Подбор транзистора онлайн: Страница не найдена

Выбор правильного уровня R_DS(ON) — одна из самых главных задач в разработке схемы применения. Граница по R_DS(ON) определяется максимально допустимой мощностью рассеяния для конкретного применения и максимальной температурой перехода MOSFET. Потери мощности MOSFET разделяются на потери проводимости и потери на переключение.

Потери проводимости легко вычисляются, исходя из значений сопротивления R_DS(ON) и величины тока стока. Некоторая проблема может возникнуть при расчете потерь на переключение. Эти потери определяются как характеристиками самого MOSFET, так и конструкцией платы. В частности, такими характеристиками, как динамические параметры транзистора, нелинейной выходной емкостью «исток-сток», суммарным сопротивлением затвора транзистора, паразитными емкостями и индуктивностями платы применения. В связи с этим выбор MOSFET по сопротивлению — это сложный процесс, который может потребовать несколько итераций. Входными данными этого процесса являются выходная мощность, форма импульса тока, конструкция платы применения. Также должна быть известна рабочая частота переключения транзистора, которая соответствует другим параметрам, таким как электромагнитные шумы или магнитные потери, но не связана с потерями мощности MOSFET; должна быть выбрана конструкция радиатора, для которого известно тепловое сопротивление R_{TH_CA}.

Одним из наиболее корректных и практичных путей определения оптимального уровня сопротивления в сочетании с определенными динамическими параметрами MOSFET является оценка общей мощности потерь по измерению рабочей температуры перехода в тестовой плате применения. Конечно, такие измерения соответствуют только данному применению, и для каждого применения необходима соответствующая плата, так как паразитные параметры различны для разных применений. Сутью данного метода является предварительный выбор транзистора по расчетной максимально допустимой мощности рассеяния с учетом используемых условий применения (температур перехода и окружающей среды; конструкции радиатора) с последующей оценкой реальной общей мощности потерь.

Алгоритм определения оптимального уровня сопротивления R_DS(ON) следующий:

1. Вычисление максимальной мощности рассеяния для данной конструкции радиатора и рабочей температуры перехода по формуле:

   где T_jmax — максимальная температура перехода, Т_А — температура окружающей среды, R_{TH_JC} — тепловое сопротивление «переход-корпус», R_{TH_CA} — тепловое сопротивление «корпус-окружающая среда».

   Так как тип MOSFET еще не выбран, для расчета необходимо определить некоторое желаемое значение R_{TH_JC}

2. Вычисление необходимого R_DS(ON), удовлетворяющего максимальной мощности рассеяния, проводится для конкретной формы импульса тока. Для первого приближения учитываются только потери проводимости, так как на данном этапе еще неизвестен тип транзистора, а потери на переключение зависят от его конкретного типа. Важно проводить вычисления сначала для рабочей температуры перехода, а потом провести ее пересчет для комнатной.

   Для дискретного режима проводимости (рис. 9а) потери составляют:

   где D = t_on × f, f — частота работы преобразователя.

   Для постоянного режима проводимости (рис. 9б) потери составляют:

   Рис. 9. Форма сигнала:
   а) для дискретного режима проводимости;
   б) для постоянного режима проводимости

   Исходя из приведенных формул потерь можно определить необходимое значение R_DS(ON) для рабочей температуры и затем для +25 °С.

   Например, при дискретном режиме проводимости для рабочей температуры R_DS(ON) определяется следующим образом:

   где P_cond = P_tot и для +25 °С:

   где α — это температурный фактор для данного типа транзисторов.

3. Выбор типа транзистора, удовлетворяющего рассчитанному сопротивлению, по данным R_DS(ON) из спецификаций на транзисторы компании STMicroelectronics.
4. Транзисторы со сходным уровнем сопротивления могут иметь различный уровень динамики: различные времена нарастания и спада сигнала. При первичном выборе важно обратить внимание, что частотные свойства транзистора должны соответствовать частоте работы источника напряжения и иметь при этом некоторый запас в 15-20%. Первичную оценку необходимой частоты транзистора можно сделать по следующему соотношению:

   то есть максимальное значение каждого из четырех параметров переключения должно быть меньше, чем четверть периода работы преобразователя.

5. Далее проводится оценка общей мощности потерь для выбранного транзистора путем имитации работы данного блока источника на тестовой плате с контролем рабочей температуры перехода. Если измеренная температура не выше той, что использована в расчете максимальной мощности рассеяния, то выбранный тип MOSFET удовлетворяет требованиям.

   При необходимости можно провести оптимизацию по размеру транзистора, проверив на соответствие требованиям MOSFET с более высоким сопротивлением, что соответствует меньшему размеру и меньшей стоимости.

6. Если измеренная температура выше, то необходимо выбрать транзистор либо с более низким сопротивлением, либо в зависимости от соотношения стоимостей с лучшими динамическими параметрами, и проверить на соответствие требованиям. Либо для более эффективного охлаждения можно поменять радиатор теплоотвода на более мощный.

   Правильный тип MOSFET найден, когда следующий транзистор с более высоким R_DS(ON) не удовлетворит требованиям по температуре перехода.

Выбор параметров низковольтных MOSFET

Низковольтные MOSFET составляют основу DC/DC-преобразователей, формирующих конечные выходные напряжения. Это накладывает свою специфику на выбор MOSFET для таких применений.

Типовая схема DC/DC-преобразователя показана на рис. 10 [7]. В этой схеме основным является транзистор верхнего ключа SW1 (high side MOSFET), а транзистор нижнего ключа SW2 (low side MOSFET) является синхронизирующим. Наличие транзистора нижнего ключа значительно снижает потери энергии в DC/DC-преобразователе. При этом основные режимы работы транзисторов различны, поэтому различны и параметры, определяющие выбор необходимого транзистора.

Рис. 10. Типовая схема синхронного DC/DC-преобразователя

Выбор параметров MOSFET верхнего ключа

Транзистор верхнего ключа работает главным образом в режиме переключения, поэтому для него наиболее важны динамические параметры: низкий заряд затвора, низкие внутренние емкости и, соответственно, малые времена переключения. Хорошие динамические параметры обеспечивают высокую скорость переключения, малые динамические потери и в итоге высокую эффективность преобразователя в целом. При этом уменьшение значения такого важного параметра, как сопротивление R_DS(ON), не является определяющим для повышения эффективности. Поэтому сопротивление MOSFET верхнего ключа может быть достаточно высоким для оптимизации цены и размера.

Потери энергии на переключение определяются выражением:

где V_IN — входное напряжение, I_OUT — выходной ток, Q_G — заряд затвора, f_SW—частота преобразователя и I_GATE ток затвора.

В выражении (7) только заряд затвора Q_G является параметром непосредственно MOSFET. Оценку влияния заряда затвора Q_G и сопротивления R_DS(ON) транзистора верхнего ключа на эффективность DC/DC-преобразователя можно сделать исходя из анализа таблицы 3 и рис. 11, где в качестве примера приведены значения параметров Q_G и R_DS(ON) MOSFET верхних ключей и соответствующие им кривые эффективности. Из представленных данных видно, что лучшую эффективность имеет транзистор SW12 с минимальным значением Q_G, несмотря на то, что у этого транзистора значение R_DS(ON) не наименьшее.

Рис. 11. Зависимость эффективности DC/DC-преобразователя с параметрами MOSFET верхнего ключа согласно таблице 3 от величины выходного тока для частоты fSW=300 кГц (Vout = 1,25 В]

При повышении частоты работы преобразователя его эффективность снижается из-за повышения в целом потерь на переключение, но важность обеспечения высокой скорости переключения повышается, как это видно на рис. 12.

Рис. 12. Зависимость эффективности DC/DC-преобразователя с параметрами MOSFET верхнего ключа согласно таблице 3 от величины выходного тока для частоты fSW = 440 кГц (Vout = 1,25 В]

Также необходимо отметить важность оптимального выбора сопротивления согласующего резистора R_G EXT между драйвером и MOSFET верхнего ключа. Значение этого сопротивления является компромиссным для обеспечения высокой скорости переключения и эффективности (низкое R_G EXT) и обеспечения устойчивого переключения и минимизации уровня выброса (phase node spike) выходного напряжения (высокое R_G EXT), который определяется энергией, запасенной в паразитных индуктивностях во время выключения верхнего транзистора и наблюдается при его включении (рис. 13, 14). Выбор входного сопротивления проводится при анализе работы преобразователя на тестовой плате путем сравнения скорости переключения, эффективности, уровня выброса напряжения.

Рис. 13. Процесс возникновения выброса выходного напряжения:
а) при выключении верхнего транзистора паразитные индуктивности заряжаются;
б) при его включении разряжаются

Рис. 14. Выброс выходного напряжения на стоке MOSFET нижнего ключа при включении MOSFET верхнего ключа

Выбор параметров MOSFET нижнего ключа

Так как MOSFET нижнего ключа большую часть времени является открытым, то потери проводимости, определяемые величиной сопротивления R_DS(ON), вносят основной вклад в рассеяние мощности. Для снижения величины сопротивления в зависимости от необходимого уровня выходного тока можно использовать один или несколько транзисторов нижнего ключа.

Для нижнего ключа потери проводимости определяются как

Параметр D для современных конвертеров очень низкий (0,1-0,2%), и потери проводимости определяются главным образом сопротивлением. Поэтому минимизация R_DS(ON) является критической для оптимальной работы MOSFET нижнего ключа. Как и в случае MOSFET верхнего ключа, в качестве примера в таблице 4 приведены значения параметров двух MOSFET нижнего ключа и соответствующие им кривые эффективности на рис. 15 при использовании для обоих случаев одного и того же транзистора верхнего ключа SW11. Отметим, что транзистор SW21 соответствует критерию для транзистора верхнего ключа: низкое значение заряда затвора. Как видно на рис. 15, для малых выходных токов, когда значительный вклад дают потери на переключение и управление затвора, эффективность транзистора SW21 несколько выше благодаря низкому Q_G. Однако для средних и больших токов выше эффективность уже транзистора SW22 — благодаря низкому значению R_DS(ON).

Рис. 15. Зависимость эффективности преобразователя с параметрами MOSFET нижнего ключа согласно таблице 4 от величины выходного тока (Vout = 1,25 В]

Еще одним критическим параметром, определяющим поведение MOSFET нижнего ключа, является переходная емкость Миллера C_GD. Выше уже упоминался выброс напряжения при включении MOSFET верхнего ключа. Для уменьшения величины выброса необходимо также снижать скорость переключения MOSFET нижнего ключа. Это можно достичь путем увеличения емкости Миллера. На рис. 16 а, б приведены характеристики сигналов на обоих транзисторах для двух разных значений C_GD и показано, что увеличение емкости C_GD с 190 до 315 пФ уменьшает уровень выброса напряжения с 30,7 до 18,8 В.

Рис. 16. Осциллограмма переключения транзисторов верхнего и нижнего ключей:
а) для CGD 190 пФ уровень выброса напряжения Vphase 30,7 В;
б) для CGD 315 пФ уровень выброса напряжения Vphase 18,8 В

С другой стороны, слишком высокое значение C_GD приводит к значительному росту заряда затвора и, соответственно, росту потерь на переключение и управление. Это необходимо учитывать для высокочастотных применений или когда используется несколько MOSFET нижнего ключа.

Примером выбора низковольтных транзисторов верхнего и нижнего ключей для DC/DC-преобразователей являются ST транзисторы широко распространенной 30-В серии в корпусе DPAK — STD60N3LH5 и STD95N3LLH6 соответственно (табл. 5).

Видно, что транзистор STD60N3LH5 имеет практически минимальное Q_G, а транзистор STD95N3LLH6 — минимальное R_DS(ON).

Также из спецификаций на данные транзисторы следует, что STD95N3LLH6 имеет значительную емкость Миллера 280 пФ против 32 пФ у STD60N3LH5. Следовательно, в качестве транзистора верхнего ключа целесообразно использовать MOSFET STD60N3LH5, а в качестве транзистора нижнего ключа — STD95N3LLH6.

Заключение

Описанные в данной статье критерии и особенности выбора как высоковольтных, так и низковольтных MOSFET компании STMicroelectronics с учетом особенностей их применения позволяют с практической точки зрения подойти к первоначальному подбору и окончательному определению необходимых оптимальных типов транзисторов. Обращено внимание на некоторые особенности выбора и применения транзисторов исходя из их режимов работы в импульсных ИП.

1. Захаров Ю. Новые MOSFET: нет лавинному пробою // Новости электроники. 2010. № 12.
2. http://te.vrn.ru/projects.htm /ссылка утрачена/
3. Managing the best in class MDmesh V and MDmesh II super junction technologies: driving and layout key notes. 
4. Рудаковский Д., Котов В., Битно Л. Распределенная система электропитания на основе AC/DC- и DC/DC-преобразователей компании «Микроника» // Компоненты и технологии. 2012. № 6.
5. Цевелюк Е., Котов В. Обзор LED-драйверов для светодиодных ламп широкого применения // Полупроводниковая светотехника. 2012. № 5.
6. R. Gulino. Guidelines for using ST’s MOSFET SMD package. 
7. F. Fusillo, F. Scrimizzi. Power MOSFETs:best choice guide for VRM applications. 

Онлайн подбор розеток и выключателей ABB Basic 55, конструктор

Вывод кабеля (1)

Выключатель 1-клавишный (2)

Выключатель 2-клавишный (2)

Выключатель 3-клавишный (1)

Выключатель жалюзи (4)

Датчик движения (1)

Заглушка с суппортом , белый (1)

Переключатель 1-клавишный (2)

Переключатель 2-клавишный (1)

Переключатель промежуточный (1)

Розетка акустическая (1)

Розетка компьютерная (6)

Розетка силовая (5)

Розетка ТВ + радио (3)

Розетка ТВ + радио + спутник (2)

Розетка ТВ , белый (1)

Розетка телефонная (4)

Светорегулятор (1)

Терморегулятор (1)

Как рассчитать радиатор для транзистора

Электросварка. Как рассчитать радиатор

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Сварочное оборудование

 Комментарии к статье

Во время работы полупроводникового прибора в его кристалле выделяется мощность, которая приводит к разогреву последнего. Если тепла выделяется больше, чем рассеивается в окружающем пространстве, то температура кристалла будет расти и может превысить максимально допустимую.

При этом его структура будет необратимо разрушена. Следовательно, надежность работы полупроводниковых приборов во многом определяется эффективностью их охлаждения.

Наиболее эффективным является конвективный механизм охлаждения, при котором тепло уносит поток газообразного или жидкого теплоносителя, омывающего охлаждаемую поверхность.

Чем больше охлаждаемая поверхность, тем эффективнее охлаждение, и поэтому мощные полупроводниковые приборы нужно устанавливать на металлические радиаторы, имеющие развитую охлаждаемую поверхность. В качестве теплоносителя обычно используется окружающий воздух.

По способу перемещения теплоносителя различают:

• естественную вентиляцию;
• принудительную вентиляцию.

В случае естественной вентиляции перемещение теплоносителя осуществляется за счет тяги, возникающей возле нагретого радиатора. В случае принудительной вентиляции перемещение теплоносителя осуществляется с помощью вентилятора. Во втором случае можно получить большие скорости потока и, соответственно, лучшие условия охлаждения. Тепловые расчеты можно сильно упростить, если использовать тепловую модель охлаждения  (рис. 18.26) Здесь разница между температурой кристалла TJ и температурой среды ТA вызывает тепловой поток, движущийся от кристалла к окружающей среде, через тепловые сопротивления RJC (кристалл — корпус), RCS (корпус — радиатор) и RSA (радиатор — окружающая среда). Рис 18.26. Тепловая  модель охлаждения Тепловое сопротивление имеет размерность °С/Вт. Суммарное максимальное тепловое сопротивление RJA на участке кристалл — окружающая среда можно найти по формуле: где РПП — мощность, рассеиваемая на кристалле полупроводникового прибора, Вт. Тепловое сопротивление RJC и RCS указывается в справочных данных на полупроводниковые приборы. Например, согласно справочным данным, на транзистор IRFP250N, его тепловое сопротивление на участке кристалл- радиатор равно RJC + RCS = 0,7 + 0,24 = 0,94 °С/ Вт. Это означает, что если на кристалле выделяется мощность 10 Вт, то его температура будет на 9,4 °С больше температуры радиатора. Тепловое сопротивление радиатора можно найти по формуле: Предлагаемая ниже методика основана на рекомендациях по выбору алюминиевых радиаторов серии Max Clip System™ фирмы «AAVID THERMALLOY». На рис. 18.27 приводятся графические зависимости между периметром сечения алюминиевого радиатора и его тепловым сопротивлением для естественного (красная линия) и принудительного (синяя линия) охлаждения воздушным потоком.

По умолчанию считается, что:

• радиатор имеет длину 150 мм;
• разница между температурой радиатора TS и температурой окружающей среды Та равна ;
• скорость потока принудительного охлаждения равна 2 м/с.

Если условия охлаждения отличаются от принятых по умолчанию, то необходимую поправку можно внести, воспользовавшись графиками на рис. 18.28 — рис. 18.30. Рис. 18.27. Зависимости между сечением алюминиевого радиатора и его тепловым сопротивлением Рис. 18.28. Поправочный коэффициент на разницу температуры радиатора и окружающей среды Рис. 18.29. Поправочный коэффициент на скорость воздушного потока Рис. 18.30. Поправочный коэффициент на длину радиатора Для примера рассчитаем радиатор, обеспечивающий охлаждение транзистора ЭРСТ, состоящего из 20-ти транзисторов типа IRFP250N. Расчет радиатора можно вести для одного транзистора, а затем полученный размер увеличить в 20 раз. Так как на ключевом транзисторе рассеивается суммарная мощность 528 Вт, то на каждом транзисторе IRFP250N рассеивается мощность 528/20 = 26,4 Вт. Радиатор должен обеспечивать максимальную температуру кристалла транзистора не более +110 °С при максимальной температуре окружающей среды +40 °С. Найдем тепловое сопротивление RJA для одного транзистора IRFP250N: Теперь найдем тепловое сопротивление радиатора: Зная максимальную температуру кристалла и тепловое сопротивление на участке кристалл-радиатор, определим максимальную температуру радиатора: По графику (рис. 18.28) определим поправочный коэффициент Кт на разницу температуры радиатора и окружающей среды: Для охлаждения радиатора используется вентилятор типа 1,25ЭВ-2,8-6-3270У4, имеющий производительность 280 м3/ч. Чтобы вычислить скорость потока, нужно разделить производительность на сечение воздуховода, продуваемого вентилятором. Если воздуховод имеет площадь поперечного сечения: то скорость воздушного потока будет равна: По графику (рис. 18.29) определим поправочный коэффициент Kv на реальную скорость воздушного потока: Допустим, что в нашем распоряжении имеется большое количество готовых радиаторов, имеющих периметр сечения 1050 мм и длину 80 мм. По графику (рис. 18.30) определим поправочный коэффициент KL на длину радиатора: Чтобы найти общую поправку, перемножим все поправочные коэффициенты: С учетом поправок, радиатор должен обеспечивать тепловое сопротивление: С помощью графика (рис. 18.27) найдем, что для одного транзистора требуется радиатор с периметром сечения 200 мм. Для группы из 20-ти транзисторов IRFP250N радиатор должен иметь периметр сечения не менее 4000 мм. Так как имеющиеся в распоряжении радиаторы имеют периметр 1050 мм, то придется объединить 4 радиатора. На диоде ЭРСТ рассеивается меньшая мощность, но из конструктивных соображений для него можно использовать аналогичный радиатор. Зачастую производители охладителей указывают площадь поверхности радиатора, а не периметр и длину. Чтобы из предлагаемой методики получить площадь радиатора, достаточно умножить длину радиатора на его периметр SP = 400 • 8 = 3200 см2.

Корякин-Черняк С.Л.

• Смотрите другие статьи раздела Сварочное оборудование.
• Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

Расчет радиатора транзистора

К примеру IGBT-транзистор FGA25N120ANTD от Fairchild Semiconductor, если его правильно смонтировать, теоретически способен отдать через свой корпус порядка 300 ватт тепловой мощности при температуре корпуса в 25 °C! А если температура его корпуса будет 100 °C, то транзистор сможет отдавать 120 ватт, что тоже совсем немало. Но для того чтобы корпус транзистора в принципе смог отдать это тепло, необходимо обеспечить ему надлежащие рабочие условия, чтобы он раньше времени не сгорел.

Все силовые ключи выпускаются в таких корпусах, которые можно легко установить на внешний теплоотвод — радиатор. При этом в большинстве случаев металлическая поверхность ключа или другого устройства в выводном корпусе, электрически соединена с одним из выводов данного устройства, например с коллектором или со стоком транзистора.

Так вот, задача радиатора как раз и состоит в том, чтобы удержать транзистор, и главным образом его рабочие переходы, при температуре, не превышающей максимально допустимую.

Если корпус кремниевого транзистора полностью металлический, то типичная максимальная температура составляет примерно 200 °C, если же корпус пластиковый, то 150 °C. Данные о максимальной температуре для того или иного транзистора вы сможете легко найти в даташите. Например для FGA25N120ANTD лучше если его температура не будет превышать 125 °C.

Зная все основные тепловые параметры, несложно подобрать подходящий радиатор.

Достаточно лишь выяснить максимальную температуру окружающей среды, в которой будет работать транзистор, мощность, которую должен будет рассеивать транзистор, затем подсчитать температуру переходов транзистора с учетом тепловых сопротивлений соединений кристалл-корпус, кропус-радиатор, радиатор-окружающая среда, после чего останется выбрать радиатор, с которым температура транзистора будет хотя бы немного ниже максимально допустимой.

Важнейшим параметром при подборе и расчете радиатора является тепловое сопротивление. Оно равно отношению величины перепада температур на поверхности теплового контакта в градусах к передаваемой мощности.

• Когда тепло передается посредством процесса теплопроводности, то тепловое сопротивление остается величиной постоянной, которая не зависит от температуры, а зависит лишь от качества теплового контакта.
• Если переходов (тепловых контактов) несколько, то тепловое сопротивление перехода, состоящего из нескольких последовательных соединений, окажется равно сумме тепловых сопротивлений этих соединений.
• Так, если транзистор будет смонтирован на радиатор, то общее тепловое сопротивление при теплопередаче будет равно сумме тепловых сопротивлений: кристалл-корпус, корпус-радиатор, радиатор-окружающая среда. Соответственно температура кристалла находится в этом случае по формуле:
• Для примера рассмотрим случай, когда нам необходимо подобрать радиатор для двух транзисторов FGA25N120ANTD, которые будут работать в схеме двухтактного преобразователя (push-pull), причем на каждом транзисторе будет рассеиваться по 15 ватт тепловой мощности, которую необходимо передать в окружающую среду, то есть от кристаллов транзисторов через радиатор — воздуху.
• Поскольку транзисторов два, то сначала найдем радиатор для одного транзистора, после чего просто возьмем радиатор с вдвое большей площадью теплообмена, с вдвое меньшим тепловым сопротивлением (будем использовать изолирующие прокладки).

Пусть наше устройство будет работать при температуре окружающей среды в 45°C. Пусть температура кристалла удерживается не выше 125°C.

В даташите видим, что для встроенного диода тепловое сопротивление кристалл-корпус больше теплового сопротивления кристалл-корпус непосредственно IGBT, и оно равно 2 °C/Вт.

Это значение и будем брать в расчет в качестве теплового сопротивления кристалл-корпус.

Тепловое сопротивление силиконовой изолирующей прокладки составляет порядка 0,5 °C/Вт — это и будет тепловое сопротивление корпус-радиатор.

Теперь, зная рассеиваемую мощность, максимальную температуру кристалла, максимальную температуру окружающей среды, тепловое сопротивление кристалл-корпус и тепловое сопротивление корпус-радиатор, найдем необходимое тепловое сопротивление радиатор-окружающая среда.

Итак, нам необходимо подобрать такой радиатор, чтобы тепловое сопротивление радиатор-окружающая среда получилось в данных условиях 2,833 °C/Вт или меньше. И до какой температуры в этом случае перегреется радиатор по сравнению с окружающей средой?

Возьмем найденное тепловое сопротивление на границе радиатор-окружающая среда, и умножим на рассеиваемую мощность, для нашего примера 15 Вт.

Перегрев составит около 43 °C, то есть температура радиатора будет около 88 °C.

Поскольку транзисторов в нашей схеме будет два, то и мощности рассеять нужно будет вдвое больше, значит необходим радиатор с тепловым сопротивлением вдвое меньшим, то есть 1,4 °C/Вт или меньше.

Если у вас нет возможности подобрать радиатор именно с найденным тепловым сопротивлением, то можно воспользоваться старым добрым эмпирическим методом — обратиться к графику из справочника.

Зная разность температур окружающая среда — радиатор (для нашего примера 43 °C), зная рассеиваемую мощность (для нашего примера для двух транзисторов — два по 15 Вт), находим необходимую площадь радиатора, то есть общую площадь контакта радиатора с окружающим воздухом (для нашего примера — два по 400 кв.см).

Смотрите также по этой теме: Дюйм*градус/ватт — что это за такой параметр радиатора?

Андрей Повный

Простой расчет площади теплоотвода для мощных транзисторов и тиристоров

Во время работы мощные полупроводниковые приборы выделяют в окружающую среду определенную теплоту.

Если не позаботиться об их охлаждении, транзисторы и диоды могут выйти из строя из-за перегрева рабочего кристалла. Обеспечение нормального теплового режима транзисторов (и диодов) — одна из важных задач.

Для правильного решения этой задачи нужно иметь представление о работе радиатора и технически грамотном его конструировании.

Конструкторы чаще выдумывают, чем рассчитывают, какую площадь должен иметь теплоотвод. Из-за этого либо сго­рают транзисторы, либо теплоотводы получаются более громоздкими.

Как известно, любой нагретый предмет охлаждаясь отдает тепло окружающей среде. Пока количество тепла, выделяющегося в транзисторе, больше отдаваемого им среде — температура корпуса транзистора будет непрерывно возрастать.

При некотором ее значении наступает так называемый тепловой баланс, то есть равенство количеств рассеиваемого и выделяемого тепла. Если температура теплового баланса меньше максимально допустимой для транзистора — он будет надежно работать. Если эта температура выше допустимой максимальной температуры — транзистор выйдет из строя.

Для того, чтобы тепловой баланс наступал при более низкой температуре, необходимо увеличить теплоотдачу транзистора.

Есть такой параметр, как тепловое со­противление. Он показывает, на сколь­ко градусов нагревается объект, если в нем выделяется мощность 1 Вт. К сожа­лению, в справочниках по транзисторам такой параметр приводится редко. На­пример. для транзистора в корпусе ТО-5 тепловое сопротивление равно 220°С на 1 Вт.

Это означает, что если в тран­зисторе выделяется 1 Вт мощности, то он нагреется на 220°С. Если допускать на­грев не более чем до 100°С, например, на 80°С относительно комнатной темпе­ратуры, то получим, что на транзисторе должно выделяться не более 80/220 = 0,36 Вт.

В дальнейшем будем считать до­пустимым нагрев транзистора или тири­стора не более, чем на 80°С.

1. Существует грубая формула для рас­чета теплового сопротивления теплоотвода Q = 50/ √S °С/Вт. (1)
2. где S — площадь поверхности теплоотвода, выраженная в квадратных сантиме­трах. Отсюда площадь поверхности можно рассчитать по формуле:
3. S = 2. ( 2 )

Рассмотрим в качестве примера расчет теплового сопротивления конструкции, показанной на рисунке. Конструкция теплоотвода состоит из 5 алюминиевых пластин, собранных в пакет. Предположим, W=20 см, D=10 см, а высота (на рисунке не показана) 12 см.

каждый «выступ» имеет площадь 10×12 = 120 см2, а с учетом обеих сторон 240 см2. Десять «выступов’» имеют площадь 2400 см2, а пластина две стороны х 20 х 12 = 480 см2. Итого получаем S=2880 см2. По формуле (1) рассчитываем Q=0,93°С/Вт.

При допустимом нагреве на 80°С получаем мощность рассеяния 80/0,93 = 90 Вт.

Теперь проведем обратный расчет. Предположим, нужен блок питания с выходным напряжением 12 В и током 10 А. После выпрямителя имеем 17 В. следовательно, падение напряжения на транзисторе составляет 5 В, а значит, мощность на нем 50 Вт. При допустимом нагреве на 80°С получим требуемое тепловое сопротивление Q=80/50= =1.6°С/Вт. Тогда по формуле (2) определим S= 1000 см2.

Радиаторы и охлаждение

В физике, электротехнике и атомной термодинамике есть известный закон — ток, протекающий по проводам, нагревает их. Придумали его Джоуль и Ленц, и оказались правы — так оно и есть. Всё, что работает от электричества, так или иначе часть проходящей энергии передаёт в тепло.

Так уж получилось в электронике, что самым страдающим от тепла объектом нашей окружающей среды является воздух. Именно воздуху нагревающиеся детали передают тепло, а от воздуха требуется принять тепло и куда-нибудь подевать. Потерять, к примеру, или рассеять по себе. Процесс отдачи тепла мы с вами назовем охлаждением.

Наши электронные конструкции тоже рассеивают немало тепла, одни — больше, другие — меньше.

Греются стабилизаторы напряжения, греются усилители, греется транзистор, управляющий релюшкой или даже просто мелким светодиодом, разве что греется ну совсем немного. Ладно, если греется немного.

Ну а если он жарится так, что руку держать нельзя? Давайте пожалеем его и попробуем как-нибудь ему помочь. Так сказать, облегчить его страдания.

Вспомним устройство батареи отопления. Да, да, та самая обычная батарея, что греет комнату зимой и на которой мы сушим носки и футболки . Чем больше батарея, тем больше тепла будет в комнате, так ведь? По батарее протекает горячая вода, она нагревает батарею. У батареи есть важная вещь — количество секций.

Секции контактируют с воздухом, передают ему тепло. Так вот, чем больше секций, то есть чем больше занимаемая площадь батареи, тем больше тепла она может нам отдать. Приварив еще парочку секций, мы сможем сделать теплее нашу комнату.

Правда, при этом горячая вода в батарее может остыть, и соседям ничего не останется.

Рассмотрим устройство транзистора.

На медном основании (фланце) 1 на подложке 2 закреплен кристалл 3. Он подключается к выводам 4. Вся конструкция залита пластмассовым компаундом 5. У фланца есть отверстие 6 для установки на радиатор.

Вот это по сути та же самая батарея, посмотрите! Кристалл греется, это как горячая вода. Медный фланец контактирует с воздухом, это секции батареи. Площадь контакта фланца и воздуха — это место нагревания воздуха. Нагревающийся воздух охлаждает кристалл.

Как сделать кристалл холоднее? Устройство транзистора мы изменить не можем, это понятно. Создатели транзистора об этом тоже подумали и для нас, мучеников, оставили единственную дорожку к кристаллу — фланец.

Фланец — это как одна-единственная секция у батареи — жарить жарит, а тепла воздуху не передается — маленькая площадь контакта.

Вот тут предоставляется простор нашим действиям! Мы можем нарастить фланец, припаять к нему еще «парочку секций», то бишь большую медную пластинку, благо фланец сам медный, или же закрепить фланец на металлической болванке, называемой радиатором. Благо отверстие во фланце приготовлено под болт с гайкой.

Что же такое радиатор? Я твержу уже третий абзац про него, а толком так ничего и не рассказал! Ладно, смотрим:

Как видим, конструкция радиаторов может быть различной, это и пластинки, и ребра, а еще бывают игольчатые радиаторы и разные другие, достаточно зайти в магазин радиодеталей и пробежаться по полке с радиаторами .

Радиаторы чаще всего делают из алюминия и его сплавов (силумин и другие). Медные радиаторы лучше, но дороже.

Стальные и железные радиаторы применяются только на очень небольшой мощности, 1-5Вт, так как они медленно рассеивают тепло.

Тепло, выделяемое в кристалле, определяется по очень простой формуле P=U*I, где P — выделяемая в кристалле мощность, Вт, U = напряжение на кристалле, В, I — сила тока через кристалл, А. Это тепло проходит через подложку на фланец, где передается радиатору. Далее нагретый радиатор контактирует с воздухом и тепло передается ему, как следующему участнику нашей системы охлаждения.

Посмотрим на полную схему охлаждения транзистора.

У нас появились две штуки — это радиатор 8 и прокладка между радиатором и транзистором 7. Её может и не быть, что и плохо, и хорошо одновременно. Давайте разбираться.

Расскажу о двух важных параметрах — это тепловые сопротивления между кристаллом (или переходом, как его еще называют) и корпусом транзистора — Rпк и между корпусом транзистора и радиатором — Rкр.

Первый параметр показывает, насколько хорошо тепло передается от кристалла к фланцу транзистора. Для примера, Rпк, равное 1,5градуса Цельсия на ватт, объясняет, что с увеличением мощности на 1Вт разница температур между фланцем и радиатором будет 1,5градуса.

Иными словами, фланец всегда будет холоднее кристалла, а насколько — показывает этот параметр. Чем он меньше, тем лучше тепло передается фланцу.

Если мы рассеиваем 10Вт мощности, то фланец будет холоднее кристалла на 1,5*10=15градусов, а если же 100Вт — то на все 150! А поскольку максимальная температура кристалла ограничена (не может же он жариться до белого каления!), фланец надо охлаждать. На эти же 150 градусов .

К примеру:
Транзистор рассеивает 25Вт мощности. Его Rпк равно 1,3градуса на ватт. Максимальная температура кристалла 140градусов. Значит, между фланцем и кристаллом будет разница в 1,3*25=32,5градуса. А поскольку кристалл недопустимо нагревать выше 140градусов, от нас требуется поддерживать температуру фланца не горячее, чем 140-32,5=107,5градусов. Вот так.

А параметр Rкр показывает то же самое, только потери получаются на той самой пресловутой прокладке 7.

У нее значение Rкр может быть намного больше, чем Rпк, поэтому, если мы конструируем мощный агрегат, нежелательно ставить транзисторы на прокладки. Но всё же иногда приходится.

Единственная причина использовать прокладку — если нужно изолировать радиатор от транзистора, ведь фланец электрически соединен со средним выводом корпуса транзистора.

Вот давайте рассмотрим еще один пример.
Транзистор жарится на 100Вт. Как обычно, температура кристалла — не более 150градусов. Rпк у него 1градус на ватт, да еще и на прокладке стоит, у которой Rкр 2 градуса на ватт.

Разница температур между кристаллом и радиатором будет 100*(1+2)=300градусов.

Радиатор нужно держать не горячее, чем 150-300 = минус 150 градусов: Да, дорогие мои, это тот самый случай, который спасет только жидкий азот: ужос!

Намного легче живется на радиаторе транзисторам и микросхемам без прокладок. Если их нет, а фланцы чистенькие и гладкие, и радиатор сверкает блеском, да еще и положена теплопроводящая паста, то параметр Rкр настолько мал, что его просто не учитывают.

Разобрались? Поехали дальше!

Охлаждение бывает двух типов — конвекционное и принудительное. Конвекция, если помним школьную физику, это самостоятельное распространение тепла. Так же и конвекционное охлаждение — мы установили радиатор, а он сам там как-нибудь с воздухом разберется.

Радиаторы конвекционного типа устанавливаются чаще всего снаружи приборов, как в усилителях, видели? По бокам две металлические пластинчатые штуковины. Изнутри к ним привинчиваются транзисторы.

Такие радиаторы нельзя накрывать, закрывать доступ воздуха, иначе радиатору некуда будет девать тепло, он перегреется сам и откажется принимать тепло у транзистора, который долго думать не будет, перегреется тоже и: сами понимаете что будет.

Принудительное охлаждение — это когда мы заставляем воздух активнее обдувать радиатор, пробираться по его ребрам, иглам и отверстиям. Тут мы используем вентиляторы, различные каналы воздушного охлаждения и другие способы. Да, кстати, вместо воздуха запросто может быть и вода, и масло, и даже жидкий азот. Мощные генераторные радиолампы частенько охлаждаются проточной водой.

Как распознать радиатор — для конвекционного он или принудительного охлаждения? От этого зависит его эффективность, то есть насколько быстро он сможет остудить горячий кристалл, какой поток тепловой мощности он сможет через себя пропустить.

Смотрим фотографии.

Первый радиатор — для конвекционного охлаждения. Большое расстояние между ребрами обеспечивает свободный поток воздуха и хорошую теплоотдачу. На второй радиатор сверху одевается вентилятор и продувает воздух сквозь ребра. Это принудительное охлаждение. Разумеется, использовать везде можно и те, и те радиаторы, но весь вопрос — в их эффективности.

У радиаторов есть 2 параметра — это его площадь (в квадратных сантиметрах) и коэффициент теплового сопротивления радиатор-среда Rрс (в Ваттах на градус Цельсия). Площадь считается как сумма площадей всех его элементов: площадь основания с обеих сторон + площадь пластин с обеих сторон.

Площадь торцов основания не учитывается, так там квадратных сантиметров ну совсем немного будет .

Пример:радиатор из примера выше для конвекционного охлаждения.
Размеры основания: 70х80мм
Размер ребра: 30х80мм
Кол-во ребер: 8
Площадь основания: 2х7х8=112кв.см
Площадь ребра: 2х3х8=48кв.см.

Общая площадь: 112+8х48=496кв.см.

Коэффициент теплового сопротивления радиатор-среда Rрс показывает, на сколько увеличится температура выходящего с радиатора воздуха при увеличении мощности на 1Вт. Для примера, Rрс, равное 0,5 градуса Цельсия на Ватт, говорит нам, что температура увеличится на полградуса при нагреве на 1Вт.

Этот параметр считается трехэтажными формулами и нашим кошачьим умам ну никак не под силу: Rрс, как и любое тепловое сопротивление в нашей системе, чем меньше, тем лучше.

А уменьшить его можно по-разному — для этого радиаторы чернят химическим путем (например алюминий хорошо затемняется в хлорном железе — не экспериментируйте дома, выделяется хлор!), еще есть эффект ориентировать радиатор в воздухе для лучшего прохождения его вдоль пластин (вертикальный радиатор лучше охлаждается, чем лежачий). Не рекомендуется красить радиатор краской: краска — лишнее тепловое сопротивление. Если только слегка, чтобы темненько было, но не толстым слоем!

В приложении есть небольшая программа, в которой можно посчитать примерную площадь радиатора для какой-нибудь микросхемы или транзистора. С помощью него давайте рассчитаем радиатор для какого-нибудь блока питания.

Схема блока питания.

Блок питания выдает на выходе 12Вольт при токе 1А. Такой же ток протекает через транзистор. На входе транзистора 18Вольт, на выходе 12Вольт, значит, на нем падает напряжение 18-12=6Вольт. С кристалла транзистора рассеивается мощность 6В*1А=6Вт.

Максимальная температура кристалла у 2SC2335 150градусов. Давайте не будем эксплуатировать его на предельных режимах, выберем температуру поменьше, для примера, 120градусов.

Тепловое сопротивление переход-корпус Rпк у этого транзистора 1,5градуса Цельсия на ватт.

Поскольку фланец транзистора соединен с коллектором, давайте обеспечим электрическую изоляцию радиатора. Для этого между транзистором и радиатором положим изолирующую прокладку из теплопроводящей резины. Тепловое сопротивление прокладки 2градуса Цельсия на ватт.

Для хорошего теплового контакта капнем немного силиконового масла ПМС-200.

Это густое масло с максимальной температурой +180градусов, оно заполнит воздушные промежутки, которые обязательно образуются из-за неровности фланца и радиатора и улучшит передачу тепла.

Многие используют пасту КПТ-8, но и многие считают её не самым лучшим проводником тепла.
Радиатор выведем на заднюю стенку блока питания, где он будет охлаждаться комнатным воздухом +25градусов.

Все эти значения подставим в программку и посчитаем площадь радиатора. Полученная площадь 113кв.см — это площадь радиатора, рассчитанная на длительную работу блока питания в режиме полной мощности — дольше 10часов.

Если нам не нужно столько времени гонять блок питания, можно обойтись радиатором поменьше, но помассивнее.

А если мы установим радиатор внутри блока питания, то отпадает необходимость в изолирующей прокладке, без нее радиатор можно уменьшить до 100кв.см.

А вообще, дорогие мои, запас карман не тянет, все согласны? Давайте думать о запасе, чтобы он был и в площади радиатора, и в предельных температурах транзисторов. Ведь ремонтировать аппараты и менять пережаренные транзисторы придется не кому-нибудь, а вам самим! Помните об этом!

Источник: www.radiokot.ru

Список радиоэлементов

Скачать список элементов (PDF)

Расчёт радиатора для транзистора

Расчёт ребристого радиатора при естественном воздушном охлаждении для транзистора 2ТА заданной мощности 15 Вт.

Необходимо сопоставить максимальную мощность рассеяния транзистора при допустимой температуре р-п перехода Тп, температуре среды Тс и тепловом контактном сопротивлении R пк с заданной мощностью транзистора.

Если заданная мощность Р превышает Рмах, то данный транзистор на заданную мощность применять нельзя. R кр — тепловое контактное сопротивление между корпусом и радиатором. Определяем число рёбер, n , шт. Рекомендуется выбирать на одно ребро больше расчётного.

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты: Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Теплоотвод 2. Алюминиевые радиаторы

Расчет радиатора для транзистора. Расчет пластинчатого (ребристого) радиатора

Она и так весёлая На самом деле, вакуумным приборам, работающим в штатном режиме, дополнительный отвод тепла не требуется. А вот мощным транзисторам, микросхемам и всяким диодам, которые толком и на баяне играть не умеют и, подобно лампам, рассеивать тепловую мощность путём естественной конвекции не научились — подавай принудительный отвод тепла от кристалла полупроводника.

А не подашь, отойдут стройными рядами от мира сего из-за перегрева и последующего разрушения этого самого рабочего кристалла. Так вот, для обеспечения эффективного отвода тепла от силового элемента и применяют теплоотводы радиаторы.

Полный расчёт радиатора — вещь кропотливая. Можно воспользоваться грубым расчётом — для рассеивания 1 ватта тепла, выделяемого полупроводниковым прибором, достаточно использовать площадь теплоотвода, равную 30 квадратным сантиметрам.

Но лучше воспользоваться специальной программой. Эта формула непререкаема и не должна вызывать никаких сомнений. А вот формулы по переводу рассчитанного теплового сопротивления в площадь поверхности радиатора, выуженные из нашей справочной литературы — не вызвали чувства глубокого удовлетворения, в связи с существенным несоответствием получаемых результатов суровой реальности жизни.

Пришлось искать правду в источниках империалистических агрессоров, а конкретно — в рекомендациях по выбору алюминиевых радиаторов американской фирмы Aavid Thermalloy.

Информация эта неожиданно обнаружилась в электротехническом справочнике г-на Корякина-Черняка С. Теперь давайте определимся с терминологией.

S — площадь поверхности радиатора, равная удвоенной суммарной площади основания радиатора и всех площадей рёбер радиатора.

Почему удвоенной? Потому, что и основание, и все рёбра теплоотвода имеют по две поверхности, которыми и излучают тепло в окружающее пространство. Q — тепловое сопротивление между радиатором и окружающей средой. Спецификация большинства радиаторов содержит этот параметр.

Q1 — тепловое сопротивление между кристаллом и корпусом силовых элементов обычно приводится в справочнике и обозначается R thJC.

Q2 — значение теплового сопротивление корпус-радиатор стремиться к нулю в тех случаях, когда мы прикручиваем транзистор к отполированной поверхности радиатора без изолирующих прокладок, или используем тонкие современные подложки из из оксида алюминия Al2O3 , нитрида алюминия AlN , или оксида бериллия BeO.

В случае применения слюды значение теплового сопротивления может составлять 0.

Т1 — максимально допустимая температура внутри корпуса, в котором находится радиатор, либо максимальная температура окружающей среды, если рёбра радиатора выведены наружу.

Я бы рекомендовал подобрать это значение, исходя из температуры радиатора градусов. Если совсем лень — ставим 1. Если это не так, ищем в справочнике параметр теплового сопротивления, на используемый вид подложки, и заносим его в таблицу.

А если предусмотрен, надо озадачиться выяснением этой самой величины скорости воздушного потока, омывающего наш теплоотвод. А приведу-ка я на следующей странице кусок главы из электротехнического справочника уважаемого автора Корякина-Черняка С.

Если Вы вдруг озадачились рассеиванием на радиаторе слишком высоких мощностей, калькулятор может выдать отрицательные значения. Смотрим формулу и видим — это нормально.

Происходит это из-за ненулевого значения теплового сопротивления кристалл-корпус.

Тут природу не обманешь — надо либо поднимать значение максимальной температуры кристалла Т2, либо искать транзистор с меньшим тепловым сопротивлением, либо сажать несколько транзисторов в параллель.

Теперь, что касается покупки радиатора по кропотливо рассчитанным нашей таблицей параметрам. Если производитель солидный, можно воспользоваться приведённым в технической документации значением удельного теплового сопротивления.

Если этот производитель Kinsten Industrial, или прочий китайский «no trademark» — воздержитесь от доверительных чувств к указанному в DataSheet параметру теплового сопротивления, а лучше старательно, по приведённым чертежам, просчитайте суммарную площадь подложки и граней, умножьте полученный результат на 2 и оценивайте возможность применения данной железяки в вашем устройстве, исходя из общей площади поверхности радиатора.

С этим всё, дальше кусок из умного справочника. Это нужно знать Весь перечень знаний находится на этой странице. Весь перечень знаний находится на этой странице. Онлайн расчёт площади радиаторов для транзисторов и микросхем.

На сайте радиочипи представлены принципиальные схемы сабвуферов, собранные своими руками

Радиаторы для полупроводниковых приборов. Во время работы мощные полупроводниковые приборы выделяют в окружающую среду определенную теплоту. Если не позаботиться об их охлаждении, транзисторы и диоды могут выйти из строя из-за перегрева рабочего кристалла.

Обеспечение нормального теплового режима транзисторов и диодов — одна из важных задач. Для правильного решения этой задачи нужно иметь представление о работе радиатора и технически грамотном его конструировании.

Как известно, любой нагретый предмет охлаждаясь отдает тепло окружающей среде.

Во время своей работы интегральные стабилизаторы напряжения, особенно линейные, выделяют в окружающую среду определенное количество.

Расчет радиатора для транзистора. Расчет пластинчатого (ребристого) радиатора

В физике, электротехнике и атомной термодинамике есть известный закон — ток, протекающий по проводам, нагревает их. Придумали его Джоуль и Ленц, и оказались правы — так оно и есть. Всё, что работает от электричества, так или иначе часть проходящей энергии передаёт в тепло.

Так уж получилось в электронике, что самым страдающим от тепла объектом нашей окружающей среды является воздух. Именно воздуху нагревающиеся детали передают тепло, а от воздуха требуется принять тепло и куда-нибудь подевать. Потерять, к примеру, или рассеять по себе.

Процесс отдачи тепла мы с вами назовем охлаждением.

3.1 Расчёт параметров радиатора для отвода тепла от транзистора

Запросить склады. Перейти к новому. Расчет радиатора ключевого транзистора. Дано: IRF работающий в ключевом режиме, линейка светодиодов шт идут сразу с резисторами ток одного 20 мА, питание 5 вольт. Каким образом расчитать радиатор для данного транзистора?

Часть 1: Расчет тепловыделения и радиатора при постоянном токе Сначала простой случай, расчет радиатора по данным тепловыделения при постоянном токе. Например, переключение производится не чаще чем с частотой 1 Гц.

Во время своей работы интегральные стабилизаторы напряжения, особенно линейные, выделяют в окружающую среду определенное количество тепла. Если заранее не позаботиться об их охлаждении, то они могут выйти из строя, из-за перегрева рабочей структуры кристалла.

Для обеспечения высокой точности и стабильности напряжения питания в современных электронных устройствах широкое распространение получили интегральные стабилизаторы напряжения ИМС серии хх78хх отечественный аналог КР которые производят многие зарубежные фирмы.

Параметры некоторых ИМС стабилизаторов напряжения согласно данным из [1], приведены в табл. При мощности нагрузки более 1 Вт, ИМС линейного стабилизатора напряжения необходимо эксплуатировать с теплоотводом, к которому они крепятся болтовым соединением.

Промышленность выпускает различные виды радиаторов на любой вкус: пластинчатые, ребристые, штыревые, игольчатые и др.

Онлайн расчёт площади радиаторов для транзисторов и микросхем

Оглавление :: Поиск Техника безопасности :: Помощь. Чтобы рассчитать отвод тепла от силового элемента, используется понятие теплового сопротивления. По определению:. Вашему вниманию подборка материалов:. П рактика проектирования электронных схем Искусство разработки устройств. Элементная база. Типовые схемы.

Обеспечение нормального теплового режима транзисторов (и диодов) — одна из важных . Полный расчет радиатора — очень трудоемкий процесс.

Простой расчет площади теплоотвода для мощных транзисторов и тиристоров

Часто необходимо, как мы видели в приведенных выше схемах, использовать мощные транзисторы или другие сильноточные устройства, такие, как КУВ или силовые выпрямители, рассеивающие мощности во много ватт.

Недорогой и очень распространенный мощный транзистор 2N, правильно смонтированный, рассеивает мощность до Вт.

Все мощные устройства выпускаются в корпусах, обеспечивающих тепловой контакт между их металлической поверхностью и внешним радиатором.

6.04. Мощные транзисторы и отвод тепла

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Как расчитать радиатор

Пытаюсь рассчитать радиатор для полевого транзистора IRF Силовая электроника, от простого к сложному. В своей конструкции хочется добиться рассеиваемой мощности Вт на IRF Ток через транзистор до 10 А, напряжение до 30 В соответственно с корректировкой на Вт. Мощные полевики обеспечивают заявленные мощностные параметры только в режиме полного открытия. Дело в том, что они состоят из множества параллельных мелких ячеек.

Рисунок 2 — Зависимость площади радиатора от перегрева и мощности рассеяния ЭРЭ коэффициент запаса 1,5. Определим необходимое значение напряжения на вторичной обмотке трансформатора.

Как рассчитать радиатор

Радиатор расчет. Как рассчитать радиатор для полупроводниковых. May 19, — Какой простой формулой можно подсчитать площадь радиатора охлаждения, если мне известны следующие параметры: температура воздуха-до 30 град.

Сразу скажем — научно-обоснованной методики для расчета охлаждающих радиаторов не существует.

Здесь мы приведем только пару-другую эмпирических способов, которые оправдали себя на практике и годятся для того, чтобы рассчитывать пассивные то есть без обдува радиаторы для подобных усилителей или для аналоговых источников питания, о которых пойдет речь в следующей главе. Типичный пластинчатый радиатор Сначала рассмотрим, как рассчитывать площадь радиаторов, исходя из их геометрии. Для расчета его площади нужно к площади его основания прибавить суммарную площадь его ребер также с каждой стороны.

Во время работы полупроводникового прибора в его кристалле выделяется мощность, что приводит к нагреву прибора. При этом его структура будет необратимо разрушаться. Следовательно, надежность работы полупроводниковых приборов во многом определяются эффективностью их охлаждения.

Радиаторы для полупроводниковых приборов

            Радиаторы для полупроводниковых приборов

Во время работы мощные полупроводниковые приборы выделяют в окружающую среду определенную теплоту. Если не позаботиться об их охлаждении, транзисторы и диоды могут выйти из строя из-за перегрева рабочего кристалла.

  Обеспечение нормального теплового режима транзисторов (и диодов) — одна из важных задач. Для правильного решения этой задачи нужно иметь представление о работе радиатора и технически грамотном его конструировании.

Как известно, любой нагретый предмет охлаждаясь отдает тепло окружающей среде. Пока количество тепла, выделяющегося в транзисторе, больше отдаваемого им среде — температура корпуса транзистора будет непрерывно возрастать.

При некотором ее значении наступает так называемый тепловой баланс, то есть равенство количеств рассеиваемого и выделяемого тепла. Если температура теплового баланса меньше максимально допустимой для транзистора — он будет надежно работать. Если эта температура выше допустимой максимальной температуры — транзистор выйдет из строя.

Для того, чтобы тепловой баланс наступал при более низкой температуре, необходимо увеличить теплоотдачу транзистора. 

Известны три способа передачи тепла: Теплопроводность, Лучеиспускание и Конвекция. Теплопроводность воздуха обычно мала — этим значением при расчете радиатора можно пренебречь.

Доля тепла, рассеиваемая лучеиспусканием значительна лишь при высоких температурах (несколько сотен градусов по Цельсию), поэтому этой величиной при относительно низких температурах работы транзисторов (не более 60-80 градусов) также можно пренебречь.

Конвекция — это движение воздуха в зоне нагретого тела, обусловленное разностью температур воздуха и тела. Количество тепла, отдаваемого нагретым предметом, пропорционально разности температур предмета и воздуха, площади поверхности и скорости воздушного потока, омывающего тело.

В молодости я столкнулся с оригинальным решением отвода тепла от мощных выходных транзисторов. Транзисторы (тогда для построения усилителей применяли транзисторы типа П210) на длинных проводах находились вне корпуса. К корпусу были прикручены две пластиковые баночки с водой, а транзисторы лежали в них.

Таким образом было обеспечено «водяное» эффективное охлаждение. Когда вода в баночках нагревалась — ее просто заменяли на холодную… Вместо воды можно использовать минеральное (жидкое) или трансформаторное масло…

Сейчас промышленность начала серийно выпускать водяные системы охлаждения процессоров и видеокарт компьютеров — по принципу автомобильных радиаторов (но это — уже, на мой взгляд, экзотика…).

Для обеспечения эффективного отвода тепла от кристалла полупроводника применяют теплоотводы (радиаторы). Познакомимся с некоторыми из конструкций радиаторов.

На приведенных рисунках показаны четыре разновидности теплоотводов.

Простейшим из них является пластинчатый радиатор. Площадь его поверхности равна сумме площадей двух сторон. Идеальной формой такого теплоотвода является круг, далее идут квадрат и прямоугольник. Пластинчатый радиатор целесообразно применять при небольших мощностях рассеивания. Устанавливаться такой радиатор должен вертикально, в противном случае — эффективная площадь рассеяния снижается.

Усовершенствованный пластинчатый теплоотвод представляет собой набор из нескольких пластин, загнутых в разные стороны. Этот радиатор при площади поверхности равной простейшему пластинчатому имеет меньшие габариты. Устанавливается такой теплоотвод аналогично пластинчатому.

Количество пластин может быть различным — в зависимости от необходимой поверхности. Площадь рассеивания такого радиатора равна сумме площадей всех загнутых участков пластин, плюс площадь поверхности центральной части.

Это тип радиатора имеет и недостатки: пониженную эффективность отвода тепла от всех пластин, а также невозможность получения идеально прямой поверхности в местах соединения пластин между собой.

Для изготовления пластинчатых радиаторов следует использовать пластины с толщиной не менее 1,5 (лучше — 3) миллиметров.

Ребристый радиатор — обычно цельнолитой, либо фрезерованный — может быть с одно или двухсторонним оребрением. Двухстороннее оребрение позволяет увеличить площадь поверхности. Площадь поверхности такого теплоотвода равна сумме площадей поверхности всех пластин и сумме площади поверхности основного тела радиатора.

Самым эффективным из всех перечисленных является штыревой (или игольчатый) радиатор. При минимальном объеме такой радиатор имеет максимальную эффективную площадь рассеивания. Площадь поверхности такого теплоотвода равна сумме площадей каждого штырька и площади основного тела.

Также существуют теплоотводы с принудительной подачей воздуха (пример — кулер процессора в вашем компьютере).

Эти теплоотводы при небольшой площади поверхности радиатора способны рассеивать в окружающую среду значительные мощности (к примеру — процессор среднего быстродействия Р-1000 выделяет, в зависимости от загрузки 30-70 ватт тепловой энергии).

Недостаток таких теплоотводов — повышенный шум при  эксплуатации и ограниченный срок работы (механический износ вентилятора).

Материалом для радиаторов обычно служит алюминий и его сплавы. Лучшей эффективностью обладают теплоотводы, выполненные из меди, но вес и стоимость таких радиаторов выше, чем у алюминиевых.

Полупроводниковый прибор крепится на теплоотвод при помощи специальных  фланцев. Если необходимо изолировать прибор от радиатора — применяются различные изоляционные прокладки. Применение прокладок снижает эффективность передачи тепла от кристалла, поэтому, если есть возможность — лучше изолировать теплоотвод от шасси конструкции.

Для более эффективного отвода тепла поверхность, которая соприкасается с полупроводниковым прибором, должна быть ровной и гладкой. Для повышения эффективности применяют специальные термопасты (например «КПТ-8»).

Применение термопаст способствует уменьшению теплового сопротивления участка «корпус — теплоотвод» и позволяет несколько понизить температуру кристалла. В качестве прокладок используют слюду, различные пленки из пластмассы, керамику. В свое время мной было получено авторское свидетельство по способу изолирования корпуса транзистора от теплоотвода.

Суть данного метода заключается в следующем: Поверхность теплоотвода покрывается тонким слоем термопасты (например типа КПТ-8), на поверхность пасты наносится (методом насыпания) слой кварцевого песка (я использовал песок из плавкого предохранителя), далее излишек песка удаляется стряхиванием и транзистор плотно прижимается при помощи хомута, изготовленного из изоляционного материала. При заводских испытаниях данного метода «прокладка» выдерживала кратковременно подачу напряжения в 1000 вольт (от мегометра).

Некоторые зарубежные мощные транзисторы выпускаются в изолированном корпусе — такой транзистор можно крепить непосредственно к теплоотводу без применения каких либо прокладок (но это не исключает применения термопаст!).

Источником тепла в системе транзистор-радиатор-окружающая среда является коллекторный P-N переход. Весь путь тепла в этой системе можно разделить на три участка: переход — корпус транзистора, корпус транзистора — теплоотвод, теплоотвод — окружающая среда.

Вследствие неидеальности передачи тепла температуры перехода, корпуса транзистора и окружающей среды существенно отличаются. Это происходит потому, что тепло на своем пути встречает некоторое сопротивление, называемое тепловым сопротивлением. Это сопротивление равно отношению разности температур на границах участка к рассеиваемой мощности.

Сказанное можно проиллюстрировать примером: по справочнику тепловое сопротивление переход-корпус транзистора П214 равно 4 градуса Цельсия на ватт.

Это означает, что в случае рассеивания на переходе мощности в 10 ватт, переход будет «теплее» корпуса на 4*10=40 градусов! Если учесть при этом тот факт, что максимальная температура перехода равна 85 градусам, то станет ясно, что температура корпуса при указанной мощности не должна превышать 85-40= 45 градусов Цельсия.

Наличие теплового сопротивления радиатора является причиной существенного различия температуры его участков, разноудаленных от места установки транзистора. Это означает, что в активной отдаче тепла участвует не вся поверхность радиатора, а лишь часть ее, которая имеет наиболее высокую температуру и поэтому наилучшим образом омывается воздухом.

Эта часть и называется эффективной поверхностью радиатора. Она будет тем больше, чем выше теплопроводящая способность радиатора. Теплопроводящая способность радиатора зависит от свойств материала из которого изготовлен теплоотвод и его толщины. Вот поэтому для изготовления теплоотводов используют медь или алюминий.

Полный расчет радиатора — очень трудоемкий процесс. Для грубого расчета можно использовать следующие данные: Для рассеивания 1 ватта тепла, выделяемого полупроводниковым прибором, достаточно использовать площадь теплоотвода, равную 30 квадратным сантиметрам.

Рекомендуемые площади радиаторов для некоторых диодов приведены в таблице:

В журнале «Радио» была опубликована статья инженера Агеева по расчету теплоотводов для полупроводниковых приборов. Вы можете закачать скан этой статьи (приношу заранее извинения за не очень высокое качество) здесь (280 Кбайт).

В журнале «Радиоаматор-Конструктор» была опубликована статья неизвестного автора по методике упрощенного расчета радиаторов. Просмотреть статью можно здесь.

Литература по теме: Ю.Ф.Скрипников «Радиаторы для полупроводниковых приборов» (около 2 мегабайт) можно скачать здесь.

Расчет теплоотвода силового элемента

Как рассчитать систему отвода тепла от силового элемента электронной схемы (10+)

Расчет теплоотвода силового элемента

• Оглавление :: ПоискТехника безопасности :: Помощь
• Чтобы рассчитать отвод тепла от силового элемента, используется понятие теплового сопротивления. По определению:
• [Тепловое сопротивление, грЦ / Вт] = ([Температура в горячей точке, грЦ] — [Температура в холодной точке, грЦ]) / [Рассеиваемая мощность, Вт]

Это означает, что если от горячей точки к холодной поступает тепловая мощность X Вт, а тепловое сопротивление составляет Y грЦ / Вт, то разница температур составить X * Y грЦ.

Формула для расчета охлаждения силового элемента

1. Для случая расчета теплоотвода электронного силового элемента то же самое можно сформулировать так:
2. [Температура кристалла силового элемента, грЦ] = [Температура окружающей среду, грЦ] + [Рассеиваемая мощность, Вт] * [Полное тепловое сопротивление, грЦ / Вт]
3. где [Полное тепловое сопротивление, грЦ / Вт] = [Тепловое сопротивление между кристаллом и корпусом, грЦ / Вт] + [Тепловое сопротивление между корпусом и радиатором, грЦ / Вт] + [Тепловое сопротивление между радиатором и окружающей средой, грЦ / Вт] (для случая с радиатором),
4. или [Полное тепловое сопротивление, грЦ / Вт] = [Тепловое сопротивление между кристаллом и корпусом, грЦ / Вт] + [Тепловое сопротивление между корпусом и окружающей средой, грЦ / Вт] (для случая без радиатора).
5. В результате расчета мы должны получить такую температуру кристалла, чтобы она была меньше максимально допустимой, указанной в справочнике.

Где взять данные для расчета?

Тепловое сопротивление между кристаллом и корпусом для силовых элементов обычно приводится в справочнике. И обозначается так:

Пусть Вас не смущает, что в справочнике написаны единицы измерения K/W или К/Вт. Это означает, что данная величина приведена в Кельвинах на Ватт, в грЦ на Вт она будет точно такой же, то есть X К/Вт = X грЦ/Вт.

Обычно в справочниках приведено максимально возможное значение этой величины с учетом технологического разброса. Она нам и нужно, так как мы должны проводить расчет для худшего случая. Для примера максимально возможное тепловое сопротивление между кристаллом и корпусом силового полевого транзистора SPW11N80C3 равно 0.8 грЦ/Вт,

Тепловое сопротивление между корпусом и радиатором зависит от типа корпуса. Типичные максимальные значения приведены в таблице:

Изоляционная прокладка. По нашему опыту правильно выбранная и установленная изолирующая прокладка увеличивает тепловое сопротивление в два раза.

Тепловое сопротивление между корпусом / радиатором и окружающей средой. Это тепловое сопротивление с точностью, приемлемой для большинства устройств, рассчитать довольно просто.

[Тепловое сопротивление, грЦ / Вт] = [120, (грЦ * кв. см) / Вт ] / [Площадь радиатора или металлической части корпуса элемента, кв. см].

Такой расчет подходит для условий, когда элементы и радиаторы установлены без создания специальных условий для естественного (конвекционного) или искусственного обдува. Сам коэффициент выбран из нашего практического опыта.

Спецификация большинства радиаторов содержит тепловое сопротивление между радиатором и окружающей средой. Так что в расчете надо пользоваться именно этой величиной. Рассчитывать эту величину следует только в случае, если табличных данных по радиатору найти не удается. Мы часто для сборки отладочных образцов используем б/у радиаторы, так что эта формула нам очень помогает.

Для случая, когда отвод тепла осуществляется через контакты печатной платы, площадь контакта также можно использовать в расчете.

Для случая, когда отвод тепла через выводы электронного элемента (типично диодов и стабилитронов относительно малой мощности), площадь выводов вычисляется, исходя из диаметра и длины вывода.

[Площадь выводов, кв. см.] = Пи * ([Длина правого вывода, см.] * [Диаметр правого вывода, см.] + [Длина левого вывода, см.] * [Диаметр левого вывода, см.])

Пример расчета отвода тепла от стабилитрона без радиатора

Пусть стабилитрон имеет два вывода диаметром 1 мм и длиной 1 см. Пусть он рассеивает 0.5 Вт. Тогда:

Площадь выводов составит около 0.6 кв. см.

Тепловое сопротивление между корпусом (выводами) и окружающей средой составит 120 / 0.6 = 200.

Тепловым сопротивлением между кристаллом и корпусом (выводами) в данном случае можно пренебречь, так как оно много меньше 200.

Примем, что максимальная температура, при которой будет эксплуатироваться устройство, составит 40 грЦ. Тогда температура кристалла = 40 + 200 * 0.5 = 140 грЦ, что допустимо для большинства стабилитронов.

Онлайн расчет теплоотвода — радиатора

Обратите внимание, что у пластинчатых радиаторов нужно считать площадь обеих сторон пластины. Для дорожек печатной платы, используемых для отвода тепла, нужно брать только одну сторону, так как другая не контактирует с окружающей средой. Для игольчатых радиаторов необходимо приблизительно оценить площадь одной иголки и умножить эту площадь на количество иголок.

Онлайн расчет отвода тепла без радиатора

Несколько элементов на одном радиаторе

• Если на одном теплоотводе установлено несколько элементов, то расчет выглядит так. Сначала рассчитываем температуру радиатора по формуле:
• [Температура радиатора, грЦ] = [Температура окружающей среды, грЦ] + [Тепловое сопротивление между радиатором и окружающей средой, грЦ / Вт] * [Суммарная мощность, Вт]
• Далее рассчитываем для каждого элемента.
• [Температура кристалла, грЦ] = [Температура радиатора, грЦ] + ([Тепловое сопротивление между кристаллом и корпусом элемента, грЦ / Вт] + [Тепловое сопротивление между корпусом элемента и радиатором, грЦ / Вт]) * [Мощность, рассеиваемая элементом, Вт]

Проверяем, что температура кристалла на превышает максимально допустимую.

(читать дальше…) :: (в начало статьи)

Оглавление :: ПоискТехника безопасности :: Помощь

К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости, чтобы быть в курсе.

Электронный справочник радиолюбителя

Приветствую вас дорогие друзья, меня зовут Владимир Васильев и сегодня я приготовил для вас кое-что интересное.  Каждый радиолюбитель в своей практике постоянно прибегает к помощи различных справочников : это справочники транзисторов, диодов резисторов и прочих деталюх. Конечно в настоящее время в этом нам помогает интернет и поэтому  коллекционирование большой библиотеки справочной литературы  стало не так актуально.

Но все-таки бывают случаи когда интернета может не оказаться под рукой  а в книжном справочнике не очень дружественный интерфейс, им тупо не удобно пользоваться. Особенно не удобно листать электронные книжки на компьютере.

В таких не редких случаях нам может помочь электронный справочник радиолюбителя. А о том, что представляет собой эта программа — справочник вы узнаете прочитав эту статью до конца.

Однако не забудьте подписаться на новые обновления так как информация на моем блоге постоянно обновляется и в дальнейшем без этого нехитрого приема будет сложно отследить за потоком моего сознания 🙂

Итак, для удобства я подготовил для вас содержание так что пользуйтесь на здоровье!

[contents]

Помню, когда я еще учился, кажется это был второй курс мы с одногруппниками частенько делились друг с другом разным софтом,  обоями для рабочего стола и всем тем, что может интересовать простого студента. Все это добро мы передавали друг другу на  дискетах, нарезали на болванки (USB флешки  тогда были не так распространены да и объем их был не велик ). Но круче всего было когда друг приходил в гости со своим жестким диском — вот это было раздолье.

Вот как сейчас помню один из моих друзей-одногруппинков Виталя пришел со своим винтом и подкинул мне всякой всячины — разного софта, в том числе и радиолюбительского. Так что, Виталя,  если ты читаешь эту статью то большой тебе привет и  спасибо за софт!

Так вот среди этого радиолюбительского софта был и справочник радиолюбителя о котором я хочу  вам, дорогие читатели подробненько так рассказать.

Справочник радиолюбителя что это?

Справочник для радиолюбителя это прежде всего удобная программа, содержащая в себе справочные данные на большое количество полупроводниковых  радиоэлементов. Среди всего многообразия можно найти информацию на такие радиодетали как:

• транзисторы (биполярные, полевые )
• диоды
• оптоэлектронные приборы (оптопары, излучающие ИК диоды различные индикаторы)
• тиристоры (импульсные, запираемые, оптронные и т.д.)
• аналоговые микросхемы (операционные усилители, компараторы и т.д.)
• микросхемы для теле-видео аппаратуры
• цифровые микросхемы

Другими словами справочник радиолюбителя — это электронный справочник включающий в себя: справочник  по транзисторам, справочник по диодам, по тиристорам, микросхемам и многим другим радиодеталям.

Где скачать и как установить?

И хотя этот справочник долгое время был у меня на компе, тем не менее я нашел его на одном из торрент -трекеров. И теперь этот справочник радиодеталей скачать можно по торрент-ссылке, специально для вас приготовил. Надеюсь большинство моих читателей знают как пользоваться программой mtorrent, так что проблем возникнуть не должно.

Когда скачаете то у вас  на руках будет два файлика.

Это файлы-образы диска , причем открыть их просто так не получится. Для начала нужно установить этот образ на виртуальный привод. Другими словами вам нужно воспользоваться программами — виртуальщиками  это такие как: DAEMON Tools,  Alcohol, Nero или UltraISO. Эти программы сами создают виртуальный привод и создают иллюзию того что у вас появился еще один CD-ROM.

У меня с этой задачей справляется тотал командер (специальная хакерская сборка ), одна из  этих программ встроена прямо в него. В результате у меня на компе создался виртуальный привод с буковкой H (О боже. чудеса какие-то, откуда он у меня взялся? 🙂 ) и мы можем наблюдать  содержимое.

Что из себя представляет

Давайте теперь разберемся что это за программа такая и что из себя представляет. Поэтому кликаем по главному exe-шнику, по файлу menu.exe и смотрим что там внутри. 

Сразу видим окно разбитое на несколько пунктов, эти пункты представляют собой разделы справочника

Разделы программы — справочника радиокомпонентов

Полупроводники №1

Нажав на раздел Полупроводники №1 у нас откроется вот такое окно.

И невооруженным взглядом становится понятно что здесь и зачем. Перед нами предстают несколько вкладок: биполярные транзисторы, полевые транзисторы, диоды , оптоэлектроника и тиристоры.

Вкладка биполярные транзисторы дает свободу выбора  по интересующим нас параметрам. В нашем распоряжении такие характеристики как мощность , тип проводимости, частота. Ну и можно выбрать какой транзистор мы ищем обычный, составной или еще какой.

Теперь нажимаем кнопку «вывод» и наблюдаем  все многообразие которое вывалилось на вас в одночасье.

«И Че это и  как в этом разобраться?»- сразу в лоб спросит какой-нибудь Вася, Петя, Коля. Действительно выборка получается очень большая. Это я для статьи немного подрезал скриншот а так картинка получилась внушительной. Таблица вывела нам все транзисторы, содержащиеся в базе, которые удовлетворяют выбранным нами критериям.

Нас это не устраивает, ведь нам нужен какой-нибудь один  конкретный транзистор для наших вполне конкретных целей.   Так что не печалимся ведь   весь результат этой таблицы легко корректировать и фильтровать используя «поиск». Этот поиск находится  над таблицей, там где расположен перечень вкладок,  поэтому незамедлительно делаем безудержный клик.

И здесь мы можем продолжить поиск искомого транзистора. В нашем распоряжении поиск по названию транзистора, по его зарубежным аналогам. Также мы можем отсортировать таблицу по техническим характеристикам. Так выбрав нужный элемент, допустим 2Т117А,  перемещаемся во вкладку «таблица». В результате таблица будет  забита только транзисторами с названием 2Т117А.  Среди них будет и искомый 2Т117А и 2Т117Б и 2Т117В и т.д.

А теперь делаем финт ушами и кликаем на вкладку «габариты» и О-о-о-п-ля.

Перед нами появилась информация о габаритах транзистора, по-моему теперь мы обладаем исчерпывающей информацией о транзисторе  2Т117А , у нас есть его габариты и есть его  технические характеристики. Все, осталось приобрести сам транзистор и впаять его куда надо.

Но это еще не все.

Бывают случаи когда требуется ювелирная сортировка по какому-то диапазону параметров. И для этого случая в программе припасена такая функция как подбор по параметрам.

Точным кликом по вкладке возвращаемся в окно поиска и там под окном выбора по названию элемента есть незаметная кнопка «подбор по параметрам».

Эта кнопка скрывает окно подбора транзисторов по параметрам. Здесь можно производить поиск по группе интересующих параметров. Также  можно очень четко регулировать диапазон поиска по конкретным параметрам. Не плохо да?

Мы рассмотрели принцип работы  со  справочником  радиокомпонентов  на примере транзисторов. О том как работать с другими типами полупроводников  можно также легко разобраться применив  метод научного тыка.

Полупроводники №2

Честно сказать я не совсем понял чем этот раздел полупроводников отличается от рассмотренного нами ранее. Потому, что нажав на пункт «полупроводники №2» у нас откроется окно почти такое же что мы  видели ранее, там где мы могли видеть вкладки выбора транзисторов, диодов или тиристоров.

Конечно может быть там зашита немного другая база комплектующих, не знаю, не разбирался. Одно знаю точно что там поиск осуществляется немного иначе. При нажатии вкладки «поиск» у вас откроется окошко.

Вот на мой взгляд и все отличия, поэтому какой раздел полупроводников использовать выбирайте для себя сами, я остановился на первом варианте.

Аналоговые микросхемы

Оставляем полупроводники за бортом и начнем наш разбор раздела аналоговых микросхем. И перед нами откроется знакомое окно, вот только информация здесь приводится уже для микросхем. В заголовке окна написано «Аналоговые микросхемы для аудиоаппаратуры» это естественно, ведь аналоговые микросхемы к примеру операционные усилители, применяются в аудиотехнике. 

Ладно, это все лирика а нам нужно разобраться  с тем как искать аналоговые микросхемы в этом электронном справочнике.

Короче, выбираем, то ради чего мы открыли это окошко. Пусть наш выбор падет на операционные усилители общего применения, поэтому ставим галочку в нужном месте и нажимаем клавишу  «Выбор».

И как в случае с транзисторами таблица выдала нам  бесчисленное количество микросхем. Но здесь этот результат также поддается корректировке.

Нажав на вкладку поиск здесь также можно ввести интересующую нас информацию. Здесь все точ в точ как  в случае с транзисторами, поэтому  на этом останавливаться не будем.

Отдельно хочется поведать про вкладки «габариты» и «схема включения». Схема включения спецом добавлена для аналоговых микросхем для пущей информативности.

Допустим наш выбор пал на микросхему операционного усилителя К153УД501 и тут же мы можем оценить ее габариты и посмотреть как ее включать в схему, какая схема обвязки ей соответствует.

Микросхемы для теле-видео аппаратуры

Теперь уделим внимание микросхемам применяемым для теле-видео аппаратуры.

Для этих микросхем также есть свое окно выбора, а выбрать здесь есть из чего. Окно разбито на микросхемы для телевизионной аппаратуры и на микросхемы применяемые в видеомагнитофонах.

Например микросхемы для телевизионной аппаратуры разбиты по системам, к которым они относятся или где они должны стоять в аппаратуре:

• в канале цветности
• видеоусилители
• в цепях коммутации
• в блоках дистанционного управления
• в системах спутникового телевидения
• в системах телетекста
• в радиоканале
• в узлах развертки и цепях синхронизации
• в системах питания
• цифровые микросхемы
• для тюнеров

Как-то так, выбираем то что нужно и жмем знакомую кнопочку «Вывод». Я выбрал пункт «в канале цветности» и получил знакомую таблицу, только уже заполненную микросхемами для телевизионной аппаратуры.

Таблица для нас знакома, но здесь появились вкладки которые мне показались интересными. Среди них есть знакомая вкладка «Габариты», кроме нее есть еще вкладки «Структурная схема» и «Доп. информация».

И вот к примеру какая есть информация для выбранной микросхемы видеомодулятора µPC1366C:

Мы можем посмотреть ее структурную схему и не гадать как же она внутри устроена. Далее можем оценить ее габариты и увидеть дополнительную информацию о микросхеме.

Хм, интересно получается, хотели получить габариты а самих габаритных размеров почему-то нет. Наверное потому, что буржуйская микросхема но все равно как-то не продумано.

Для микросхем видеомагнитофонов все аналогично, вот только интересно видеомагнитофоны сейчас применяются? А впрочем микросхемы всегда можно найти где применить.

Цифровые микросхемы №1

Вот речь дошла и до цифровых микросхем, коих у нас как полупроводников аш два раздела,  но сейчас остановимся пока только на одном. Так так посмотрим, чтоже из себя представляет окошко.

Окошко открывается и сразу видно как осуществляется выбор. Выбирать можно либо по серии — эта вкладка включена по умолчанию, либо по функциональному назначению. Об этом нам поведает окно если мы выберем соответствующую вкладку.

И не важно какой способ выбора вы выберете результат будет такой же что мы видели ранее — откроется таблица. Но скорректировать поиск мы всегда сможем воспользовавшись вкладкой поиска. Всю важную для нас техническую информацию о параметрах мы возьмем в таблице, а чтобы посмотреть схему или габариты то кликнем нужную вкладку- усе просто.

И к примеру для микросхемы КС531ЛИ1 характеристики будут следующие:

Габаритные размеры и схема:

Цифровые микросхемы №2

Посмотрел я этот раздел, потыкал в разные вкладки — все устроено точно также. Конечно выбор цифровых микросхем в разделе №1 от раздела №2 может отличаться поэтому поступаем следующим образом. Если в одном разделе вы не нашли какую-либо микросхему то не отчаиваемся и смиренно топаем во второй раздел. Ведь когда есть выбор это всегда есть гуд.

Я если честно хотел  еще рассказать о том как пользоваться этим электронным справочником на практике, только вот  теперь это будет лишняя информация. Все что хотел все рассказал в примерах.

А далее я думаю надо поговорить о плюсах и минусах этого справочника.

Плюсы и минусы

Из своего опыта применения этой программы скажу, что плюсов у нее  сполна.

не требует установки — ей можно пользоваться сразу после открытия на виртуальном приводе и не париться различными установками;

мобильная — так как она не требует установки то ее можно скопировать на флешку  и таскать с собой куда угодно хоть на пары, хоть на работу. Весит она порядка 600 Мб, но что это за объем памяти для современных флешек?;

удобство использования—  этот пункт я думаю вы оценили когда мы разбирали интерфейс программы -справочника;

и я думаю каждый из вас найдет в ней что- то свое .

Как ни печально, но минусы у этой программы также присутствуют:

нет поддержки производителем — как ни пытался я найти сайт производителей этой программы, все мои попытки оказались тщетными, видимо этот продукт больше не развивается;

есть ошибки — этот минус надолго останется в моей памяти.  При написании дипломного проекта я постоянно пользовался этой программой но при сборке макета устройства что-то все не очень хорошо складывалось.

Оказалось, что распиновка выводов применяемого мной операционного усилителя  в этом справочнике не соответствовала действительности. Пришлось достаточно повозиться прежде чем удалось найти истину. С другой стороны ошибки могут встречаться и в любом другом справочнике, так что наиболее правдивой информацией я считаю может обладать лишь официальная документация на радиокомпонент. В любом случае друзья будьте внимательны!

Чтож, вроде все что хотел рассказать о электронном справочнике радиолюбителя я рассказал. Так что ребята и девчата если остались какие  вопросы то обязательно задавайте их в комментариях.

Ну чтож друзься а на этом у меня на сегодня все. Поэтому прямо сейчас нажмите на  ссылочку подписаться, тогда вы всегда будете в курсе  о новых статьях.

Также подписаться на обновления блога можно через форму сервиса Email рассылок. Подписавшись через нее вы еще получите приятный подарок, который  составит вам верную службу.

А на этом у меня действительно все, за окном уже стемнело, да и спать уже хочется.

Желаю вам друзья успехов в делах и  прекрасного солнечного настроения!

С н/п Владимир Васильев

Как выбрать транзистор для коммутаторов и линейных приложений

При выборе транзистора следует учитывать несколько моментов. Для конкретного применения требуется идеально подходящее устройство, чтобы обеспечить ожидаемую функциональность. Например, если приложение переключается, необходимо выбрать устройство, которое больше подходит для переключения. Это следует при активном приложении. Приведенное ниже руководство по выбору транзистора основано на реальном опыте. Продолжайте читать ниже, чтобы усвоить все о том, как выбрать транзистор.

Непрерывное переключение означает, что транзистор используется для работы в качестве переключателя, но не для постоянного переключения между высоким и низким, как в преобразователях ШИМ. Примером этого являются драйвер реле автомобильного переднего стеклоочистителя, фар, противотуманных фар, дистанционного включения и выключения и тому подобное. При использовании транзистора в качестве такого переключателя следует учитывать следующие основные параметры:

1.Коэффициент усиления по току устройства (ß)

Номер один в списке о том, как выбрать транзистор для применения в переключателе, — это коэффициент усиления по току или бета. Выберите устройство с более высоким минимальным усилением тока или бета-версией. Устройство с более высоким бета-коэффициентом легко может быть доведено до насыщения. Например, доступные части имеют бета-версию 160-400, 100-300 и 200-400; выберите диапазон бета 200-400. При настройке транзистора

в качестве переключателя коэффициент усиления схемы больше не зависит от коэффициента усиления устройства. Чтобы узнать, почему важно учитывать бета-версию устройства при использовании транзистора в качестве переключателя, прочтите ЭТО.

2. Постоянный ток

Выберите устройство с номинальным постоянным током, достаточно высоким по сравнению с фактической нагрузкой. Вы можете учитывать 70% -ный допуск на стресс. Например, постоянный ток цепи (в частности, ток коллектора) составляет 200 мА, выберите устройство с номинальным током не менее 285 мА. В реальной конструкции для цепи постоянного тока 200 мА ближайшим стандартным значением будет транзистор на 500 мА.

Также важно учитывать номинальный постоянный ток в зависимости от температуры окружающей среды.Для силового транзистора также необходимо учитывать зависимость тока от температуры корпуса. Например, максимальная температура окружающей среды или корпуса, которой может подвергаться цепь, составляет 50 ° C, ищите эквивалентный номинальный ток для этой температуры и исходя из этого номинального тока обеспечьте 70% -ный запас по напряжению, как указано выше.

3. Пиковый ток одиночного импульса

Если в цепи присутствует переходной или пусковой ток, включите в свой контрольный список, как выбрать транзистор, номинальный пиковый ток одиночного импульса.Вы должны оценить (или измерить) пусковой ток, и мощность устройства должна быть выше этой. Поддерживайте 70% стресса.

4. Рассеиваемая мощность

Проверить рассеиваемую мощность. Вычислите рассеиваемую мощность транзистора и сравните ее с номиналом. Рассеиваемая мощность транзистора складывается из капель база-эмиттер и коллектор-эмиттер.

Номинальная рассеиваемая мощность любых транзисторов приведена в таблице данных.В большинстве случаев данное значение берется из номинальных условий, таких как номинальная температура окружающей среды. Если ваша схема подвергается воздействию высоких температур, получите эквивалентную мощность рассеиваемой мощности устройства, которая соответствует максимальной температуре. Некоторые производители представили график зависимости рассеиваемой мощности от температуры в своих таблицах. Если его нет, вы можете использовать приведенное ниже уравнение.

Для транзисторов малой мощности

Для транзисторов большой мощности

Где;

• PdissCapability — это рассеиваемая мощность, с которой устройство может работать при определенной рабочей температуре.
• Tjmax — максимальная температура перехода устройства, которое может работать
• Tamax — максимальная рабочая температура окружающей среды
• Tcmax — максимальная температура корпуса устройства
• Rthja — тепловое сопротивление от перехода к окружающей среде
• Rthjc — тепловое сопротивление от перехода к корпусу

Например, у определенного транзистора Tjmax = 150’C и Rthja = 200K / Вт, и он будет подвергаться воздействию температуры 120’C, рассчитанной для мощности транзистора.

Допустимая мощность транзистора при 120 ° C составляет всего 150 мВт. Расчетная фактическая рассеиваемая мощность устройства не должна превышать этого значения. Примите во внимание максимальную силовую нагрузку 70%.

5. Напряжение коллектор-эмиттер с открытой базой (VCEO)

Это очень важно. Номинальное значение VCEO устройства должно быть выше напряжения питания коллектора на 30%. Предположим, что питание коллектора составляет 35 В, номинал устройства VCEO должен быть около 45 В.Когда нагрузка представляет собой катушку реле, вы не можете полагаться на номинал транзистора VCEO, потому что катушка реле будет производить напряжение отдачи к моменту отключения транзистора. Это напряжение отдачи очень велико, и вам может потребоваться дополнительный фиксирующий элемент, например, обратный диод или ограничитель переходного напряжения.

6. Диапазон рабочих температур

Не забудьте этот параметр. Если ваша конструкция будет использоваться в Северной Америке, где температура опускается ниже нуля, вам необходимо выбрать транзистор, который может работать при отрицательной температуре.С другой стороны, если ваша конструкция подвергается воздействию очень жаркой окружающей среды, например, в Африке, или установлена ​​под капотом автомобиля, вы должны рассмотреть возможность использования транзистора с максимальной рабочей температурой выше 100 ° C.

7. Напряжение насыщения коллектор-эмиттер

При использовании транзистора в качестве переключателя напряжение коллектор-эмиттер должно быть достаточно низким, чтобы легко выполнялось требование низкого логического уровня. Очень низкое напряжение насыщения коллектор-эмиттер также снижает нагрузку на транзистор.

Вот важные параметры, на которые следует обратить внимание для приложений, в которых есть непрерывные переходы между насыщением и отсечкой.

1. Усиление тока устройства

Выберите устройство с более высоким минимальным коэффициентом усиления по току или бета-версией. Устройство с более высоким бета-коэффициентом легко может быть доведено до насыщения. Например, доступные части имеют бета-версию 160-400, 100-300 и 200-400; выберите диапазон бета 200-400.

2. Постоянный ток

Выберите устройство с номинальным постоянным током, который достаточно высок по сравнению с уровнем постоянного тока фактической нагрузки. Вы можете учитывать 70% -ный допуск на стресс. Если транзистор используется в преобразователе переключения, ток коллектора не является чистым постоянным током; он может быть треугольным, трапециевидным, пульсирующим постоянным током или т.п., как показано на рисунке 1 ниже. Получите эквивалент постоянного тока этих форм сигналов и сравните его с номинальным постоянным током транзистора.

Например, постоянный ток цепи составляет 2 А, выберите устройство с номинальным током не менее 2,85 А.

Также важно учитывать номинальный постоянный ток в зависимости от температуры окружающей среды. Для силового транзистора также необходимо учитывать зависимость тока от температуры корпуса. Например, максимальная температура окружающей среды или корпуса, которой может подвергаться цепь, составляет 50 ° C, ищите эквивалентный номинальный ток для этой температуры и исходя из этого номинального тока обеспечьте 70% -ный запас по напряжению, как указано выше.

3. Текущий рейтинг RMS

Некоторые производители приводят эти данные также в своих таблицах. То же самое с пунктом 2, получите эквивалентное среднеквадратичное значение сигнала без постоянного тока и сравните его с этим рейтингом. Снова поддерживайте максимум 70% стресса.

4. Пиковый повторяющийся ток

Для таких приложений, как переключающий преобразователь, в котором транзистор периодически работает между отсечкой и насыщением, необходимо учитывать пиковый повторяющийся ток коллектора.На рисунке ниже показан пиковый повторяющийся ток.

.

5. Пиковый ток одиночного импульса

Это отличается от пикового повторяющегося тока в пункте 4. Это одиночный импульсный ток, вызванный бросками тока или переходными режимами. Вы должны оценить (или измерить / смоделировать) фактический пусковой ток, и мощность устройства должна быть выше этой.Поддерживайте 70% стресса.

6. Рассеиваемая мощность

Проверить рассеиваемую мощность. Вычислите рассеиваемую мощность транзистора и сравните ее с номиналом. Рассеиваемая мощность транзистора складывается из рассеиваемой мощности на падении база-эмиттер и коллектор-эмиттер плюс коммутационные потери.

Коммутационные потери связаны с выходной емкостью, временем включения и выключения или временем нарастания и спада.Этому способствует и базовая емкость.

Мощность рассеивания любых транзисторов указана в таблице данных. В большинстве случаев данное значение берется из номинальных условий, таких как номинальная температура окружающей среды. Если ваша схема подвергается воздействию высоких температур, получите эквивалентную рассеиваемую мощность устройства, соответствующую максимальной температуре. Некоторые производители представили график зависимости рассеиваемой мощности от температуры в своих таблицах. Если его нет, вы можете использовать приведенное ниже уравнение.

Для транзисторов малой мощности

Для транзисторов большой мощности

Где;

• PdissCapability — это рассеиваемая мощность, с которой устройство может работать при определенной рабочей температуре.
• Tjmax — максимальная температура перехода устройства, которое может работать
• Tamax — максимальная рабочая температура окружающей среды
• Tcmax — максимальная температура корпуса устройства
• Rthja — тепловое сопротивление от перехода к окружающей среде
• Rthjc — тепловое сопротивление от перехода к корпусу

Например, у определенного транзистора Tjmax = 150’C и Rthjc = 20K / Вт, а расчетная максимальная температура корпуса составляет 100’C, рассчитанная для мощности транзистора.

Мощность транзистора при температуре корпуса 100 ° C составляет всего 2,5 Вт. Расчетная фактическая рассеиваемая мощность устройства не должна превышать этого значения. Примите во внимание максимальную силовую нагрузку 70%.

7. Напряжение коллектор-эмиттер с открытой базой (VCEO)

Это очень важно. Номинальное значение VCEO устройства должно быть выше напряжения питания коллектора на 30%. Предположим, что питание коллектора составляет 35 В, номинал устройства VCEO должен быть около 45 В.Когда нагрузка представляет собой катушку реле, вы не можете полагаться на номинал транзистора VCEO, потому что катушка реле будет производить напряжение отдачи к моменту отключения транзистора. Это напряжение отдачи очень велико, и вам может потребоваться дополнительный фиксирующий элемент, например, обратный диод или ограничитель переходного напряжения.

8. Динамические характеристики

Выберите транзистор с низкой выходной емкостью. Более высокая емкость может замедлить реакцию транзистора и может способствовать общим потерям / рассеиванию.

Учитывайте также время включения и выключения. Для некоторых приложений лучше более быстрое включение и выключение. Однако некоторым приложениям не требуется очень быстрое включение и выключение.

Выберите транзистор с ускоренным временем восстановления основного диода.

9. Диапазон рабочих температур

Не забудьте этот параметр. Если ваша конструкция будет использоваться в Северной Америке, где температура опускается ниже нуля, вам необходимо выбрать транзистор, который может работать при отрицательной температуре.С другой стороны, если ваша конструкция подвергается воздействию очень жаркой окружающей среды, например, в Африке, или установлена ​​под капотом автомобиля, вы должны рассмотреть возможность использования транзистора с максимальной рабочей температурой выше 100 ° C.

10. Напряжение насыщения коллектор-эмиттер

Поскольку приложение представляет собой коммутатор, вам может потребоваться очень низкое напряжение насыщения, чтобы низкий логический уровень был близок к нулю. Очень низкое напряжение насыщения коллектор-эмиттер также снижает нагрузку на транзистор.

Это основные параметры, которые следует учитывать при выборе транзистора для линейного режима.

1. Усиление тока устройства

Выберите транзистор с более высоким коэффициентом усиления и узким диапазоном. Более высокий коэффициент усиления хорош для усиления и линейной работы. Узкий диапазон усиления предотвращает сильное изменение выходного сигнала, поэтому работа стабильна.

2. Учитывайте характеристики полосы пропускания и частоты для высокочастотных приложений

3. Постоянный ток

Выберите транзистор с номинальным постоянным током, достаточно высоким по сравнению с фактической нагрузкой. Вы можете учитывать 70% -ный допуск на стресс. Например, постоянный ток цепи (в частности, ток коллектора) составляет 200 мА, выберите устройство с номинальным током не менее 285 мА.В реальной конструкции для цепи постоянного тока 200 мА ближайшим стандартным значением будет транзистор на 500 мА.

Также важно учитывать номинальный постоянный ток транзистора в зависимости от температуры окружающей среды. Для силового транзистора также необходимо учитывать зависимость тока от температуры корпуса. Например, максимальная температура окружающей среды или корпуса, которой может подвергаться цепь, составляет 50 ° C, ищите эквивалентный номинальный ток для этой температуры и исходя из этого номинального тока обеспечьте 70% -ный запас по напряжению, как указано выше.

4. Текущий рейтинг RMS

Если форма волны тока коллектора не является постоянной, получите его среднеквадратичное значение и сравните его с номиналом устройства, которое вы хотите использовать. Всегда учитывайте максимальный стресс 70%.

5. Пиковый ток одиночного импульса

Если в цепи присутствует переходной или пусковой ток, выберите транзистор с пусковым током. Вы должны оценить (или измерить фактический пусковой ток) пусковой ток, и мощность устройства должна быть выше этой.Поддерживайте 70% стресса.

6. Рассеиваемая мощность

Проверить рассеиваемую мощность транзистора. Вычислите рассеиваемую мощность транзистора и сравните ее с номиналом. Рассеиваемая мощность транзистора складывается из капель база-эмиттер и коллектор-эмиттер.

Рассеиваемая мощность транзисторов указана в таблице данных. В большинстве случаев данное значение берется из номинальных условий, таких как номинальная температура окружающей среды.Если ваша схема подвергается воздействию высоких температур, получите эквивалентную рассеиваемую мощность устройства, соответствующую максимальной температуре. Некоторые производители представили график зависимости рассеиваемой мощности от температуры в своих таблицах. Если его нет, вы можете использовать приведенное ниже уравнение.

Для транзисторов малой мощности

Для силовых транзисторов

Где;

• PdissCapability — это рассеиваемая мощность, с которой устройство может работать при определенной рабочей температуре.
• Tjmax — максимальная температура перехода устройства, которое может работать
• Tamax — максимальная рабочая температура окружающей среды
• Tcmax — максимальная температура корпуса устройства
• Rthja — тепловое сопротивление от перехода к окружающей среде
• Rthjc — тепловое сопротивление от перехода к корпусу

7. Напряжение коллектор-эмиттер с открытой базой (VCEO)

Это очень важно.Номинальное значение VCEO устройства должно быть выше напряжения питания коллектора на 30%. Предположим, что питание коллектора составляет 35 В, номинал устройства VCEO должен быть около 45 В. Когда нагрузка представляет собой катушку реле, вы не можете полагаться на номинал транзистора VCEO, потому что катушка реле будет производить напряжение отдачи к моменту отключения транзистора. Это напряжение отдачи очень велико, и вам может потребоваться дополнительный фиксирующий элемент, например, обратный диод или ограничитель переходного напряжения.

8.Диапазон рабочих температур

Не забудьте этот параметр. Если ваша конструкция будет использоваться в Северной Америке, где температура опускается ниже нуля, вам необходимо выбрать транзистор, который может работать при отрицательной температуре. С другой стороны, если ваша конструкция подвергается воздействию очень жаркой окружающей среды, например, в Африке, или установлена ​​под капотом автомобиля, вы должны рассмотреть возможность использования транзистора с максимальной рабочей температурой выше 100 ° C.

9.Напряжение насыщения коллектор-эмиттер

Поскольку приложение представляет собой коммутатор, вам может потребоваться очень низкое напряжение насыщения, чтобы низкий логический уровень был близок к нулю. Очень низкое напряжение насыщения коллектор-эмиттер также снижает нагрузку на транзистор.

Помимо всего упомянутого выше о том, как выбрать транзистор; Есть и другие параметры, о которых нужно учитывать при работе с транзисторами. Всегда обращайтесь к таблице данных для получения полного описания параметров, которые необходимо соблюдать при использовании транзисторов.

Важные параметры транзистора для выбора правильного транзистора для вашего приложения

Транзистор — это трехконтактный полупроводниковый прибор, который используется в качестве усилителя или переключателя в электронных схемах. Из этих трех выводов входное напряжение или ток подается на одну пару выводов транзистора, а контролируемое выходное напряжение / ток может быть получено через другую пару выводов.

Существуют тысячи различных типов транзисторов, и каждый транзистор имеет разные параметры. Транзисторы сложнее резисторов и конденсаторов, потому что вы можете выбрать резистор или конденсатор в соответствии с требуемым сопротивлением или значением емкости, но при выборе транзистора вы должны искать многие параметры транзистора . Поэтому выбрать подходящий транзистор для вашей схемы — непростая задача.

Ниже приведены некоторые важные параметры, которые следует учитывать при выборе транзистора.

1. Типовой номер

Типовой номер транзистора — это уникальный номер, присвоенный каждому транзистору. Используя номер типа транзистора, мы можем искать его характеристики и особенности. Существует три основных системы нумерации: JIS, Pro Electron и JEDEC . JIS используется японским промышленным стандартом, Pro Electron — европейским стандартом, а JEDEC — американским стандартом. Если вы создаете схему из Интернета, то ее можно выбрать напрямую, используя типовое количество транзисторов, используемых в исходной схеме.

В любой схеме коэффициент усиления транзистора по току является важным параметром. Текущее усиление обычно обозначается как β или h _fe . Ток — это отношение тока базы к току коллектора и мера усилительной способности транзистора. Если вы хотите использовать транзистор в качестве усилителя, выберите транзистор с более высоким коэффициентом усиления по току.

3.Напряжение коллектор-эмиттер (В _CEO )

В _CEO — это максимальное напряжение, с которым может работать переход коллектор-эмиттер транзистора. Для большинства транзисторов напряжение V _CEO обычно составляет 30 В или более и измеряется при разомкнутой цепи базы. Подача напряжения выше V _CEO может повредить транзистор. Поэтому перед использованием транзистора проверьте максимальное напряжение V _CEO по даташиту.

В _EBO — максимальное напряжение, которое может быть приложено к переходу эмиттер-база. Напряжение выше V _EBO может повредить или разрушить ваш транзистор. V _EBO относительно меньше, чем V _CEO . Максимальное напряжение V _EBO обычно составляет 6 В или более для большинства транзисторов и измеряется при разомкнутой цепи коллектора.

В _CBO — максимальное напряжение, которое может быть приложено к переходу коллектор-база, и оно измеряется при разомкнутой цепи эмиттера.V _CBO обычно составляет 50 В и более. V _CBO относительно выше, чем V _CEO , потому что напряжение между коллектором и базой часто выше, чем напряжение между коллектором и эмиттером.

Коллекторный ток — это максимальный ток, который может протекать через коллектор. Обычно он измеряется в миллиамперах, но для мощных транзисторов он определяется в амперах. Ток коллектора не должен превышать максимальное значение, иначе можно повредить транзистор.Вы можете использовать резистор для ограничения тока коллектора.

Это полная мощность, рассеиваемая транзистором. Рассеиваемая мощность меняется от транзистора к транзистору. Для небольших транзисторов номинальная мощность составляет порядка нескольких сотен милливатт, но для мощных транзисторов она определяется в ваттах. Рассеиваемая мощность на устройстве может быть рассчитана путем умножения тока коллектора на напряжение на самом устройстве.

Итак, вот некоторые основные параметры для выбора подходящего транзистора для вашего приложения. Если вы используете печатную плату, вам также следует проверить тип корпуса транзистора.

Онлайн-инструмент выбора транзистора упрощает процесс управления питанием

Микромодуль LTM9100 (микромодуль) от Linear Technology принимает логические входы, которые позволяют внутреннему изолированному контроллеру переключателя питания управлять переключением MOSFET / IGBT с внешним питанием при напряжении до 1000 В постоянного тока. Он использует барьер гальванической развязки для отделения логических входов от контроллера выключателя питания, который может включать и выключать источники питания высокого напряжения.При этом изолирующий барьер защищает свои низковольтные логические входы от соседнего высоковольтного контроллера переключателя мощности.

Во многих компьютерных приложениях используются высокие напряжения, которыми можно управлять с помощью LTM9100. Одно из таких приложений — промышленные моторные приводы, которые могут работать от 170 до 680 В постоянного тока. Сетевые солнечные системы могут работать с напряжением до 600 В и более. Первичная мощность некоторых современных истребителей составляет 270 В постоянного тока. Литий-ионные батареи в электромобилях могут достигать напряжения до 400 В.

Кроме того, центры обработки данных рассматривают возможность распределения высоковольтной мощности для снижения тока, потерь в кабелях I ² R и веса кабелей. В этих типах приложений компьютерные команды могут создавать логические входы, которые позволяют LTM9100 управлять высоковольтной мощностью, которую необходимо включать и выключать с помощью контролируемого пускового тока.

Ключом к защите электропитания LTM9100 является его внутренний гальванический барьер 5 кВ _RMS , который отделяет цифровой входной интерфейс от контроллера переключателя питания, который управляет внешним N-канальным MOSFET или IGBT переключателем ( Рис.1 ). Микромодуль имеет интерфейс I ² C, который обеспечивает доступ к изолированным цифровым измерениям тока нагрузки, напряжения и температуры шины, что позволяет контролировать мощность и энергию шины высокого напряжения.

Вы можете сконфигурировать этот изолированный контроллер переключателя питания для использования как в приложениях с высокой, так и с низкой стороны (отсюда и его имя Anyside), как показано на Рис.2 . Кроме того, его можно использовать в плавучих приложениях.

Регулируемые пороги блокировки при пониженном и повышенном напряжении гарантируют, что нагрузка будет работать только тогда, когда входное напряжение находится в допустимом диапазоне. Автоматический выключатель с ограничением тока защищает источник питания от перегрузки и короткого замыкания.

Этот изолированный контроллер выключателя питания минимизирует пусковой ток за счет плавного пуска нагрузки. Он достаточно универсален для управления пусковым током в платах с горячей заменой, трансформаторах переменного тока, моторных приводах и индуктивных нагрузках.

Более старый метод управления пусковым током использует термисторы с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) или ограничители пускового тока NTC. Эти устройства начинают с высокого сопротивления при комнатной температуре до включения питания или нагрузки; высокое сопротивление ограничивает пусковой ток при включении. Однако, если цепь выключить и быстро включить, не будет ограничения пускового тока, потому что резистор не остыл достаточно, чтобы восстановить свое высокое сопротивление.

Другие методы управления пусковым током включают симисторы перехода через ноль, схемы управления активным коэффициентом мощности (PFC) и индуктивную входную фильтрацию с демпфированием. Они могут быть сложными, громоздкими и в первую очередь для входов переменного тока.

Рисунок 3 — упрощенная схема LTM9100, показывающая его изолирующий барьер, который разделяет микромодуль на логическую сторону и изолированную сторону. Для питания изолированной стороны используется полностью интегрированный регулятор напряжения, включая трансформатор, поэтому внешние компоненты не требуются.Логическая сторона содержит драйвер полного моста, работающий на частоте 2 МГц, который связан по переменному току с первичной обмоткой трансформатора. Последовательный блокировочный конденсатор постоянного тока предотвращает насыщение трансформатора из-за дисбаланса рабочего цикла драйвера. Трансформатор масштабирует первичное напряжение, которое выпрямляется симметричным удвоителем напряжения. Эта топология снижает синфазные возмущения напряжения на изолированной стороне заземления и устраняет насыщение трансформатора, вызванное вторичным дисбалансом.

Встроенный регулятор напряжения питает 10.4 В и 5 В для контроллера выключателя питания. Изолированные измерения тока нагрузки и двух входов напряжения выполняются 10-разрядным АЦП и доступны через интерфейс I ² C. Логика и интерфейс I ² C отделены от контроллера переключателя питания изоляционным барьером 5 кВ _RMS , что делает LTM9100 идеальным для систем, в которых контроллер переключателя питания работает на шинах до 1000 В _DC . Гальваническая развязка необходима для защиты цепей управления, безопасности оператора и прерывания цепей заземления.

Высоковольтные цепи управляются путем кодирования сигналов в импульсы и передачи их через границу изоляции с помощью трансформаторов без сердечника, сформированных в подложке микромодуля, как показано на Рис. 4 . Бесперебойная связь гарантируется для переходных процессов в синфазном режиме 50 кВ / мкс.Эта система, укомплектованная обновлением данных, проверкой ошибок, безопасным отключением в случае сбоя и чрезвычайно высокой устойчивостью к синфазным помехам, является надежным решением для изоляции двунаправленных сигналов.

Чтобы гарантировать прочный изолирующий барьер, каждый LTM9100 проходит производственные испытания на напряжение 6 кВ _RMS . Кроме того, он будет соответствовать стандарту UL 1577, что позволит производителям конечного оборудования сэкономить месяцы на сертификации. Сквозная изоляция на большом расстоянии означает высокий уровень электростатического разряда ± 20 кВ через барьер.

LTM9100 идеально подходит для использования в сетях, где заземление может принимать различные напряжения.Изолирующий барьер блокирует высокие перепады напряжения и исключает контуры заземления и чрезвычайно устойчив к синфазным переходным процессам между плоскостями заземления.

Хотя его основное применение — управление внешним N-канальным переключателем MOSFET, вы также можете использовать IGBT. Это может быть необходимо для приложений с напряжением выше 250 В, где традиционные полевые МОП-транзисторы с достаточным уровнем SOA (безопасная рабочая зона) и низким R _{DS (ON)} могут быть недоступны.

IGBT доступны с номинальным напряжением 600 В, 1200 В и выше.Не все IGBT подходят, однако, только те, которые предназначены для работы на постоянном или близком к постоянному току, как указано в их технических характеристиках рабочих характеристик SOA. Дополнительную озабоченность вызывает напряжение насыщения коллектор-эмиттер IGBT. Пороговое значение сливного штифта составляет 1,77 В. В некоторых случаях напряжение насыщения IGBT, V _{CE (SAT)} , может быть выше, чем это, что требует делителя напряжения на входном контакте Drain.

IGBT должен быть выбран с максимальным пороговым напряжением между затвором и эмиттером, В _{GE (TH)} , что соответствует минимальному хорошему состоянию питания LTM9100 GATE, или В _S минимальному UVLO (блокировка при пониженном напряжении) 8,5 В. Пороговое напряжение, указанное в таблице электрических характеристик устройства, часто соответствует очень низким токам коллектора.

Внутренний усилитель (A1), подключенный к контактам Sense, контролирует ток нагрузки через внешний резистор считывания RS, обеспечивая защиту от перегрузки по току и короткого замыкания.В условиях перегрузки по току ток ограничивается до 50 мВ / RS посредством регулирования затвора. Если состояние перегрузки по току сохраняется более 530 мкс, ворота отключаются.

При использовании силового полевого МОП-транзистора LTM9100 контролирует напряжение стока и затвора, чтобы определить, полностью ли усилен полевой МОП-транзистор. После успешного включения полевого МОП-транзистора два сигнала Power Good выводятся на контакты PG и PGIO. Эти штифты позволяют включать и упорядочивать нагрузки. Вывод PGIO также может быть настроен как вход или выход общего назначения.

Перед включением полевого МОП-транзистора оба напряжения питания внутреннего привода затвора V _S и V _CC2 должны превышать их пороговые значения блокировки при пониженном напряжении. MOSFET отключается до тех пор, пока не будут выполнены все условия запуска.

10-битный аналого-цифровой преобразователь (АЦП) в контроллере переключателя мощности измеряет напряжение считывания, полученное с усилителя A1. Кроме того, он измеряет напряжения на выводах ADIN2 и ADIN, которые используются для вспомогательных функций, таких как измерение напряжения шины или температуры и т. Д.

Интерфейс I ² C позволяет читать регистры данных АЦП. Это также позволяет хосту опрашивать устройство и определять, произошла ли неисправность. Вы можете использовать контакт ALERT * на логическом входе в качестве прерывания, чтобы хост мог реагировать на сбой в реальном времени. Два контакта с тремя состояниями, ADR0 и ADR1, позволяют программировать восемь возможных адресов устройства. Интерфейс также можно настроить по выводам для однопроводного широковещательного режима, отправляя данные АЦП и информацию о неисправности через вывод SDA на хост без синхронизации линии SCL.Эта однопроводная односторонняя связь упрощает проектирование системы.

Цепи логического управления питаются от внутреннего LDO, который получает 5 В от источника питания VS. Выход 5 В доступен на выводе VCC2 для управления внешними цепями (ток нагрузки до 15 мА). VCC2 развязан внутри конденсатором емкостью 1 мкФ.

В диапазоне температур от -40 ^o C до 105 ^o C LTM9100 предлагается в корпусе BGA 22 мм x 9 мм x 5,16 мм с расстоянием утечки 14,6 мм между логической стороной и изолированной стороной.

Транзисторы Интернет-магазин | Future Electronics

Дополнительная информация о транзисторах …

Транзистор — это полупроводник, содержащий твердую неподвижную часть, пропускающую заряд. Транзистор может усиливать и переключать электронные сигналы и электрическую мощность и сделан из полупроводникового материала с по крайней мере тремя выводами, которые используются для подключения к внешней цепи. Транзисторы могут усиливать сигнал, потому что выходная мощность может быть выше входной.При приложении напряжения или тока к одной из пар клемм происходит изменение тока через другую пару клемм.

В Future Electronics существует несколько различных типов транзисторов. У нас есть многие из наиболее распространенных типов, которые классифицируются по нескольким параметрам, включая полярность, общую рассеиваемую мощность, ток коллектора, напряжение CE, тип упаковки и многие другие параметры, специфичные для типа транзистора. Наши параметрические фильтры позволят вам уточнить результаты поиска в соответствии с необходимыми спецификациями.

Future Electronics предлагает широкий ассортимент транзисторов от нескольких производителей. После того, как вы решите, нужны ли вам биполярные транзисторы, транзисторы Дарлингтона, цифровые транзисторы, транзисторы общего назначения, транзисторы IGBT, JFET или переключатели нагрузки, вы сможете выбрать из их технических атрибутов, и результаты поиска будут сужены в соответствии с вашим конкретным применением транзистора. потребности.

Транзисторы используются во многих приложениях, в том числе:

• Логические вентили
• Общее переключение
• Усиление и воспроизведение звука
• Обработка сигналов
• Радиопередача

Вместе с FutureElectronics.com параметрический поиск, при поиске подходящих транзисторов вы можете фильтровать результаты по категориям. У нас есть следующие категории транзисторов:

• Биполярные транзисторы
• Транзисторы Дарлингтона
• Цифровые транзисторы
• Транзисторы общего назначения
• Биполярные транзисторы (IGBT)
• JFET
• Переключатели нагрузки

Выбрав категорию транзисторов, вы можете сузить их можно определить по различным атрибутам: по общей рассеиваемой мощности, полярности, напряжению CE и току коллектора и т. д.С помощью этих фильтров вы сможете найти подходящие транзисторы Дарлингтона, биполярные транзисторы, цифровые транзисторы, транзисторы IGBT, универсальные транзисторы, переключатели нагрузки или полевые транзисторы.

Если количество транзисторов, которое вам требуется, меньше, чем полная катушка, мы предлагаем нашим клиентам несколько наших транзисторов в лотке, лампе или отдельных количествах, которые помогут вам избежать ненужных излишек.

Future Electronics также предлагает своим клиентам уникальную программу складских запасов, предназначенную для устранения потенциальных проблем, которые могут возникнуть из-за непредсказуемых поставок продуктов, которые могут содержать необработанные металлы, и продуктов с нестабильным или длительным сроком поставки. Поговорите с ближайшим отделением Future Electronics и узнайте больше о том, как вы и ваша компания можете избежать возможного дефицита.

4 лучших транзистора, которые нужно держать в комплекте деталей

Если вашему проекту нужен транзистор, есть множество вариантов.Что заставляет ответить на вопрос «Какой транзистор мне использовать или купить?» непростая задача. Не бойтесь, прежде чем разбираться со спецификациями за спецификациями, рассмотрите один из этих четырех транзисторов общего назначения. В ящике с инструментами каждого инженера-электронщика должно быть несколько таких инструментов.

Транзисторы — один из самых универсальных дискретных компонентов в электронике. В цифровых схемах они включаются и выключаются, а в аналоговых схемах они используются для усиления сигналов. В большинстве проектов они используются для включения нагрузки, которая убила бы вывод ввода / вывода микроконтроллера или микропроцессора.Для большинства схем можно использовать BJT или MOSFET, в зависимости от тока нагрузки, который необходимо переключить.

[Edit Note] Ян (комментарий ниже) указывает, что есть европейские эквиваленты, которые могут быть более доступными для тех, кто находится в этой части мира. Для NPN проверьте BC547, для PNP — BC557.

Вот еще несколько подробностей по каждому из них.

Лучшие транзисторы: БЮЦ

поставляются в небольших корпусах, могут управляться напрямую с помощью выводов ввода-вывода и стоят ОЧЕНЬ дешево.Есть два варианта: NPN и PNP. Эти маленькие ребята являются рабочими лошадками большинства схем управления для приложений с малым током. В 3-контактном корпусе в стиле TO-92 вы обычно найдете детали со сквозным отверстием.

№ 1 НПН — 2Н3904

Чаще всего NPN-транзисторы можно встретить в схемах переключателей низкого уровня. Эта конфигурация означает, что все, что вы хотите контролировать, подключено между «высоким» напряжением и коллектором транзистора. Прочтите этот пост для получения дополнительной информации о low-side vs.переключатели верхнего плеча.

Обычно я использую транзистор 2N3904. Вы можете легко переключать большие нагрузки, например, более 12 вольт, с максимальным номиналом этого транзистора в 40 вольт. Его номинальный ток составляет всего 200 мА, но этого достаточно для большинства реле.

2N3904 от Mouser

№ 2 ПНП — 2Н3906

Для цепей переключателя верхнего плеча необходим BJT типа PNP. В цепи высокого напряжения нагрузка находится между коллектором транзистора и землей цепи. Его эмиттер подключается к «высоковольтному».«Поскольку я рекомендовал 2N3904 для NPN, я предлагаю его дополнение: 2n3906. Как и NPN, он имеет такое же максимальное напряжение и ток: 40 В и 200 мА. Прочтите этот пост для получения дополнительной информации о переключателях низкого и высокого уровня.

2N3906 от Mouser

# 3 Питание — TIP120

Одним из преимуществ BJT является то, что они легко управляются от вывода ввода-вывода Arduino или Raspberry Pi. Когда они сконфигурированы как «пара Дарлингтона», они могут обеспечивать значительно более высокие токи, чем одиночные транзисторы.TIP120 — это пара Дарлингтона, которая может выдерживать до 5 ампер в корпусе TO-220. Иногда можно увидеть тот же корпус, который используется для линейных регуляторов LM7805. Если вы хотите получить такой большой ток, не забудьте радиатор!

TIP120 от Mouser

Лучшие транзисторы: МОП-транзисторы

Когда вам нужно управлять большим количеством ампер тока, полевые МОП-транзисторы — это просто фантастика. Однако большинство из них не работают на «логических уровнях», то есть им обычно требуется от 10 до 15 вольт для их правильного включения.Такое высокое напряжение трудно достичь 5-вольтовому контакту ввода-вывода Arduino, не говоря уже о Beaglebone или Raspberry Pi.

Если вы новичок в MOSFET, ознакомьтесь с моим видеоуроком по MOSFET (прокрутите вниз) и этой статьей о развенчании мифов о MOSFET.

# 4 N-канал (логический уровень) — FQP30N06L

Эти транзисторы «рабочая лошадка» рассчитаны на максимальное напряжение 60 В и 30 А. Не в миллиамперах. Амперы! (Хотя вам понадобится радиатор!) Они стоят почти в 2 раза больше, чем стоит TIP120, но они обеспечивают намного больший ток.Лучшая часть? Имея Vgs-threshold, совместимый с «логическим уровнем», Arduino может легко управлять ими с помощью своего выходного вывода 5,0 В. Благодаря этим свойствам я держу под рукой стопку FQP30N06.

FQP30N06L от Mouser

FPQ30N06L от Amazon

Заключение

Эти четыре транзистора общего назначения предназначены для широкого диапазона применений. Наличие пары каждого из них в коробке пригодится практически для любого проекта. Оставьте комментарий ниже, какие транзисторы вы держите под рукой.

Обновление : я добавил небольшую заметку о европейских альтернативах для NPN и PNP BJT.

Можно ли найти таблицу сравнения транзисторов или базу данных?

, когда я использую транзисторы, я обычно смотрел на различные параметры моей конструкции, такие как напряжение питания, частота, коэффициент усиления по току, мощность. Затем я выбираю соответствующий транзистор,

а) DC i) Низкое напряжение, низкая мощность, высокая бета -> BC547 (NPN), BC548 (NPN), 2N222 (NPN), BC557 (PNP) Приложения-> на регулятор (с стабилитроном), драйвер светодиода (для микроконтроллера)

ii) Низкое напряжение, средняя мощность, средняя бета -> SL100 (NPN), CK100 (PNP), BD139, BD140.Приложения-> Драйвер реле, регулятор прохода серии малой мощности, H-мост, драйвер двигателя постоянного тока

iii) низкое напряжение, высокая мощность, низкая бета-> 2N3055, TIP127, TIP125.

Applications-> Регулятор прохода серии высокой мощности, инвертор прямоугольной формы, драйвер двигателя постоянного тока, H-мост

b) Звуковая частота (20 Гц-20 кГц)

i) Низкое напряжение, низкая мощность, высокая бета -> BC547 (NPN), BC548 (NPN), BC557 (PNP).

Applications-> Pre-amp, Tone control, эквалайзер.

ii) Низкое напряжение, средняя мощность, средняя бета-> SL100, CK100.

Применение-> Усилитель звука средней мощности.

в некоторых схемах вы не можете напрямую соединять транзисторы, такие как SL100, CK100, BD139, BD140, с некоторыми микроконтроллерами. для управления реле, двигателями постоянного тока, лампами накаливания постоянного тока, потому что бета этих транзисторов будет мала. поэтому для этого потребуется ток в несколько миллиампер, микроконтроллер может не передавать / потреблять такой большой ток. поэтому вы должны использовать предварительный драйвер (BC547), тогда он должен быть подключен к транзистору. если вы не хотите тратить энергию на управление силовым транзистором, вы можете выбрать MOSFET.

, вы можете выполнить вышеупомянутые шаги, если вы создадите свою схему с нуля. но это может не помочь вам отремонтировать схемы, заменив неисправный транзистор (устаревший) на новый. если вы хотите сделать это, вы получите техническое описание устаревшего / труднодоступного транзистора. и посмотрите на различные параметры, затем суммируйте их и посмотрите на техническое описание широко используемых транзисторов (вы можете просто заменить его, как если бы заменяли неисправный резистор на новый). иногда это может работать, а может и не работать (потому что это зависит от различных параметров конструкции, таких как помехозащищенность, коэффициент усиления по напряжению / току, стабильность точки Q, тип смещения и т. д.. )

Я предлагаю вам иметь в наличии легкодоступные транзисторы, составить диаграмму этих параметров транзистора и попытаться спроектировать схемы.

| Биполярные переходные транзисторы

Хотя схемы переключения транзисторов работают без смещения, для аналоговых схем необычно работать без смещения. Один из немногих примеров — «TR One, одно транзисторное радио» TR One, Ch 9 с усиленным детектором AM (амплитудной модуляцией). Обратите внимание на отсутствие резистора смещения на базе в этой цепи.В этом разделе мы рассмотрим несколько основных схем смещения, которые могут установить выбранный IE тока эмиттера. При желаемом токе эмиттера IE, какие номиналы резисторов смещения требуются, RB, RE и т. Д.?

Базовый резистор смещения

В простейшем смещении используется резистор смещения базы между базой и базовой батареей V BB . Удобно использовать существующий источник питания VCC вместо нового источника напряжения смещения. Примером каскада аудиоусилителя, использующего смещение базы, является «Кристаллический радиоприемник с одним транзистором.. . Кристалл радиоприемника, Ch 9. Обратите внимание на резистор от базы до клеммы аккумулятора. Аналогичная схема изображена на рисунке ниже. Напишите уравнение KVL (закон напряжения Кирхгофа) для контура, содержащего батарею, RB и падение диода VBE на транзисторе, как показано на рисунке ниже. Обратите внимание, что мы используем VBB для базового питания, хотя на самом деле это VCC. Если β велико, мы можем сделать приближение IC = IE. Для кремниевых транзисторов ВБЭ≅0,7В.

Базовое смещение

Кремниевые малосигнальные транзисторы обычно имеют β в диапазоне 100–300.

Пример расчета:

Предполагая, что у нас есть транзистор с β = 100, какое значение резистора смещения базы требуется, чтобы обеспечить ток эмиттера 1 мА? Решение уравнения базового смещения IE для RB и замена β, VBB, VBE и IE дает 930 кОм. Ближайшее стандартное значение — 910 кОм.

Какой ток эмиттера с резистором 910 кОм? Каков ток эмиттера, если мы случайно получим транзистор β = 300?

Ток эмиттера мало изменяется при использовании резистора стандартного номинала 910 кОм.Однако при изменении β от 100 до 300 ток эмиттера утроился. Это неприемлемо для усилителя мощности, если мы ожидаем, что напряжение коллектора будет колебаться от около VCC до около земли. Однако для сигналов низкого уровня от микровольт до примерно вольт точка смещения может быть центрирована для β квадратного корня из (100 · 300) = 173. Точка смещения все равно будет сильно смещаться. Однако сигналы низкого уровня не будут обрезаться.

Базовое смещение не подходит для высоких эмиттерных токов, используемых в усилителях мощности.Ток эмиттера, смещенный к базе, нестабилен по температуре.

Термический разгон является результатом высокого эмиттерного тока, вызывающего повышение температуры, которое вызывает увеличение эмиттерного тока, что еще больше увеличивает температуру.

Смещение коллектора-обратной связи

Вариации смещения из-за температуры и бета можно уменьшить, переместив конец VBB резистора смещения базы к коллектору, как показано на рисунке ниже. Если ток эмиттера увеличился, падение напряжения на RC увеличилось, уменьшив VC, уменьшив IB, возвращаемое на базу.Это, в свою очередь, уменьшает ток эмиттера, корректируя первоначальное увеличение.

Напишите уравнение KVL для контура, содержащего батарею, RC, RB и каплю VBE. Заменить IC≅IE и IB≅IE / β. Решение IE дает уравнение смещения IE CFB. Решение для IB дает уравнение IB CFB-bias.

Смещение обратной связи коллектора.

Пример расчета:

Найдите требуемый резистор смещения обратной связи коллектора для тока эмиттера 1 мА, а 4.Коллекторный нагрузочный резистор 7К, а транзистор с β = 100. Найдите напряжение коллектора VC. Это должно быть примерно посередине между VCC и землей.

Ближайшее стандартное значение резистора смещения обратной связи коллектора 460 кОм составляет 470 кОм. Найдите ток эмиттера IE с резистором 470 кОм. Пересчитайте ток эмиттера для транзистора с β = 100 и β = 300.

Мы видим, что при изменении бета от 100 до 300 ток эмиттера увеличивается с 0,989 мА до 1.48 мА. Это улучшение по сравнению с предыдущей схемой базового смещения, которая увеличилась с 1,02 мА до 3,07 мА. Смещение обратной связи коллектора в два раза стабильнее, чем базовое смещение, в отношении бета-вариации.

Эмиттер-смещение

Вставка резистора RE в схему эмиттера, как показано на рисунке ниже, вызывает вырождение , также известное как отрицательная обратная связь . Это препятствует изменению тока эмиттера IE из-за изменений температуры, допусков резистора, бета-изменения или допуска источника питания.Типовые допуски следующие: резистор — 5%, бета — 100-300, блок питания — 5%. Почему эмиттерный резистор может стабилизировать изменение тока? Полярность падения напряжения на RE обусловлена ​​коллекторной батареей VCC. Конец резистора, ближайший к (-) клемме батареи, — (-), конец, ближайший к клемме (+), — это (+). Обратите внимание, что (-) конец RE подключен через батарею VBB и RB к базе. Любое увеличение тока, протекающего через RE, увеличит величину отрицательного напряжения, приложенного к цепи базы, уменьшив ток базы, уменьшив ток эмиттера.Этот уменьшающийся ток эмиттера частично компенсирует первоначальное увеличение.

Эмиттер-смещение

Обратите внимание, что батарея смещения базы VBB используется вместо VCC для смещения базы на рисунке выше. Позже мы покажем, что смещение эмиттера более эффективно при использовании батареи с более низким базовым смещением. Между тем, мы пишем уравнение КВЛ для контура через цепь база-эмиттер, обращая внимание на полярность компонентов. Подставляем IB≅IE / β и решаем ток эмиттера IE.Это уравнение может быть решено для RB, уравнение: RB emitter-bias, рисунок выше.

Перед применением уравнений: RB emitter-bias и IE emitter-bias, рисунок выше, нам нужно выбрать значения для RC и RE. RC связан с питанием коллектора VCC и желаемым током коллектора IC, который, как мы предполагаем, приблизительно равен току эмиттера IE.

Обычно точка смещения для VC устанавливается равной половине VCC. Однако его можно установить выше, чтобы компенсировать падение напряжения на эмиттерном резисторе RE.Ток коллектора — это то, что мы требуем или выбираем. Он может варьироваться от микроампер до ампер в зависимости от приложения и номинала транзистора. Выбираем IC = 1 мА, что типично для схемы на малосигнальном транзисторе.

Пример расчета:

Рассчитываем значение RC и выбираем близкое стандартное значение. Эмиттерный резистор, который составляет 10-50% резистора нагрузки коллектора, обычно работает хорошо.

Для RB был рассчитан резистор 883 кОм, выбрано 870 кОм.При β = 100 IE составляет 1,01 мА.

Для β = 300 токи эмиттера показаны в таблице ниже.

Сравнение тока эмиттера для β = 100, β = 300.

Таблица выше показывает, что для VBB = 10 В смещение эмиттера не очень хорошо стабилизирует ток эмиттера. Пример смещения эмиттера лучше, чем предыдущий пример смещения базы, но ненамного. Ключом к эффективному смещению эмиттера является снижение базового напряжения VBB ближе к величине смещения эмиттера.

Округление, равное умножению тока эмиттера на резистор эмиттера: IERE = (1 мА) (470) = 0,47 В. Кроме того, нам нужно преодолеть VBE = 0.7В. Таким образом, нам нужен VBB> (0,47 + 0,7) В или> 1,17 В. Если ток эмиттера отклоняется, это число изменится по сравнению с фиксированным базовым питанием VBB, вызывая корректировку базового тока IB и эмиттерного тока IE. Хорошее значение для VB> 1,17 В — 2 В.

Расчетный базовый резистор 83 кОм намного ниже, чем у предыдущего 883 кОм. Выбираем 82к из списка стандартных значений. Токи эмиттера с РБ 82 кОм для β = 100 и β = 300 составляют:

Сравнивая токи эмиттера для смещения эмиттера с VBB = 2 В при β = 100 и β = 300 с предыдущими примерами схемы смещения в таблице ниже, мы видим значительное улучшение при 1.75 мА, однако, не так хорошо, как 1,48 мА обратной связи коллектора.

Сравнение тока эмиттера для β = 100, β = 300.

Чтобы улучшить характеристики эмиттерного смещения, либо увеличьте эмиттерный резистор RE, либо уменьшите подачу базового смещения VBB, либо и то, и другое.

В качестве примера мы удвоим резистор эмиттера до ближайшего стандартного значения 910 Ом.

Вычисленное RB = 39 кОм — резистор стандартного номинала. Нет необходимости пересчитывать IE для β = 100. Для β = 300 это:

Характеристики цепи эмиттерного смещения с эмиттерным резистором 910 значительно улучшены.См. Таблицу ниже.

Сравнение тока эмиттера для β = 100, β = 300.

В качестве упражнения переработайте пример смещения эмиттера с резистором эмиттера, возвращенным обратно на 470 Ом, а напряжение смещения базы уменьшено до 1,5 В.

Базовый резистор 33 кОм — стандартное значение, ток эмиттера при β = 100 в порядке. Ток эмиттера при β = 300 составляет:

В таблице ниже сравниваются результаты упражнений 1 мА и 1.38 мА к предыдущим примерам.

Сравнение тока эмиттера для β = 100, β = 300.

Уравнения смещения эмиттера повторены на рисунке ниже с включенным внутренним сопротивлением эмиттера для большей точности. Внутреннее сопротивление эмиттера — это сопротивление в цепи эмиттера внутри корпуса транзистора.Это внутреннее сопротивление rEE является значительным, когда (внешний) эмиттерный резистор RE мал или даже равен нулю. Значение внутреннего сопротивления REE является функцией тока эмиттера IE, таблица ниже.

Получение r _EE

 r  EE  = KT / I  E  m где: K = 1,38 × 10 -23  ватт-сек /  o  C, постоянная Больцмана T = температура в Кельвинах ≅300. I  E  = ток эмиттера m = изменяется от 1 до 2 для кремния r  EE  ≅ 0.026V / I  E  = 26 мВ / I  E  

Для справки приближение 26 мВ указано как уравнение rEE на рисунке ниже.

Уравнения смещения эмиттера с внутренним сопротивлением эмиттера rEE.

Более точные уравнения смещения эмиттера на рисунке выше могут быть получены путем записи уравнения KVL. В качестве альтернативы, начните с уравнений IE emitter-bias и RB emitter-bias на рисунке выше, заменив RE на rEE + RE. Результатом являются уравнения IE EB и RB EB соответственно на рисунке выше.

Повторите вычисление RB в предыдущем примере смещения эмиттера с включением rEE и сравните результаты.

Включение rEE в расчет приводит к более низкому значению базового резистора RB, как показано в таблице ниже. Он падает ниже стандартного значения резистора 82 кОм, а не выше него.

Влияние включения РЭЭ на расчетную РБ

Байпасный конденсатор для RE

Одна из проблем со смещением эмиттера заключается в том, что значительная часть выходного сигнала пропускается через резистор эмиттера RE (рисунок ниже). Это падение напряжения на эмиттерном резисторе идет последовательно с базой и имеет противоположную полярность по сравнению с входным сигналом. (Это похоже на обычную конфигурацию коллектора с коэффициентом усиления <1). Это ухудшение сильно снижает коэффициент усиления от базы к коллектору. Решением для усилителей сигналов переменного тока является обход эмиттерного резистора с помощью конденсатора.Это восстанавливает усиление переменного тока, поскольку конденсатор не подходит для сигналов переменного тока. Постоянный ток эмиттера все еще испытывает вырождение в эмиттерном резисторе, таким образом стабилизируя постоянный ток.

Cbypass требуется для предотвращения снижения усиления переменного тока.

Величина байпасного конденсатора зависит от самой низкой частоты, которую нужно усилить.

Для радиочастот Cbpass было бы мало. Для аудиоусилителя с диапазоном частот до 20 Гц он будет большим.«Практическое правило» для байпасного конденсатора заключается в том, что реактивное сопротивление должно быть 1/10 сопротивления эмиттера или меньше. Конденсатор должен быть спроектирован таким образом, чтобы выдерживать самую низкую усиливаемую частоту. Конденсатор для аудиоусилителя с диапазоном частот от 20 Гц до 20 кГц будет:

Обратите внимание, что внутреннее сопротивление эмиттера rEE не обходится байпасным конденсатором.

Делитель напряжения смещения

Для стабильного смещения эмиттера требуется источник смещения базы низкого напряжения, как показано на рисунке ниже.Альтернативой базовому источнику питания VBB является делитель напряжения, основанный на питании коллектора VCC.

Делитель напряжения смещения заменяет базовую батарею делителем напряжения.

Методика проектирования состоит в том, чтобы сначала разработать схему смещения эмиттера, а затем преобразовать ее в конфигурацию смещения делителя напряжения с помощью теоремы Тевенина. [TK1] Шаги графически показаны на рисунке ниже. Изобразите делитель напряжения без назначения значений. Отсоедините перегородку от основания.(База транзистора — это нагрузка.) Примените теорему Тевенина, чтобы получить одно эквивалентное сопротивление Тевенина Rth и источник напряжения Vth.

Теорема Тевенина преобразует делитель напряжения на однополярное питание Vth и сопротивление Rth.

Эквивалентное сопротивление Thevenin — это сопротивление от точки нагрузки (стрелка) с аккумулятором (VCC), уменьшенным до 0 (земля). Другими словами, R1 || R2. Эквивалентное напряжение Тевенина — это напряжение холостого хода (нагрузка снята). Этот расчет выполняется методом коэффициента делителя напряжения.R1 получается удалением R2 из пары уравнений для Rth и Vth. Уравнение R1 выражается в известных величинах Rth, Vth, Vcc. Обратите внимание, что Rth — это RB, резистор смещения из конструкции эмиттерного смещения. Уравнение для R2 выражается через R1 и Rth.

Преобразуйте этот предыдущий пример смещения эмиттера в смещение делителя напряжения.

Пример преобразования эмиттерного смещения в смещение делителя напряжения.

Эти значения были ранее выбраны или рассчитаны для примера смещения эмиттера

Замена VCC, VBB, RB дает R1 и R2 для конфигурации смещения делителя напряжения.

R1 — стандартное значение 220К. Ближайшее стандартное значение R2, соответствующее 38,8k, составляет 39k. Это не меняет IE настолько, чтобы мы могли его вычислить. Примеры проблем 1. Рассчитайте резисторы смещения для каскодного усилителя, показанного на рисунке ниже. VB2 — напряжение смещения для каскада с общим эмиттером. VB1 — это довольно высокое напряжение на уровне 11,5, потому что мы хотим, чтобы каскад с общей базой удерживал на эмиттере 11,5-0,7 = 10,8 В, около 11 В. (Это будет 10 В с учетом падения напряжения на RB1.) То есть каскад с общей базой является нагрузкой, заменяющей резистор, для коллектора каскада с общим эмиттером. Нам нужен ток эмиттера 1 мА.

Смещение для каскодного усилителя.

2. Преобразуйте базовые резисторы смещения для каскодного усилителя в резисторы смещения делителя напряжения, управляемые напряжением VCC 20 В.

Окончательная принципиальная схема показана в главе «Практические аналоговые схемы», «Каскодный усилитель класса А. . . ”Каскод, гл. 9.

ОБЗОР:

• См. Рисунок ниже.
• Выбрать конфигурацию цепи смещения
• Выберите RC и IE для предполагаемого приложения. Значения RC и IE обычно устанавливают напряжение коллектора VC равным 1/2 от VCC.
• Рассчитайте резистор базы RB для достижения желаемого тока эмиттера.
• При необходимости пересчитайте ток эмиттера IE для резисторов стандартного номинала.
• Для смещения делителя напряжения сначала выполните расчеты смещения эмиттера, а затем определите R1 и R2.
• Для усилителей переменного тока байпасный конденсатор, включенный параллельно с RE, улучшает усиление переменного тока.Установите XC≤0,10RE для минимальной частоты.

Сводка уравнений смещения.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ: