины, характеризующие электропрочность коллекторного перехода.

Величина UКБmах определяется при разомкнутом эмиттере, а величина UКЭmах при разомкнутой базе. Обычно UКБmах > UКЭmах.

При расчете транзистора следует полагать ЕП=0,5UКБmах, если при максимуме

напряжения на коллекторе транзистор надежно закрыт (например, при <120°).

11