Выбор транзисторов мощного каскада усиления

Техническое задание

Проектируемый усилитель предназначен для работы в составе системы автоматического управления. При этом его функции заключаются в выполнении операции суммирования сигнала входного датчика, сигналов главной и корректирующей обратных связей системы управления и усилении сигнала рассогласования по величине и мощности.

Исходными данными для проектирования усилителя являются:

Источник сигнала, сопротивление по входам , кОм:

1 – 0,3 2 – 0,5 3 – 0,5

Коэффициент передачи по входам:

1 – 100 2 – 30 3 – 1

Входные сопротивления , кОм:

1 – 10 2 – 20 3 – 10

Схема включения транзисторов в выходном каскаде: ОЭ, ОЭ.

Выбор транзисторов мощного каскада усиления

Находим напряжение источника питания:

Принимаем в соответствии с рядом номинальных напряжений.

где – коэффициент запаса.

Выбираем из справочных данных транзисторы КТ816А и КТ817А (параметры которых приведены в табл. 1), удовлетворяющие условиям:

Выбранные типы транзисторов представляют собой комплементарную пару, что облегчает расчёт проектируемого усилителя.

Таблица 1. Паспортные данные транзисторов

Параметры	Единица измерения	Марки транзисторов и тип их проводимости
КТ816А	КТ817А
	В
	В
	В
	В	1,5	1,5
	А
	А
	мА	0,1	0,1
	мА	-	-
	Вт
	-
	-	-	-
	кГц
		0,858	0,858
	г	0,7	0,7

3 Расчёт площади теплоотвода и числа параллельно
включаемых транзисторов

; транзисторы марки КТ816А (КТ817А);
; ; ;
; ; ;
( – коэффициент загрузки).

Рис.1. Тепловая эквивалентная схема транзистора

Определяем область допустимых значений:

т.е.

Определяем необходимую площадь теплоотвода для транзисторов по формуле:

И сравниваем с площадью, занимаемой транзисторами, определенной по формуле:

Таблица 2. Площадь теплоотвода и транзисторов в зависимости от числа транзисторов

	,	,
	48,66	0,858
	31,68	1,716
	22,4	2,574
	14,5	3,432
	7,2	4,29
	1,1	5,148

Строим график исходя из данных расчета (рис. 2).

Рис.2. Зависимость площади теплоотвода/транзистора
от числа транзисторов

Из рисунка следует, что

Учитывая прежде всего уменьшение числа параллельно включенных транзисторов и относительное изменение площади теплоотвода, принимаем N = 2, при котором площадь основания Q_тN = 32 cм² и каждый из параллельно включенных транзисторов рассеивает мощность 1,8 Вт.

Для улучшения конструктивных свойств теплоотвода увеличим его поверхность за счёт рёбер. Применение теплоотводов в форме куба с профрезерованными рёбрами позволяет существенно уменьшить размеры основания радиатора, в этом случае площадь основания теплоотвода будет:

Возможны два инженерных решения по конструированию радиатора:

- размещение двух параллельно включаемых транзисторов на одном радиаторе;

- размещение каждого из параллельно включаемых транзисторов на отдельном радиаторе. При этом полученную площадь основания, так же как и рассеиваемую мощность, следует разделить на число параллельно включаемых транзисторов.