Иванов-Циганов А.И. - Электротехнические устройства радиосистем (1979) (563351), страница 42
Текст из файла (страница 42)
) (!0 8) где Г„, Г„Г,— температуры перехода, корпуса и среды, а Як, „, Я, „,. — тепловые сопротивления корпус — среда, корпус— радиатор и радиатор †сре. Обгцее тепловое сопротивление переход †сре й,, =17, „„!7„,(77, к,+Р„,)гу„,+й„„+Л, „,).
(10.0) Сопротивление корпус — радиатор может быть сделано достаточно малым с помощью прокладок из легко сминаемого металла или специальных теплопроводящих смазок. Сопротивление радиатор — среда определяется площадью радиатора 5, состоя- — — Р. нием поверхности радиатора и циркуля- г сгсс, ю' лсис Рк цией воздуха около него: Р„ , = 17й,~. (!0.!0) В спокойном воздухе при нормальном давлении для черного ребристого радиатора из алюминия коэффициент теплоотдачи й, равен 0,8.10 ' Вт/см«, При большой поверхности радиатора Р,р, мало, и, поскольку сс...
) Р,„.р, общее тепловое сопротивление 'тт 'тт.и,к+ Ст.«.р+~тт.р,ст (! 0.11) а температура перехода транзистора !и Г, + Р, (Р, „„. + СГ,, + Я, р,). (10. 12) Включение нескольких транзисторов параллельно приводит к пропорциональному уменьшению сопротивлений переход — корпус и кор. пус — радиатор, что может существенно облегчить тепловой режим. Часто оказывается целесообразным применение большего числа транзисторов для уменьшения поверхности радиатора. Наиболее напряженным является тепловой режим транзисторов силовой цепи, поэтому именно там и примеиякп параллельное включение транзисторов. Выбор поверхности радиатора производится так, чтобы температура перехода не превышала допустимую при максимально возлюжной температуре среды и мощности, рассеиваемой на коллекторном переходе. Анализ рассмотренной схемы теплоотдачи дает возможность не только определить допустимую мощность рассеивания транзистора, по и позволяет установить связь между параметрами транзистора для постоянного и переменного тока.
7 А. И. Исс и в-Цки ии !зз 1к /кз /кг /кг /аг а) Рис. 10.7 Коэффициент усиле~ия по току в схеме с общим эмнттером Ьм, = = 8 равен отношению приращений коллекторного и базового токов: Р = (/зз /м)/(/зз /зх). (10.13) Далее определим наклон выходной характеристики транзистора в рабочей точке ((/и.з, 1„), который для моделирующей схемы равен Л/,/Л(/„= д„+ (! + 8) д„з. (10.14) Поскольку влияние проводимости обратной связи — дзз сказываегся на смещении входной характеристики под действием напряжения (/„, а нз приводимых в справочниках двух входных характеристик для (/„, =- 0 н (/и, = (/„з это смещение определить нельзя, то найти пз суммы (10.14) каждое слагаемое следует по результатам каких- либо других измерений, а ие входным характеристикам.
Часто полагают (10.15) д„= (З вЂ”: 80) д„,. Входную проводимость транзистора, равную для моделирующей схемы Йии !/(КЗ ! !/Ыз) (10.16) Расчет величин элементов моделирующей схемы для переменного тока проводится на основе характеристик транзпсзора и его паспортных данных. Приведем этот расчет, основываясь на входных и выходных характеристиках транзистора, вкл1оченного по схеме с общим эмиттером (рис.
10.7). Определим значения параметров схеме замещения транзистора, рабочая точка которого занимает положение А на рис. 10.7, б. Этой точке соответствует ток коллектора /и„ток базы /зз и напряжение коллектор — эмиттер (/„з, Начнем с коэффициента усиления транзистора по току й.„, = 8. Для этого найдем значения тока коллектора 1„и 1з„соответствую1цне напряжению на коллекторе (/з„, и токам базы /з, н /зз, Величина одного из нах (/зз) больше значения исходного тока /пи а другого (1„) меньше.
можно определить по наклону входной характеристики (рис. !0.7, а) в рабочей точке. Значение сопротивления кз можно найти либо по приведенному в справочнике произведению кзС„, либо по наклону входной характеристики при большом напряжении (/и, и большом токе базы, нбо в этом случае кз ,'Э. 1/дз. Проводя касательную к входной характеристике, соответствующей (/„„ находим (10.17) г, = Ь(/,„/1,„, где И/и„— отрезок оси входных напряжений, являющийся проекцией отрезка касательной.
Таким образом, нами определены все элементы низкочастотной моделирующей схемы. Для превращения схемы в высокочастотную ее следует дополнить емкостями С„з и С,. Значение емкости С,з дается в паспорте на транзистор, а емкости С, определяется по величине предельной частоты усиления по току /„ также приводимой в паспорте: / С, = ~д,/(2п/,) = 1,/(2п28/,), (10.
18) 195 где 1, берется в миллиамперах. Параметры эквивалентной схемы транзистора на постоянном токе можно рассчитать по их значениям Рис. 10.а на переменном токе. Практически таких расчетов не проводят. Связано это с тем, что разброс значений параметров у различных экземпляров транзисторов весьма велик и перекрывает температурные изменения этих параметров.
Запасы, закладываемые при проектировании в стабилизатор, обеспечивают его успешную работу как с хорошими, так и плохими транзисторами. В связи с тем что температурные изменения параметров транзистора меньше их изменений из-за разброса, они не оказывают существенного влияния на показатели стабилизатора. Однако при расчете усилителей стабилизаторов необходимо учитывать влияние неуправляемого тока коллекторного перехода /„ и тепловое смешение входных характеристик транзистора, называемое температурным дрейфом.
Этн факторы приводят к температурным изменениям выходного напряжения. В эквивалентной схеме это учитывают путем включения двух зависящих от температуры генераторов: генератора тока /,„и генератора напряжения Ь(/з, (рис, 10.8). Соответствующая методика приводится в курсе усилительных устройств (!П, Рассмотренную схему замещения биполярного транзистора используют не только для описания поведения одного транзистора, но и для характеристики более сложных схем, содержащих несколько транзисторов.
В этом случае схему можно преобразовывать к виду, показанному на рис. !0.5 или !0.8. Элементы преобразованной схемы и являются элементами транзистора, заменяющего всю сложную схему. Приведем пример такого преобразования. Для увеличения тока, отдаваемого стабилизатором в нагрузку, применяют параллельное соединение нескольких транзисторов в силовой цепи. Однако при задан- пых напряжениях эмиттер — коллектор и эмпттер — база токи транзисторов даже одной партии имеют значительные отклонения от средних значений. Для уменьшения влияния разброса характеристик параллельно вкл!оченных транзисторов на равномерность распределения общего тока нагрузки приходится применять дк1 г а л/ специальные меры. Самым распространенным способом выравнивания токов транзисторов является включение симметрирующих резисторов в эл!иттера ную или базовую цепь каждого транзистора.
ЭЭ Более равномерное распределение получается при включении резисторов Рис. 10.9 в эмиттерную цепь (рис. 10.9). Поскольку подстройка сопротивлений симметрирующих резисторов весьма неудобна, целесообразно включать одинаковые резисторы в эмиттер каждого транзистора, и сопротивление их выбирать таким, чтобы обеспечить неравномерность распределения (разброс) коллекторных токов не хуже некоторой заданной величины. Такой способ связан с ухудшением усилительных свойств даже самых плохих из стоящих в схеме транЗИСТОров, НО В СИЛУ Проето- дкб 1д и(/а»=п/1 , я71 ты он получил широкое дбб дкб распространение.
! Сначала сведем один из транзисторов со своим 1б а/ симметрнрующим резистоа Ю ром к эквивалентному тран- Рис. 10.10 зистору. Для этого в его эквивалентной схеме с сопротивлением Р, (рис. 10.10, а) выделим вспомогательный четырехполюсник, включающий в себя элементы д„»ЛЭ„Р/! И дк,; д-ПаРаь!ЕтРЫ ЭТОГО ЧЕтЫРЕХПОЛЮСНИКа ПОЛУЧаются равными: К! дкэ Э иа !э' К !+/!«Я«в ~' !+/! (й +М»+д ) ' /спика !+Йс (да+Ма+дав) * (3 /сакка Ум = йэ ! 1 /» (к + (3а + д„) ' 1+/ссиэ и" !+/! (д +((д +и ) (10.
19) 1ЭВ Составив по найденным у-параметрам вспомогательного четырехполюсника моделирующую П-образную схему и включив ее на место этого четырехполюсника, получим схему рис. 10.10, б, которая соот- ветствует основной схеме транзистора рис. 10.5. Элементы схемы полу.
чаются следующими; Яэ дв/[1+(!+ и) йсв/с«1 Ьскб /Ссйскэйсв/[1+(! + Р)дэ/лс1 6 =6; д'.,=дк,/[!+(1+6) Я,й,). (!0.20) Таким образом, эквивалентный транзистор имеет моделирующую схему в виде рис. !0.6 с элементами 1бэ Гб Квв Кэ Рв Р Ккбэ як«+Яка а!к*в Ккэ. (!0.2!) Далее объединим п параллельно включенных транзисторов в один.
При этом учтем, что включение симметрирующих резисторов превращает каждый из и параллельных транзисторов в мало отличающийся от других. Поэтому люжно считать все и транзисторов одинаковыми, что упростит выкладки и результат станет очевидным. Дав элементам эквивалентной схемы, заменяющей п транзисторов, индекс «п», получим 1'бп = гбэ/П двп = йэп Рп = Р йкбп = якб»П йскэп = якв»П (10 22) Найдем теперь соотношения, определяющие величины сопротивлений симметрирующих резисторов при заданном разбросе коллекторных токов нескольких параллельно включенных транзисторов. Приращение напряжения (/,б (см.
рис. 10.9) в общем случае неодинаково открывает транзисторы Т, и Т,. Прирост общего тока Л/ распределится между ними неравномерно. Перегрузка одного из транзисторов возможна при максимальном приросте /л/. Поэтому полагаем, что транзисторы открываются напряжением Л(/„ полностью и через них протекает весь ток нагрузки /„, т. е. «3/ =.
/„. Если пренебречь проводимостями д„б, и д„„которые мало влияют на результат, то для !хго транзистора будем иметь: /э! (! + !3!) /б! 1~(/эб (! + Р)/[гб+ (! + Р!) !лс+ 1/йэ!1. (10.23) Так как входящая в это выражение проводимость и, зависит от тока эмиттера, а именно и,! ж (! + р)26//,! то оно определяет /,, в неявной форме. Преобразовав (10.23), получим /м=(1+~~)(/3(/, — 26)/[г +(1+(3)/«,1. (10.24) Для тока коллектора в соответствии с этим ил!еем /.! = ~! (Ь(/вб — 26)/[гб+ (1+ (3!) йс). (10.25) Транзистор с большим значением (3 будет иметь большой ток, а транзистор с наименьшим р — минимальный. Отношение максимального коллекторного тока к минимальному на основе (10.25) получится как /кисах исаак б+( +((пс!п) с /кпэ!и (3пэ!и кб+( +(3пэах) с (10.26) При /с, = 0 разброс коллекторных токов равен разброеу коэффициентов Р, т. е.
велик. При /с, — со разброс коллекторных токов равен 1В7 разбросу коэффициентов бе = й/(1 + [)), т. е. значительно меньше. Таким образом, данная схема симметрирования не может обеспечить раэброеа ТОКОВ МЕНЬШЕ птах/Сбпяп. Задавшись разбросом токов коллекторов, меньшим й ах/~ ы и большим ех,х/сб ы, можно найти величину сопротивления симметрирующего резистора, обеспечивающего этот разброс: б Яэпвх([)ппп ее»ах капах( капп (10.27) й 10.3. Расчет дифференциальных показателей линейных стабилизаторов Поскольку для небольших приращений напряжений и гоков транзистор можно заменить линейной эквивалентной схемой, расчет дифференциальных показателей стабилизаторов сводится к расчету соотношений токов и напряжений в линейной цепи.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
