Транзистор irfz44n: распиновка, схемы, аналоги и как подключить

Результаты

Таким образом, как показали наши тесты, даже без доработок усилитель звучит хорошо. Но если вы хотите улучшить звучание, то мы показали вам, какие характеристики можно поменять. Выходные транзисторы в наборе — это лотерея, поэтому часто можно услышать противоположное мнение при прослушивании собранного набора.

С новыми транзисторами усилитель играет лучше и нет опасности, что они выйдут из строя во время работы. Поэтому рекомендуем сразу заменить выходные транзисторы на оригинальные 2N3055 или MJ15003G.

Недостатки усилителя — это, в первую очередь, большое энергопотребление из-за работы в классе А и относительно небольшая мощность.

Достоинства этого усилителя — это легкая сборка и настройка, а также небольшая цена и отличный звук.

На нашем форуме есть довольно большая ветка, где многие пользователи повторили усилитель JLH1969 и делятся своим опытом. Если вы хотите повторить этот усилитель или у вас есть что рассказать или спросить на эту тему, то вам сюда.

Настройка транзисторного усилителя низкой частоты

Питание обоих усилителей можно осуществить от 3 пальчиковых батарей или же от простого и надежного стабилизатора напряжения построенного на микросхеме LM317.

Настройка усилителя первого варианта сводится к подбору сопротивлений R2 и R4. Величину сопротивлений нужно подобрать такой, чтобы миллиамперметр, подключенный в коллекторную цепь каждого транзистора, показывал ток в районе 0,5…0,8 мА. По второй схеме необходимо также выставить коллекторный ток второго транзистора путем подбора сопротивления резистора R3.

В первом варианте возможно применить транзисторы марки КТ312, КТ3102, или их зарубежные аналоги, однако при этом необходимо будет выставить правильное смещение напряжения транзисторов путем подбора сопротивлений R2, R4. Во втором варианте в свою очередь, возможно применить кремневые транзисторы марки КТ209, КТ361, или зарубежные аналоги. При этом выставить режимы работы транзисторов можно путем изменения сопротивления R3.

В коллекторную электроцепь транзистора VT2 (обоих усилителей) взамен наушников возможно подключить динамик с высоким сопротивлением. Если же необходимо получить более мощное усиление звука, то можно собрать усилитель на TDA2030, который обеспечивает усиление до 15 Вт.

5 технических нюансов работы биполярных транзисторов, которые важно учитывать при проектировании и эксплуатации электронных ключей или регуляторов

Особенность №1

Электрические характеристики БТ описываются сложными формулами. Ими очень неудобно пользоваться на практике. Поэтому электронщики работают с графиками, выражающими связи между входными и выходными параметрами.

Их разделяют на два вида:

статические, определяющие возможности полупроводниковых переходов по токам и напряжениям на входе и выходе при отсутствии нагрузки (режим холостого хода);
выходные — зависимость тока через коллектор от приложенного выходного напряжения при конкретном токе через базу.

Каждому БТ присущи свои индивидуальные характеристики. Однако сейчас подобных полупроводников выпущено так много, что практически любому из них не сложно подобрать аналогичную замену даже от другого производителя.

Для работы транзисторов может быть использован один из следующих режимов:

активный (нормальный или инверсный);
насыщения;
отсечки;
барьерный.

Особенность №2

Любой БТ, созданный с корпусом p-n-p или n-p-n работает практически по одним и тем же алгоритмам, которые отличаются только направлением протекания положительного тока через полупроводниковые переходы.

Поэтому для прямых и обратных транзисторов создаются индивидуальные схемы управления и подключения нагрузки к выходным цепям.

В качестве примера приведу еще одну схему простого зарядного устройства, собранную на транзисторном модуле с p-n-p переходами. Можете ее сравнить с предыдущим вариантом. Увидите практически одинаковую конструкцию, но с обратным направлением тока.

Здесь деталей еще меньше, а регулирование выходных величин осуществляется за счет изменения значения напряжения, подаваемого на вход электронного модуля. Используется обыкновенный потенциометр.

Особенность №3

При открытом состоянии входной полупроводниковый переход в режим отсечки БТ имеет небольшое падение напряжения. В частном случае он составляет порядка 0,7 вольта

Чтобы зафиксировать ваше внимание на этом вопросе специально нарисовал картинку — считается, что так лучше работает человеческая память

Другими словами: потенциал на базе на 0,7 вольта меньше, чем на эмиттере. Для кремниевых изделий он всегда составляет 0,6-0,7 В.

Особенность №4

Ток коллектора БТ определяется как ток базы, умноженный на определенно большое число постоянной величины.

Это свойство используется для классификации транзисторов по коэффициенту передачи тока при коротком замыкании на выходе.

С этой целью введен коэффициент h21. Его суть демонстрирует следующая картинка.

Если выдержать показанные номиналы у приведенной схемы проверки (10 вольт у источника ЭДС и 100 килоом у сопротивления), то показания амперметра в миллиамперах просто умножаем на число 10. Получим значение коэффициента h21.

Подобные алгоритмы заложены в цифровые мультиметры и аналоговые тестеры, которые позволяют измерять коэффициент h21 при проверках БТ.

Особенность №5

При открытом состоянии потенциал внутреннего полупроводникового перехода БТ коллектора выше, чем у эмиттера. В моем частном случае он составляет 0,3 вольта.

Здесь открытый транзистор работает как обычный ключ, но он не идеален. На его внутренней схеме присутствует падение напряжения в 0,3 вольта. Однако в большинстве случаев это не критично.

Допустим, что в коллекторной цепи появилось дополнительное сопротивление. Изменение тока через этот резистор повлечет падение напряжения на нем.

Однако более высокий потенциал коллектора совместно с увеличенным током через базу могут стабилизировать выходные характеристики. В этом случае силовые токи сохраняют свое значение.

Преимущества полевых транзисторов

Первый плюс устройства — управление посредством электрополя, а не тока. Это делает схему проще и уменьшает мощность, которая затрачивается на управление.

Второй — в присутствии не только основных, но и второстепенных носителей электрического тока. Это дает прибору время рассасывания, и оно задерживает выключение устройства.

Третий — повышенная температурная устойчивость. Когда на транзистор подается напряжение, его температура возрастает, по закону Ома увеличивается и сопротивление. А значит, уменьшается и сила тока.

С биполярными транзисторами все сложнее, там при возрастании температуры увеличивается и число ампер. А значит, такие транзисторы не термоустойчивы. Есть вероятность опасного разогрева внутри них, который приводит к поломке. А термоустойчивость полевиков увеличивает нагрузочную способность при параллельной схеме соединения устройств.

Разбор схемы

Это моно-усилитель мощности звуковой частоты.

Транзистор VT1 является главным элементом в схеме усилителя. Поэтому схема называется транзисторный УНЧ (усилитель низкой частоты).

В данном случае используется n-p-n транзистор. Он включен по схеме с общим эмиттером (ОЭ). Эта схема позволяет выжить максимум из транзистора. Она усиливает и напряжение, и ток одновременно. Итого максимальная мощность.

Как именно определяется схема включения? Входящий сигнал подается на базу и эмиттер, а выходящий снимается с коллектора и эмиттера. То есть, по сути, общий контакт эмиттер. Поэтому схема называется с общим эмиттером. Эмиттер – это силовая часть транзистора, которая позволяет усилить сигнал по максимуму.

Что такое каскад

Каскад – это по сути этап усиления, который не зависит от другого. Бывают и двухкаскадные усилители. То есть, например, в схеме есть два транзистора. Один работает как предусилитель, и передает усиленный сигнал на вход второго. Поэтому схема называется двухкаскадной. Они не зависят друг от друга, но первый каскад передает сигнал на второй, что позволяет увеличить мощность сигнала.

Электрические параметры

Характеристика	Обозначение	Параметры при измерениях	Значения
Напряжение коллектор-база, В	U_CBO	I_C = 100 мкА	600
Напряжение коллектор-эмиттер, В	U_CEO	I_C = 10 мА	400
Напряжение эмиттер-база, В	U_EBO	I_E = 10 мкА	6
Ток коллектора выключения, мкА	I_CBO	U_CB = 550 В	10
Ток коллектора выключения, мА	I_CEO	U_CB = 400 В	10
Ток эмиттера выключения, мкА	I_EBO	U_EB = 6,0 В	10
Напряжение насыщения коллектор-эмиттер, В	U_CE(sat)1 ٭	I_C = 50 мА, I_B = 10 мА	0,4
Напряжение насыщения коллектор-эмиттер, В	U_CE(sat)2 ٭	I_C = 100 мА, I_B = 20 мА	0,75
Напряжение насыщения база-эмиттер, В	U_BE(sat)٭	I_C = 50 мА, I_B = 10 мА	1
Статический коэффициент усиления по току	h_FE(1) ٭	U_CE = 10,0 В, I_C = 10 мА	≥ 8
	h_FE(2) ٭	U_CE = 10,0 В, I_C = 50 мА	10…36

٭ — получено в импульсном режиме: длительность импульса – 380 мкс, скважность поступления импульсов — ≤ 2%. Примечание: данные в таблицах действительны при температуре среды Ta = 25°C

Примечание: данные в таблицах действительны при температуре среды T_a = 25°C.

Применение высоковольтных ключей: полупроводниковые трансформаторы среднего напряжения

На полупроводниковый или, как его еще называют, твердотельный трансформатор (Solid State Transformer, SST) обычно подается входное напряжение переменного тока высокого или чаще среднего уровня, скажем, 4160 В переменного тока мощностью 13,8 кВ·А, которое он, без использования громоздкого классического трансформатора, преобразует в выходное более низкое напряжение. По своей сути, это изолированный DC/DC-преобразователь с добавленной функциональностью. Основная концепция данного решения и применение показаны на рис. 5.

Рис. 5. Твердотельный трансформатор, базовая концепция и его практическое применение на примере зарядной станции электромобилей

Здесь напряжение от сети переменного тока сначала поступает на AC/DC-преобразователь (по сути, выпрямитель) и выпрямляется, а затем в изолированном DC/DC-преобразователе преобразуется в высокочастотное переменное напряжение в диапазоне частот 5–100 кГц. При этом для гальванической изоляции используется гораздо меньший среднечастотный трансформатор, который обеспечивает пониженное вторичное напряжение. Далее напряжение снова выпрямляется и затем его можно использовать для зарядки аккумулятора электромобиля или для управления DC/AC-преобразователем для получения напряжения переменного тока, например подачи питания в электрическую локальную микросеть или для управления нагрузками электродвигателя с низким рабочим напряжением.

Такой твердотельный трансформатор, как правило, имеет габариты значительно меньше эквивалентного ему по мощности классического 60/50-Гц трансформатора, что позволяет распределять мощность при очень высоких напряжениях, а преобразование в более низкие напряжения выполняется непосредственно в месте его использования. Это уменьшает ток, при котором распределяется мощность, снижая вес и стоимость линий, а также потери в них. Такое решение может быть особенно полезно при уровнях мощности в мегаваттах, например на станциях быстрой зарядки напряжением постоянного тока, которым необходимо заряжать 8–10 автомобилей мощностью зарядной станции в 250–350 кВт, или на больших судах для уменьшения потерь в линиях, возникающих при распределении переменного тока более низкого напряжения.

Поскольку выпрямленное напряжение первичной стороны составляет не менее 6 кВ, то в случае, если требуются частоты переключения выше 500–1000 Гц, использовать IGBT или IGCT с рабочим напряжением 3,3 или 6,5 кВ попросту нельзя. Вместо этого можно выбрать многоуровневую инверторную архитектуру с 7+ уровнями IGBT 1700 В или модульный многоуровневый преобразователь (modular multi-level converter, MMC) с многокаскадными низковольтными преобразователями напряжения, рассчитанными на ступенчатую синусоидальную выходную мощность. Пример модульного многоуровневого преобразователя показан на рис. 6, где на каждой ступени преобразователя на первичной стороне используется трехуровневый модуль IGBT на 1700 В . Все в целом, с соответствующим управлением, необходимо для того, чтобы обеспечить на выходе желаемое напряжение синусоидальной формы.

Рис. 6. Реализация модульной многоуровневой преобразовательной системы на основе кремниевых транзисторов для реализации твердотельного трансформатора . Каждая из ячеек каскадного преобразователя на первичной стороне представляет собой трехуровневый модуль с рабочим напряжением 1700 В и использует преобразование на средних частотах

Для сравнения на рис. 7 показана трехуровневая реализация с SiC-модулями, рассчитанными на рабочее напряжение 10 кВ. Очевидно, что именно реализация на приборах SiC-технологии имеет решающее значение для упрощения архитектуры и управления преобразователями, что позволяет твердотельному трансформатору работать на относительно высоких частотах.

Рис. 7. Гораздо более простая реализация с использованием высоковольтных SiC МОП-транзисторов или транзисторов топологии Supercascode

Как можно видеть на рис. 7, сложность управления снижена, а количество высоковольтных устройств значительно уменьшено. Чтобы получить небольшой трансформатор, частота коммутации должна теперь быть в 10 раз больше, чем у кремниевого решения, а чтобы не усложнять решение отвода тепла, потери не должны выходить за разумные рамки. Именно в этом направлении высоковольтные устройства на основе SiC превосходят все, что может нам дать кремний.

Как питаемся схема

От качества питания зависит и качество усиления. С какими бы выдающимися характеристиками не был транзистор, если питание плохо отфильтровано или недостаточное, то усиление будет советующего качества.

На клеммы Х3 и Х4 подключается питание 6 В.

Эта схема может питаться и от аккумулятора. Однако, несмотря на то, что аккумулятор – это источник с минимальным шумом, у аккумулятора тоже есть свое сопротивление.

И чтобы оно не мешало и не влияло на работу усилителя, нужен сглаживающий и накопительный конденсатор.

Электролитический конденсатор С3 накапливает энергию источника питания, что позволяет улучшить качество усиления. Чем выше емкость – тем лучше. Естественно, у такого правила есть ограничения. Если поставить слишком большую емкость, то будет большая нагрузка на источник питания.

К тому же, электролитические конденсаторы должны разряжаться после выключения. Тем более, есть предел для увеличения емкости для схемы. Если в эту схему подключить конденсатор емкостью 1 фарад (1 000 000 мкФ), то уровень шума на выходе усилителя будет такой же, как и при 1000 мкФ. Это связано с тем, что у транзистора так же есть и свои «шумы», отсутствие экранировки на входе, динамические искажения и другие параметры.

Во время проектирования схемы все эти параметры рассчитываются. Здесь в схеме у конденсатора С3 емкость 47 микрофарад – этого достаточно для нашего транзистора, поскольку у него не большая мощность, которую он может выдать. Можно поставить и большую емкость, например, 1000 микрофарад. Главное не нежно ставить конденсатор с меньшим пределом по напряжению. Если поставить конденсатор менее 6 В (питание схемы), то конденсатор начнет нагреваться и даже может взорваться.

Простой транзисторный усилитель класса А

Здравствуйте, аудиофилы-самоделкины! (аудиофилы в хорошем смысле, конечно)

Речь сегодня пойдёт о самом что ни на есть аудиофильском усилителе — класс А, всё-таки. Не хухры-мухры. Спроектирован он был ещё в прошлом веке, но и по сей день его собирают множество радиолюбитей, вот что значит по-настоящему удачная схема. Называется он «JLH 1969» — аббревиатура инициалов автора схемы и год создания. Конечно, база компонентов в те времена была совсем другой, но это не помешает нам собрать этот легендарный усилитель из того, что найдётся сейчас под рукой. Особенностью схемы является её работа в классе А с высоким током покоя выходного каскада. Это обеспечивает минимум нелинейных искажений в выходном сигнале, некую музыкальность, но зато схема потребляет значительный ток и требует для выходных транзисторов приличного размера радиаторов. Некоторые люди считают, что такая схемотехника является наиболее правильной и позволяет слушать музыку с максимальным качеством воспроизведения. Ниже представлена сама схема.

Схема содержит всего 4 транзистора, из них VT3 и VT4 — выходные, должны обладать максимально близкими параметрами, для этого достаточно просто взять два транзистора из одной партии, отлично подойдут КТ805, 2SC5200, 2N3055, 2SC5198. При этом их коэффициент усиления должен быть как минимум 120. VT1 — маломощный входной PNP структуры, подойдут 2N3906, BC212, BC546, КТ361, а так же можно поэкспериментировать с различными германиевыми вариантами, благо их PNP структуры много. VT2 образует драйверный каскад, сюда нужно что-то чуть помощнее, например, КТ801, КТ630, КТ602, 2N697, BD139, 2SC5707, 2SD2165.

Некоторые номиналы схемы, для пущей академичности, следует варьировать исходя из сопротивления нагрузки и напряжения питания. Напряжение может варьироваться от 12 до 40В, соответственно чем оно больше, тем больше будет выходная мощность, и тем сильнее будет греться оконечный каскад. Ниже представлена таблица для подбора номиналов. Несколько слов о настройке. Первым делом включать усилитель нужно без нагрузки и без подключенного источника сигнала. Включаем сперва на небольшом напряжении, контролируем ток покоя, он должен составлять 0,8 — 1,5А. Параллельно с этим замеряем напряжение в точке соединения VT3 и VT4 — оно должно быть равно половине напряжения питания. Если это не так, то подгоняем его максимально близко с помощью подстроечного резистора R2. Также на схеме можно увидеть нарисованную пунктиром цепь Цобеля — последовательно включенный резистор и конденсатор, они служат для подавления самовозбуждения. Резистор сопротивлением 10 Ом, конденсатор 100 нФ.

Монтаж выполняется на печатной плате, обратите внимание, что она полностью залита землей вокруг дорожек, это способствует лучшей помехозащищённости и в какой-то степени защищает от самовозбуждения. Однако при пайке нужно быть максимально аккуратным, запросто можно случайно посадить «соплю» между земляным полигоном и дорожкой

Если усилитель не заработает с первого раза, рекомендую тщательно прозвонить всё на замыкание, ведь глазом волосинку-перемычку очень сложно увидеть. Удачной сборки!

plata.zip (скачиваний: 100)

Источник (Source)

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Китайский клон JLH1969

На данный момент на алиэкспресс существует клон этой схемы, которую можно заказать, как и в виде kit набора, так и уже собранную.

Мы заказали китайскую версию, поскольку не у всех есть возможность изготавливать платы самостоятельно. Сегодня мы посмотрим, как хорошо она звучит.

Собрать схему очень просто, так как плата сделана очень качественно. Выходные транзисторы 2N3055 непонятного происхождения, но мы пока оставим всё как есть и протестируем собранную плату.

Поскольку А класс имеет низкое КПД и требует хорошее охлаждение, мы будем использовать достаточно большие радиаторы.

А вот китайская схема. Резистором R1 мы настраиваем половину напряжения питания в контрольной точке A. Затем, резистором R2 выставляем ток покоя транзисторов. Красным крестиком на схеме указано место, в разрыв которого нужно подключать амперметр для измерения тока покоя.

Ток покоя необходимо выставлять после 15-минутной работы платы, когда она достаточно нагрелась.

На плате это выглядит так:

Напряжение питания — 24 вольт. Для начала мы выставили ток покоя 1.2A , затем половину напряжения питания между минусом и точкой А. (24/2=12) Затем замеряли температуру транзисторов во время работы. Транзисторы не нагревались выше 60 -70 градусов, это их нормальный режим. Если температура будет выше 70 градусов, нужно увеличить площадь радиатора.

Дальше мы сделаем свой блок питания. Питание будет раздельное. У нас 4 обмотки на трансформаторе, две из них будут использоваться для питания наших плат усилителя.

На каждый канал используется свой выпрямитель, номиналы конденсаторов — 2×15000 мкФ. В дальнейшем, если потребуется, мы увеличим их ёмкость. Стабилизатор мы не будем использовать, поскольку усилитель и так будет выделять много тепла.

Давайте послушаем, как звучит наш собранный усилитель. Напряжение питания и ток покоя мы выбрали самые распространенные среди пользователей, в дальнейшем мы их откорректируем.

Звук получился очень приятный и чем-то похож на ламповый. В музыке немного не хватает низов, но с высокими и средними частотами все в порядке.

После часового прослушивания нам пришлось приклеить к диодным мостам радиаторы, поскольку первые очень сильно нагревались (до 80 градусов). Транзисторы нагрелись до 70.

Теперь посмотрим какие у нас получились характеристики усилителя.

Общие результаты

АЧХ у нас немного завалена на низких частотах. Это не критично, но дальше мы расскажем, как это исправить.

На графике гармонических искажений преобладает вторая гармоника, которая и создает так называемый «ламповый звук».

Подробный тест нашей платы JLH1969 смотрите здесь

Заключение

Устройства SiC являются отличными кандидатами для улучшения силовой электроники, работающей в области среднего и высокого напряжения. От полупроводниковых трансформаторов до электроприводов класса мегаватт, вспомогательных систем питания и твердотельных автоматических выключателей мы показали, как SiC МОП-транзисторы в целом и Supercascode на основе SiC JFET в частности предлагают весьма убедительные преимущества в высокой производительности и упрощении системы. Рост использования в этих приложениях будет стимулировать и развитие силовой электроники на основе SiC в будущем, далеко за пределами бума в области электроавтомобилестроения в 2020-х годах.

Следующая, последняя статья этого цикла предоставит информацию о применении SiC-транзисторов в блоках питания телекоммуникационной аппаратуры и центров обработки данных. Дополнительные сведения по SiC JFET в рассматриваемом контексте представлены в презентации и публикации , а более подробную информацию по этим и другим вопросам применения SiC-транзисторов можно найти на веб-сайте компании UnitedSiC . К сожалению, опубликованный оригинал этой части статьи содержит ряд неточностей, соответственно, он был переработан его автором и вновь опубликован как .

Выводы по питанию

Если посмотреть на графики, можно увидеть, что идеальный вариант для питания нашего усилителя — это аккумулятор. Но, поскольку его не очень удобно использовать, лучше выбрать импульсный блок питания. Их не очень любят те, кто с такими блоками сталкивался 20 лет назад.

В то время они работали практически на слышимых частотах, то есть, были слышны гармоники от работы такого блока питания. Следовательно, этот сигнал просачивался в звуковой тракт и создавал помехи. При прослушивании таких усилителей звук казался слишком резким.

На данный момент современные импульсные блоки работают на таких частотах, что ни сама частота, ни ее гармоники не попадают в слышимый диапазон нашего слуха, поэтому их можно использовать.