Альтернативы и замены транзисторов 2SD669 и 2SB649 в аудиоусилителях

alexxlabРазное
Какие транзисторы можно использовать вместо 2SD669 и 2SB649 в усилителях Рэнди Слоуна. Каковы ключевые параметры при выборе замены для этих транзисторов. Где найти подходящие аналоги 2SD669 и 2SB649 для аудиоусилителей.

Ключевые параметры транзисторов 2SD669 и 2SB649

2SD669 (NPN) и 2SB649 (PNP) — это комплементарная пара биполярных транзисторов, часто используемых в выходных каскадах аудиоусилителей. Основные параметры этих транзисторов:

  • Максимальный ток коллектора: 1.5 А
  • Максимальное напряжение коллектор-эмиттер: 180 В
  • Максимальная рассеиваемая мощность: 20 Вт
  • Коэффициент усиления по току (hFE): 60-320
  • Граничная частота (ft): около 100 МГц
  • Корпус: TO-126

Причины поиска замены для 2SD669 и 2SB649

Основные причины, по которым разработчики ищут альтернативы этим транзисторам:

  • Снятие с производства оригинальных транзисторов Hitachi
  • Сложности с поиском и приобретением оригинальных компонентов
  • Желание использовать более современные и доступные аналоги
  • Стремление улучшить характеристики усилителя

Рекомендуемые замены для 2SD669 и 2SB649

На основе обсуждения в теме, можно выделить следующие рекомендуемые аналоги:


  • KSC2690 (NPN) и KSA1220 (PNP) от Fairchild
  • 2SC3117 (NPN) и 2SA1249 (PNP)
  • MJE340 (NPN) и MJE350 (PNP) — но имеют меньший максимальный ток
  • 2SA1930/2SC5171 — но имеют меньшую мощность рассеивания
  • 2SA1606/2SC4159 — также с меньшей мощностью

На что обратить внимание при выборе замены

При поиске альтернативы транзисторам 2SD669 и 2SB649 следует учитывать следующие параметры:

  1. Максимальное напряжение коллектор-эмиттер (Vceo) — не менее 180 В
  2. Максимальный ток коллектора (Ic) — желательно не менее 1.5 А
  3. Максимальная рассеиваемая мощность (Pd) — желательно не менее 20 Вт
  4. Коэффициент усиления по току (hFE) — в диапазоне 60-320
  5. Граничная частота (ft) — желательно не менее 100 МГц
  6. Совместимость выводов и корпуса (TO-126 или аналогичный)
  7. Комплементарность пары NPN и PNP транзисторов

Где приобрести транзисторы для замены

Участники обсуждения предложили следующие варианты для покупки транзисторов:

  • Сайт Farnell (www.farnell.com) — крупный дистрибьютор электронных компонентов
  • Ampslab.com — специализированный магазин для аудиофилов
  • Tech-diy.com — интернет-магазин комплектующих для DIY-проектов
  • Локальные дистрибьюторы электронных компонентов в вашей стране

Конструкции усилителей Рэнди Слоуна

Рэнди Слоун — известный разработчик аудиотехники, автор нескольких книг по проектированию усилителей. Основные особенности его конструкций:


  • Использование полевых МОП-транзисторов в выходных каскадах
  • Предпочтение силовым MOSFET 2SK1058 и 2SJ162
  • Популярная конструкция «Totem Pole»
  • Подробное описание в книгах «High-Power Audio Amplifier Construction Manual» и «The Audiophile’s Project Sourcebook»

Важность правильного выбора транзисторов для аудиоусилителей

Выбор подходящих транзисторов для выходного каскада усилителя критически важен по нескольким причинам:

  1. Влияние на качество звука — транзисторы определяют линейность и искажения усилителя
  2. Надежность работы — правильно подобранные компоненты обеспечивают стабильную работу в течение длительного времени
  3. Тепловой режим — транзисторы должны эффективно рассеивать выделяемое тепло
  4. Возможность работы на низкоомную нагрузку — важно для подключения различных акустических систем
  5. Устойчивость к перегрузкам — защита усилителя от выхода из строя при экстремальных режимах

Современные тенденции в выборе транзисторов для аудиоусилителей

В современном аудиодизайне наблюдаются следующие тенденции при выборе транзисторов для выходных каскадов:


  • Переход на полевые транзисторы (MOSFET) вместо биполярных
  • Использование специализированных аудиотранзисторов с улучшенными характеристиками
  • Применение комплементарных пар транзисторов от одного производителя
  • Выбор транзисторов с высокой граничной частотой для улучшения высокочастотных характеристик
  • Использование транзисторов с низким уровнем шума для повышения детальности звучания

Советы по замене транзисторов в существующих конструкциях

При замене оригинальных транзисторов 2SD669 и 2SB649 в готовых усилителях следует учитывать:

  1. Необходимость подбора транзисторов по коэффициенту усиления для обеспечения симметрии
  2. Возможную необходимость корректировки цепей смещения
  3. Проверку теплового режима после замены
  4. Измерение основных параметров усилителя (искажения, АЧХ, выходная мощность)
  5. Возможную необходимость замены радиатора при использовании транзисторов с другим тепловым сопротивлением

Заключение

Выбор подходящей замены для транзисторов 2SD669 и 2SB649 требует внимательного изучения характеристик предполагаемых аналогов. Современный рынок электронных компонентов предлагает множество вариантов, которые могут не только заменить оригинальные транзисторы, но и улучшить характеристики усилителя. При этом важно учитывать особенности конкретной схемы и при необходимости вносить соответствующие изменения в конструкцию.



Усилитель

— Чем заменить современный транзистор 2SD669?

Транзистор не критичен.

Выход \$25\:\text{W}\$ в \$8\:\Omega\$ означает пиковый \$Q_{415}\$ ток эмиттера \$\frac{20\:\text{В }}{8\:\Omega}=2,5\:\text{A}\$. (Предположение о резистивной нагрузке, которое не совсем точно.) \$Q_{411}\$ должен подавать только свой пиковый базовый ток. \$Q_{415}\$ минимум \$h_\text{FE}=50\$. Таким образом, это означает \$50\:\text{мА}\$, в худшем случае. Хотя мне не нравится такая конструкция, максимальный ток, проходящий через \$V_\text{BE}\$-умножитель на \$R_{447}\$ и \$R_{449}\$ равно \$19,5\:\text{мА}\$. (Или должно быть до тех пор, пока \$25\:\text{W}\$ соблюдается.) Это означает максимальное падение через \$R_{437}=68\:\Omega\$ на \$\приблизительно 1,33\ :\text{V}\$ из-за \$V_\text{BE}\$-множителя. Но так как на шине \$+38\:\text{V}\$ (с пульсациями? Не проверял) и пиковое базовое напряжение на \$Q_{407}\$ составляет \$\le 23\ :\text{V}\$, есть \$15\:\text{V}-1,33\:\text{V}\$ или \$\ge 13\:\text{V}\$ доступного запаса для \ $R_{437}\$ необходимое падение напряжения для питания базы \$Q_{411}\$.

Достаточно, чтобы вы могли легко насытить \$Q_{411}\$ и не беспокоиться об этом. Так что на самом деле нет необходимости в больших значениях \$h_\text{FE}\$ для \$Q_{411}\$. Я уверен, что все, что лучше, чем минимум 50, будет в порядке. Он также должен пищать, отставая как минимум на \$33\:\text{V}-\left(-20\:\text{V}+2\:\text{V}\right)\$ или \$V_\ текст{CBO}\ge 51\:\text{V}\$. Тем не менее, 2SD699 рассчитан на \$V_\text{CBO}=180\:\text{V}\$. Таким образом, вы можете обойтись чем-либо с рейтингом \$V_\text{CBO}\ge 80\:\text{V}\$. Может быть, немного меньше, если вы застряли, осматриваясь, хотя, конечно, вы, вероятно, предпочтете что-то с таким же высоким рейтингом, как то, что они уже использовали. Но, по крайней мере, у вас есть представление о том, с чем вы могли бы обойтись, если вам нужно.

Короче говоря, вам нужен тот же пакет (TO-126 или TO-225AA или аналогичный), и вы хотите, чтобы он был NPN. Поскольку пиковый ток коллектора не должен превышать примерно \$50\:\text{мА}\$, я бы удвоил это значение для подушки при \$100\:\text{мА}\$, что. .. довольно много любого BJT вообще. Так что это не будет проблемой, и пока вы можете просто не беспокоиться об этом. Я бы, наверное, убедился, что \$80\:\text{V} \le V_\text{CBO}\le 200\:\text{V}\$. Предпочтительны более высокие значения, при этом понимая, что более низкие значения могут быть приемлемыми и работать хорошо. Здесь вам могут понадобиться многие BJT, так что это один параметр, который следует учитывать при поиске.

Я предполагаю, что требования по рассеянию для наихудшего случая будут удовлетворены, если вы выберете аналогичный пакет. Но в худшем случае мгновенное рассеяние произойдет примерно на половине активной части полупериода. Это значение рассеяния настолько мало, что я совсем не беспокоюсь. Пакет сверхубийственный.

Если вам интересно, я набросаю некоторые детали моего мыслительного процесса. Это выявляет любые ошибки, которые я, возможно, совершил (что может повредить тому, как меня видят другие, если меня это волнует), но также может научить (если мне посчастливится избежать серьезных ошибок).

0003

Этот сайт больше посвящен электронному дизайну, как я его вижу, а не тому, чтобы давать упрощенные ответы. (Больше об обучении ловить рыбу, чем о том, чтобы получить рыбу.)

Тем не менее, вот мои мысли в том порядке, в котором они у меня были:

  1. непрерывная номинальная мощность составляет \$25\:\text{Вт }\$. Это означает, что пиковое напряжение на нагрузке составляет \$\sqrt{2\cdot 8\:\Omega\cdot 25\:\text{W}}=20\:\text{V}\$. Требуется не менее \$3\:\text{V}\$ накладных расходов (даже не глядя на схему). Omega\$ и \$+28\:\text{V}\$ для \$4\:\Omega\$. Очевидно, они добавили дополнительный запас по какой-то причине, которую я пока не совсем понимаю. (Это мой первый взгляд на схему.)
  2. Я заметил на схеме некоторые значения напряжения, которые я считаю значениями покоя . Поэтому я решаю еще раз просмотреть их, чтобы убедиться, что я не нахожу там ничего шокирующего, что требует большего внимания.
  3. Замечу, что силовой каскад аранжирован Дарлингтоном. Они указывают \$V_\text{BE}=600\:\text{мВ}\$, в состоянии покоя. Я думаю, что это как-то низко. Но пока я кусаю.
  4. Я нахожу \$V_\text{BE}\$-множитель, \$Q_{409}\$, и пытаюсь вычислить его ток покоя. (Вот как они работают. И, кстати, они также обычно термически соединены с силовыми биполярными транзисторами в сцене. Я ожидаю, что он будет на какой-нибудь алюминиевой полосе вместе с другими. Также обратите внимание на пунктирную линию вокруг него на Схематично. Определенно, теперь.) Двигаясь вверх к рельсу \$+38\:\text{V}\$, я вижу \$Q_{405}\$, \$Q_{407}\$ и \$ R_{437}\$ там. Ничто мне сразу не подскажет, какой ток должен быть от той каши.
  5. Я смотрю на другой конец \$V_\text{BE}\$-умножителя и вижу два резистора в сумасшедшей ориентации (вставлены для того, чтобы схема была на одной странице, но не для того, чтобы она была читабельной!): \$ R_{447}\$ и \$R_{449}\$. Я вижу, как это установлено, а затем вычисляю \$\frac{-28\:\text{V}-\left(-1.2\:\text{V}\right)}{2\,\cdot\, 1.
    2\ :\text{k}\Omega}\приблизительно -11\:\text{мА}\$. Итак, это текущий множитель \$V_\text{BE}\$.
  6. Для перепроверки, так как я также знаю, что тот же самый \$V_\text{BE}\$-ток множителя также должен проходить через \$R_{437}\$, я вычисляю \$11\:\text{мА}\ cdot 68\:\Omega\примерно 750\:\text{мВ}\$ за падение напряжения. Хорошо. Это не проблема. Вокруг этого резистора есть тонны запаса напряжения. Пока, ладно.
  7. Я просматриваю техническое описание 2SC3519 и вижу, что минимальный гарантированный \$h_\text{FE}=50\$ при одном наборе условий. Я смотрю на рисунок 6 и вижу, что, возможно, \$h_\text{FE}=25\$ указано во всем диапазоне температур (скорее всего очень холодно).
  8. Я просматриваю техническое описание 2SC2837 и вижу, что минимальный гарантированный \$h_\text{FE}=90\$ при одном наборе условий. Я смотрю на рисунок 6 и вижу, что, возможно, \$h_\text{FE}=50\$ указано во всем диапазоне температур (вероятно, очень холодно).
  9. Так что я не беспокоюсь. На силовом каскаде жарко. Поэтому я буду придерживаться \$h_\text{FE}=50\$ в качестве текущего значения того, что мне нужно найти, чтобы заменить его.
  10. Я вычисляю максимально необходимый базовый ток для \$Q_{415}\$ как \$\frac{2.5\:\text{A}}{h_\text{FE}=50}=50\:\text{мА }\$. Так что это все, что может предоставить \$Q_{411}\$.
  11. Теперь я просматриваю таблицу данных 2SD669 и смотрю на рисунок 6, чтобы увидеть, что минимальное гарантированное значение \$h_\text{FE}=150\$ при \$I_\text{C}=50\:\text{мА} \$. В таблице указано минимальное значение \$h_\text{FE}=60\$ в любом месте, близком к моим потребностям. Я сомневаюсь, что разработчикам требовалось значение, показанное на рис. 6, и, учитывая накладные расходы по напряжению, которые я вижу для \$R_{437}\$, я знаю, что все, что имеет \$h_\text{FE}\ge 60\$, абсолютно безопасно.
  12. Я получил общее представление о схеме. Мне любопытно (и не нравится, по первоначальным впечатлениям), почему они просто использовали \$R_{447}\$ и \$R_{449}\$ в качестве раскрывающихся списков, и я беспокоюсь о том, что это будет означать для \$V_\text{BE}\$-умножителя, когда выход сильно приближается к отрицательному выходному концу, поскольку они также должны обеспечивать базовый ток для \$Q_{413}\$. Итак, предполагая, что для \$Q_{413}\$ и \$Q_{417}\$ требуется около \$2\:\text{V}\$ запаса, я оцениваю около \$-20\:\text{V} -2\:\text{V}-\left(-28\:\text{V}\right)=6\:\text{V}\$ между этими резисторами или \$\frac{6\:\ text{V}}{2\,\cdot\, 1.2\:\text{k}\Omega}=2.5\:\text{мА}\$. Хорошо. Это пугает меня. Это немного беспокоит, так как \$V_\text{BE}\$-multiplier также нуждается в чем-то для работы. Кроме того, я уже знаю, что в состоянии покоя он получает \$11\:\text{mA}\$. Таким образом, мы приближаемся к варианту 10:1, а умножитель не имеет коллекторного резистора, который помог бы ему правильно поддерживать себя в таком диапазоне.
  13. Итак, я на мгновение задумался об этом. Я уже выяснил тот факт, что \$Q_{411}\$ должен обеспечивать пиковое значение \$50\:\text{мА}\$, аналогично для \$Q_{413}\$, и я нашел что \$Q_{411}\$’s \$h_\text{FE}\ge 60\$. Я не смотрел PNP, но сейчас у меня нет времени беспокоиться об этом. Так что я просто полагаю, что это будет немного меньше, и вызываю \$Q_{413}\$’s \$h_\text{FE}\ge 50\$ и выясняю, что \$Q_{413}\$ потребуется около \ $1\:\text{mA}\$ в его основании. Хорошо. Я снова могу дышать. Для комфорта в моем мире это слишком близко к доступным \$2,5\:\text{мА}\$. Но, по крайней мере, это проверяется. Так что я пока достаточно хорош. Мне просто больше не нравится дизайн.
  14. Это означает, что для множителя \$V_\text{BE}\$ на этой стороне колебания и с учетом противоположного конца колебание, которое означает более чем 10: 1 изменение его тока. Без резистора коллектора, который он должен компенсировать, он будет различаться тем, как он разделяет два квадранта выходного драйвера в течение одного цикла. Но это не смерть. Меня это просто раздражает. Это будет работать.
  15. \$V_\text{CBO}\$ теперь меня интересует. Это довольно легко. В худшем случае они имеют только \$+38\:\text{V}-\left(-28\:\text{V}\right)=66\:\text{V}\$ максимального напряжения в коробка. Так что я знаю, что выбранные ими BJT более чем достаточно хороши. Честно говоря, для меня это просто означает, что я могу выбрать \$80\:\text{V} \le V_\text{CBO}\le 200\:\text{V}\$ и, вероятно, все будет в порядке.
  16. Теперь я полностью понимаю, почему был добавлен весь этот запас по напряжению. Да, он тратит энергию, как банчи. Но им нужно было, чтобы он проскочил с \$R_{447}\$ и \$R_{449}\$, обеспечивающими операцию отрицательного полупериода. Полученная конструкция является расточительной. Но они сэкономили несколько копеек, и, вероятно, это будет работать нормально (отчасти потому, что они добавили \$C_{427}\$.)
  17. Теперь я также считаю, что это был , а не их первый дизайн. Я просто сказал, что они сэкономили несколько копеек, предоставив дополнительный запас напряжения, чтобы они могли просто использовать эти резисторы и заставить его работать в номинальном диапазоне мощности. Но это означало, что в коробке больше блок питания, больше рассеивание и т.д. Что все стоит еще больших денег. Также они включали не одну, не две, а три положительные рейки. Обратите внимание, что есть два отрицательных рельса. Две направляющие для каждой полярности могут иметь смысл, потому что они хотели поддерживать две разные нагрузки динамиков. Но третий положительный рельс? Почему расход? Я подозреваю, что они не поняли это правильно с первого раза и что им нужно было что-то придумать, чтобы исправить более ранний дизайн. Чтобы узнать лучше, мне пришлось бы просмотреть весь дизайн и посмотреть, смогу ли я найти достаточно панировочные сухари редизайна, чтобы сделать хороший случай. Не имея этого, я, по крайней мере, теперь подозреваю.

На этом я и остановился.

Нужно просто понять основы типичного выходного каскада класса AB, а затем, так сказать, пройтись по циклу. Вам нужно подумать об одном полном цикле переменного тока в максимальном диапазоне выходной мощности. Но таким образом вы можете перечислять важные детали по мере их возникновения, а затем также знать, какие детали, вероятно, меньше беспокоят.

Последнее, что мне нужно добавить. Этот схематический рисунок, очевидно, был составлен таким образом, чтобы свести к минимуму пустое пространство и уменьшить количество требуемых страниц. Вряд ли укромный уголок или щель были пропущены. Это не самое худшее, что я когда-либо видел. Там можно легко увидеть основной скелет приличной схемы. Но как будто плотно упаковали в коробку с множеством костей подбоченясь. Если бы я хотел полностью воспроизвести этот дизайн и проверить все, что я там вижу, или если бы мне было интересно найти ошибки проектирования, я бы полностью и тотально переложил эту схему, чтобы она была более читабельной.

Схематический рисунок действительно очень плохой, как показано на рисунке. Эти два подтягивающих резистора, \$R_{447}\$ и \$R_{449}\$, выглядят так, как будто какой-то загадочный сигнал поступает через \$C_{427}\$ через них на выход. раздел. Сигнал обычно устроен так, чтобы течь слева направо. Вот чего я обычно ожидаю, когда вижу такие вещи. Но на самом деле это просто подтягивание с \$C_{427}\$, помогающее поддерживать более постоянный ток в \$R_{447}\$ в течение цикла. Фактически, эта деталь конденсатора (что-то вроде концепции начальной загрузки) почти наверняка была включена из-за приведенных выше комментариев, которые я сделал об отрицательном полупериоде. Если бы они не включили его, я бы с большим подозрением относился к этой схеме. Но было там , так мне стало легче.

(Если интересно, просто подумайте об этом цикле: начните с (+) конца \$C_{427}\$ (выход), затем через BE-соединение \$Q_{417}\$, затем через BE-перекресток \$Q_{413}\$, который приведет вас к одной стороне \$R_{447}\$. Другая сторона \$R_{447}\$ – это (-) конец \$C_{427}\$. Итак, если \$C_{427}\$ сохраняет свое напряжение на мгновение, то ток в \$R_{447}\$ также сохраняется. Таким образом, это постоянный ток. \$C_{427}\$ помогает поддерживать постоянный ток в \$R_{447}\$, который компенсирует все движения, происходящие с выходом. Вот почему \$C_{427}\$ является важным дополнением к цепи. Это не имеет никакого отношения к сигналу.)

Я всегда рекомендую хотя бы подумать о перерисовке схем, прежде чем тратить какое-то время на их изучение. Обычно есть много возможностей для улучшения. Подробнее об этом аспекте и некоторых рекомендациях см. здесь.

Альтернативы транзисторам 2SD669 и 2SB649

Si992
Член

#1