Усилитель на транзисторах 13002
Хотя компактные люминесцентные лампы уже непопулярны, у многих самодельщиков накопились платы от них. Среди прочих компонентов, там присутствуют транзисторы типов 13001, 13002, 13003. Хотя они считаются ключевыми, перевести их в линейный режим общепринятым способом не составляет труда, выходная мощность при этом, конечно, невелика. Так, например, автор Instructables под ником Utsource123 собрал из двух таких транзисторов составной (его также называют транзистором Дарлингтона, который сделал соответствующее изобретение в 1953 году) и построил на нём простой однотактный усилитель мощности звуковой частоты (УМЗЧ). Поскольку мастер решил не составлять схему усилителя, переводчику пришлось восстановить её по описанию и фотографиям. Получилась самая обыкновенная схема УМЗЧ на составном транзисторе без каких-либо особенностей. На старых транзисторах МП она выглядела бы точно так же. С учётом противоположной структуры, конечно.
Смещение на базу резистором, конденсатор, чтобы это смещение не попало в источник сигнала — всё как обычно. Конденсатор на 100 мкФ, 25 В, резистор на 1 кОм.
Первым делом мастер знакомит читателей с цоколёвкой транзистора 13002:
Затем он, как и положено при сборке из двух транзисторов одного составного, соединяет эмиттер первого транзистора с базой второго. Хорошо, они как раз расположены рядом.
Впаивает резистор смещения между коллектором и базой первого транзистора. Благодаря ему оба транзистора будут работать в линейном режиме.
Подключает к базе первого транзистора плюсовой вывод конденсатора:
Соединяет коллекторы обоих транзисторов перемычкой:
Подключает сигнальный кабель: общий провод припаивает к эмиттеру второго транзистора, а выход любого из стереоканалов — к минусовому выводу конденсатора:
Один вывод динамической головки соединяет с плюсом питания, второй — с соединёнными вместе коллекторами обоих транзистора. Минус питания подаёт на эмиттер второго транзистора.
Усилитель готов к работе. Если не добавлять к нему регулятор громкости, источник сигнала придётся взять такой, в котором соответствующий регулятор имеется. И можно слушать.
Собрав второй такой же усилитель и подав на него сигнал с другого стереоканала, вы получите стереофонический эффект.
Источник (Source)
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.
Основные технические характеристики
13003 – это высоковольтный силовой транзистор, прежде всего спроектированный для работы с большими токами и пропускаемым напряжением между коллектором и базой. Высокая скорость переключений и низким временем задержки включения/выключения позволяет использовать его преимущественно в импульсных схемах с индуктивной нагрузкой.
Предельные режимы эксплуатации
13003 рассчитан на работу с большими напряжениями и токами. Так, заявленные производителями максимально допустимые характеристики постоянного рабочего напряжения достигают (VCEO) 400 вольт, а порогового (VCEV) 700 вольт. Номинальное значение постоянного коллекторного тока коллектора (IC) 1.5 A, а импульсного пиковое (ICM), как у большинства силовых транзисторов, в два раза больше 3 A. Максимальная мощность рассеивания, при этом, не должна превышать 40 Ватт.
Предельные значения для пикового тока измерены при длительности импульса в 5 мс и величине обратной скважности не более 10%
Электрические характеристики
Следует учесть, что для расчета возможности применения 13003 в своих схемах, величины предельных режимов эксплуатации обычно уменьшают на 25-30%. Это связано с тем, что они рассчитаны на работу прибора при температуре Тс=25°С. Рабочая же температура устройства будет значительно выше. Зная это, производители в электрических характеристиках на 13003, указывают параметры его использования не только при температуре Тс=25°С.
Как мы видим, в таблице электрических параметров 13003, величины напряжений насыщения и времени переключения приведены и для температуры 100 градусов. Если внимательно присмотреться, то можно увидеть, что эти значения указаны при максимальном токе коллектора IC не превышающем 1 A. А это в 1.5 раза (на 33%) меньше, приведенного значения в предельно допустимых параметрах.
Маркировка
Цифры “13001” на корпусе дают общее представление об этом полупроводниковом устройстве. Многие производители маркируют так свои изделия из-за отсутствия места на корпусе ТО-92, не указывая при этом префикс в начале. В статье приведены технические характеристики устройств малоизвестных в России производителей DGNJDZ, Semtech Electronics, YFWDIODE. Указанные производители в своих даташитах не указывают дополнительных символов маркировки. Без дополнительных обозначений маркирует свой транзистор TS13001 тайваньская компания TSMC. Первые две литеры “TS” являются аббревиатурой первых двух слов в полном названии компании Taiwan Semiconductor Manufacturing Company. В тоже время, на рыке достаточно широко представлены транзисторы mje13001, которые тоже промаркированы цифрами 13001. SHENZHEN JTD ELECTRONICS и многие другие производители применяют s13001 s8d при маркировке своих девайсов. Встречаются и другие префиксы, не рассмотренные в статье. Многие продавцы не заморачиваясь с маркировкой в наименовании товара, указывают все возможные его типы вместе с датой производства.
Применение IRF3205
Максимальное напряжение стока-истока в 55 В дает возможность использовать этот транзистор в схемах преобразователей напряжения, импульсных источников питания, блоков питания, источниках бесперебойного питания и прочем. Также зачастую при создании высокочастотных инверторов.
Так как IRF3205 имеет малую паразитную емкость, а, соответственно, и время открытия/закрытия, в совокупности с очень маленьким сопротивлением, то он является универсальным вариантом для многих проектов, связанных с коммутацией небольшого напряжения.
Если же Вам не хватает токовых характеристик этого транзистора, Вы можете подключить несколько штук параллельно, что дает хорошую возможность использовать его для управления большой нагрузкой.
Несколько слов о деталях:
При сборке усилителя, в качестве конденсаторов постоянной ёмкости (помимо электролитических), желательно применять слюдяные конденсаторы. Например типа КСО, такие, как ниже на рисунке.
Транзисторы МП40А можно заменить на транзисторы МП21, МП25, МП26. Транзисторы ГТ402Г – на ГТ402В; ГТ404Г – на ГТ404В; Выходные транзисторы ГТ806 можно ставить любых буквенных индексов. Применять более низкочастотные транзисторы типа П210, П216, П217 в этой схеме не рекомендую, поскольку на частотах выше 10кГц они здесь работают плоховато (заметны искажения), видимо, из-за нехватки усиления тока на высокой частоте.
Площадь радиаторов на выходные транзисторы должна быть не менее 200 см2, на предоконечные транзисторы не менее 10 см2. На транзисторы типа ГТ402 радиаторы удобно делать из медной (латунной) или алюминиевой пластины, толщиной 0,5 мм, размером 44х26.5 мм.
Пластина разрезается по линиям, потом этой заготовке придают форму трубки, используя для этой цели любую подходящую цилиндрическую оправку (например сверло). После этого заготовку (1) плотно надевают на корпус транзистора (2) и прижимают пружинящим кольцом (3), предварительно отогнув боковые крепёжные ушки.
Кольцо изготовляется из стальной проволоки диаметром 0,5-1,0 мм. Вместо кольца можно использовать бандаж из медной проволоки. Теперь осталось загнуть снизу боковые ушки для крепления радиатора за корпус транзистора и отогнуть на нужный угол надрезанные перья.
Подобный радиатор можно также изготовить и из медной трубки, диаметром 8мм. Отрезаем кусок 6…7см, разрезаем трубку вдоль по всей длине с одной стороны. Далее на половину длины разрезаем трубку на 4 части и отгибаем эти части в виде лепестков и плотно надеваем на транзистор.
Так как диаметр корпуса транзистора где-то 8,2 мм, то за счёт прорези по всей длине трубки, она плотно оденется на транзистор и будет удерживаться на его корпусе за счёт пружинящих свойств. Резисторы в эмиттерах выходного каскада – либо проволочные мощностью 5 Вт, либо типа МЛТ-2 3 Ом по 3шт параллельно. Импортные пленочные использовать не советую – выгорают мгновенно и незаметно, что ведет к выходу из строя сразу нескольких транзисторов.
Как проверить IRF3205
Это делается, как и с любым другим полевым транзистором с изолированным затвором. Для этого достаточно одного лишь мультиметра.
Перед тем, как проводить проверку рекомендую вам замкнуть все выводы пинцетом между собой, во избежания порчи элемента статическим электричеством (если такое имеется).
Проверка диода
На что нужно обратить внимание первым делом, так это на проверку диода внутри транзистора. Для этого включаем на мультиметре режим прозвонки и прикасаемся красным щупом к контакту истока, а черным к контакту стока
Мультиметр в этом случае должен показывать значение около 400-700. После этого меняем местами щупы — тогда мультиметр должен показывать 1, если мультиметр ограничен индикацией — 1999. Высококлассные мультиметры с ограничением в 4000 будут отображать 2800.
Проверка работы транзистора
Из-за того, что в нашем случае элемент оснащен n-каналом, то для его открытия необходимо на затвор, приложить положительный потенциал. Только в таком случае через транзистор начнет проходить ток.
Снова включаем режим прозвонки на мультиметре, отрицательным щупом прикасаемся к истоку, положительный же к стоку.
В случае исправного транзистора, линия исток-сток начнет проводить ток, другими словами транзистор откроется. Чтобы это проверить, нужно прозвонить исток-сток. В случае, если мультиметр показывает какое-либо значение, значит все работает.
После проверки открытия транзистора, необходимо проверить его закрытие. Для этого на затвор нужно приложить отрицательный потенциал. Для этого присоединим отрицательный щуп к затвору, а положительный к истоку.
Снова проверяем сток-исток и тогда все, что должен показать мультиметр — падение на встроенном диоде.
Если все вышеописанные условия выполняются, значит транзистор полностью исправен и его можно использовать в своих проектах.
Историческая справка
История этого популярного полупроводникового прибора хорошо известна. Первоначально он был разработан в 60-хх компанией RCA (инженерами из группы Херба Мейзеля) и производился по меза-планарному техпроцессу. Предназначался для работы в усилителях мощности. В последующем стал применяться в стабилизаторах и регуляторах напряжения в блоках питания. С середины 70-xx, вместе с поиском более экономичного способа производства, его начали изготавливать по эпитаксиальной технологии. Неплохие усиливающие свойства, их линейность при этом, cделали устройство незаменимым спутником многих УНЧ того времени.
К сожалению RCA в 1988 г. прекратило существование. Её полупроводниковый бизнес приобрела американская Harris Corporation. Сейчас транзисторы с маркировкой 2N 3055 выпускают многие зарубежные компании, в том числе с применением экологичных без свинцовых (Pb-Free) стандартов. Считается, что более новые экземпляры (выпущенные по эпитаксиальной технологии) лучше работают в схемах усиления, но хуже защищены от высоких напряжений.
Вместе тем, в последнее время качество изготовления таких транзисторов сильно упало, особенно с появлением китайских конкурентов. Кроме того, появились случаи их подделки. Маловероятно купить оригинальный экземпляр на интернет-площадках вроде Aliexpress, Amazon, eBay, и др. Поэтому многие радиолюбители предпочитают его старые версии, выпущенные преимущественно до 2000 г.
Характеристики IRF3205
- Постоянный максимальный ток на коллектора при 10В и 25C — 110А
- Постоянный максимальный ток на коллекторе при 10В и 100C — 80А
- Максимальный ток при импульсном режиме — 390А
- Максимальное напряжение на канале сток-исток — 55В
- Напряжение для открытия — 2-4В
- Максимальное напряжение на затворе — ±20В
- Сопротивление канала сток-исток — 8 мОм
- Емкость затвора — ±3200 пФ
- Время открытия — ±14 нс
- Время закрытия — ±50 нс
- Максимальная мощность рассеивания — 200 Вт
- Диапазон рабочих температур — -55-175C
- Температура пайки (до 10 секунд) — 300C
Отдельное замечание по поводу максимального тока на коллекторе. Официально указанные 110 Ампер — это действительно максимальная сила тока для кристалла, но к нему он идет по тонкой проволочке от контакта истока. Она может выдержать максимум 75А. Это ограничение носит название “Максимальный ток корпуса”.
Если Вам необходимы полные характеристики и графики зависимости, то найти Вы их сможете в официальном datasheet.
