Файл: Федосеев П.Г. Основы проектирования транзисторных стабилизаторов напряжения учеб. пособие для студентов специальности 0615 Звукотехника.pdf

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

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

"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,

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

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

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

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

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

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

с

напряжением

t/ H jv^3 0

В при двух- и трехфазных

схемах выпрямления.

9.

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

к

одному транзистору

сопро-

'и min '

^сх

Цш

тивление

шунта

^ ' ш = "п^ш- Линия

наносится на

семействе

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

г

„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;

-

RT

- 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,

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);

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.