РЕЖИМ РАБОТЫ РЕЗИСТОРОВ И ТРАНЗИСТОРОВ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕЖИМА РАБОТЫ ЭРЭ
Определяется наихудший режим работы.
Необходимо определить ток через элемент, напряжение на нем и рассеиваемую мощность.
Рисунок 2.1 – Схематическое изображение резисторов с указанием номинальной мощности
Ниже приведены примеры расчета режимов для различных схем:
1) Делитель напряжения (если сопротивлением нагрузки можно пренебречь).
IR1,R2= , U2=R2* ,
P1=I2*R1=U1*R1/(R1+R2)2; P2=I2*R2
Если сопротивление нагрузки соизмеримо с сопротивлением делителя, оно включается параллельно R2 и учитывается R2||Rн.
2) Транзисторный каскад с ОЭ
IR1≈ ; UR1≈E; PP1=UR1*IR1= ;
UR2≈0.6B (переход база-эмиттер),
PR2=I2R1,R2*R2.
UR3=E, IR3= , PR3=UR3*IR3= ;
(считаем для случая, когда транзистор находится в состоянии насыщения).
На транзисторе VT1 максимальная мощность (без учета нагрузки) будет рассеиваться тогда, когда на нем будет падать половина напряжения E (т.е. ).
Действительно, рассеиваемая на транзисторе мощность
.
Эта мощность достигает максимума, когда
.
Тогда
и .
То, что это максимум подтверждается тем, что
.
Как известно, вторая производная в точке максимума отрицательна.
Следовательно
.
3) Каскад с ОЭ и резистором в цепи эмиттера
IR1,R2= , IR3,R4= .
Режим VT1 при R3+R4=1к, Е=10 В.
Pmax=
Таким образом, наихудший режим для транзистора, когда половина мощности рассеивается на транзисторе, а половина на резисторах.
Наихудший режим для резисторов, когда вся мощность рассеивается на них.
4) Двойной эмиттерный повторитель и нагрузка
IR1≈ , PR1=UR1*IR1= ;
IR2≈ , PR2=UR2*IR2= ;
I+R3= , PR3=UR3*IR3= ;
;
;
; .
5) Схема с источником тока и гасящим резистором
IR1= , IR2= , IR3=IR2.
Наихудший режим для транзистора VT1:
IVT1= , UVT1=E-UKC-UR3,
PVT1=IR2*(E-IR2*(R2+R3)).
Наихудший режим для транзистора VT2:
PVT2=IR2*(E-IR2*(R2+R3)).
В следующих ниже схемах будем определять только режим транзисторов.
Устройства с источником тока
6) Токовое зеркало в усилительном каскаде
Транзистор VT1
; (для кремниевых транзисторов)
Транзистор VT2
; Uэк мах =Е (когда VT3 в насыщении)
Транзистор VT3 без учета нагрузки имеет максимальную мощность рассеяния равную максимальной мощности рассеяния транзистора VT2.
|
Транзистор VT1
; UэбVT1 +UэбVT2 ≈ 1,2В ( для кремниевых
транзисторов)
Транзистор VT2
(для кремниевых транзисторов)
Uкэ = Е- 0,6В (при RH=0)
Максимальная мощность рассеивания
8) Источник тока со стабилитроном
(при RH=0)
9) Схема с составным транзистором и нагрузкой.
Rэкв= , Uэкв= .
Наихудший режим для транзистора VT1:
IVT1= , UVT1= .
Наихудший режим для транзистора VT2:
UVT2= , IVT2=
Для R1 I= ; Для R2 I= .
10) Двухтактный эмиттерный повторитель
В этом устройстве сквозного тока через транзисторы VT1 и VT2 не бывает, т.к. напряжение, открывающее один транзистор, запирает второй. Поэтому каждый транзистор работает только на нагрузку, и максимальная мощность, рассеиваемая на транзисторах VT1 и VT2 будет
PVT= .
11) Двухтактный повторитель на схемах Шиклаи
В этой схеме транзисторы VT3 и VT4 работают на нагрузку по очереди, как и в схеме рис.2.4, поэтому мощность, рассеиваемая этими транзисторами, будет
PVT3,4= .
Транзисторы VT1 и VT2 тоже работают по очереди, обеспечивая ток базы транзисторов VT3 и VT4.
|
Таким образом PVT1= , а PVT2= .
12) Параметрический стабилизатор с транзисторным усилителем тока (простой повторитель)
а) Рабочий режим.
В этом случае максимальная мощность, рассеиваемая на транзисторе, будет при максимальном напряжении сети (Ud max=1,1Ud ном) и максимальном токе нагрузки
(Iн max).
Pmax=(1,1Ud ном-Uвых)*Iн max.
б) Режим короткого замыкания.
При этом, если мощность выпрямителя намного превосходит мощность стабилизатора, то
РК3=1,1Udном* *h21 max,
где РК3 – мощность, рассеиваемая на транзисторе в режиме короткого замыкания;
Ud – номинальное напряжение выпрямителя;
R1 – сопротивление балластного резистора R1 (рис.1);
h21 max – максимальное усиление тока транзистора VT1 – берется по справочнику. Если же выпрямитель имеет мощность, согласованную со стабилизатором, то следует учесть выходное сопротивление выпрямителя. Тогда
РК3=0,5Ud* ,
где РК3 – максимальная мощность, которая может рассеиваться на транзисторе в режиме короткого замыкания;
Rвыпр – выходное сопротивление выпрямителя, включающее сопротивление обмотки трансформатора и диодов.
13) Параметрический стабилизатор с усилителем тока на составном транзисторе (схема Шиклаи)
а) Рабочий режим.
В этом случае максимальная рассеиваемая мощность на транзисторе VT1 будет
PVT1 max=(1,1Ud ном-Uвых)*Iнmax,
т.е. такая, как при простом повторителе.
Максимальная мощность на транзисторе VT2 будет определяться формулой:
PVT2 max=(1,1Ud max-Uвых)* ,
где: - в первых скобках содержится напряжение на переходе эмиттер-коллектор транзистора VT2 (без учета падения напряжения на переходе эмиттер-база транзистора VT1);
- во вторых скобках первая дробь равна току базы транзистора VT1, а вторая - току резистора R1; в сумме это равняется коллекторному току транзистора VT2.
б) Режим короткого замыкания.
Если мощность выпрямителя намного превосходит мощность стабилизатора, максимальная мощность, рассеиваемая на транзисторе
VT1, может достигать значения
PVT1 max=1,1Ud*( * h21 VT2 max- )* h21 VT1 max,
где - максимальный ток базы транзистора VT2;
* h21 VT2 max – максимальный ток коллектора VT2;
* h21 VT2 max- - максимальный ток базы транзистора VT1;
h21 VT1 max – максимальное усиление тока транзистора VT1 (из справочника).
Режим короткого замыкания определяется в том случае, если по условиям эксплуатации такой режим возможен. В этом случае должны быть предусмотрены меры защиты.
14) Определения граничного значения сопротивления
В слаботочных схемах используются высокоомные резисторы. При невысоком питающем напряжении многие резисторы нагружены менее, чем на 10%.
Чтобы не выполнять лишних вычислений, следует определение режимов начать с расчетов граничного значения сопротивления
;
где Rгр – граничное значение сопротивления
Uпит – напряжение питания
Pном – номинальная мощность резистора.
Если R≥Rгр, то мощность, рассеиваемая на резисторе будет меньше 0,1Pном и, значит, считать ее не надо, а можно сразу записать в таблицу Кн=0,1 и в дальнейшем, при определении коэффициента α1 брать его минимальным (как при Кн=0,1).
Исключением являются некоторые импульсные схемы. Например, в мультивибраторе к боковым резисторам может быть приложено напряжение в 2 раза больше Uпит.
Дата добавления: 2020-07-18; просмотров: 422;