Файл: Расчёт оконечного каскада усиления, работающего в классе в.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 22.11.2023
Просмотров: 155
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
2. РАСЧЁТ ОКОНЕЧНОГО КАСКАДА УСИЛЕНИЯ,РАБОТАЮЩЕГО В КЛАССЕ В2.1 Выбор транзисторов мощного каскада усиленияОпределяем напряжение на нагрузке: ВОпределяем напряжение питания: ВВ соответствии с рядом номинальных напряжений полученное значение округляем до ВТогда требования к транзистору:Выбираем универсальные, низкочастотные мощные биполярные транзисторы MJE15028 и MJE15029, удовлетворяющие условиям, паспортные данные транзисторов приведены в таблице 1.2.2. Расчёт площади теплоотвода и числа параллельно включаемых транзисторовПроизведём расчёт площади радиатора в виде плоской пластины и числа параллельно включенных транзисторов для следующих исходных данных: – Транзисторы марки MJE15028 (MJE15029)– Допустимая температура перехода Т˚п.доп = 150 ˚С– Коэффициент теплоотдачи Кт = 0,0015 Вт/см²· град– Тепловое сопротивление корпус-переход Rкт = 0,5 ˚С/Вт– Тепловое сопротивление корпус-среда Rкс = 62,5 ˚С/Вт– Максимальная температура среды Т˚с.в. = 60 ˚С– Тепловое сопротивление переход-корпус Rпк = 2,5 ˚С/Вт– Коэффициент загрузки Кз = 0,8– Максимальная рассеиваемая мощность ВтТаблица 2 – Паспортные данные транзисторов MJE15028 и MJE15029
Определяем область допустимых значений:Построим графики зависимостей и , где – площадь поверхности для размещения параллельно включенных транзисторов, – площадь теплоотвода для транзисторов (рис. 1).Рис.1 –Зависимости и Оптимальное число пар параллельных транзисторов , откуда площадь теплоотвода .Так как большое число параллельно включенных транзисторов уменьшает надежность и увеличивает стоимость разрабатываемого усилителя, то целесообразно принять .При получаем, что – для плоского радиатора.Исходя из габаритных показателей лучше всего взять вместо плоского ребристый радиатор, устройство которого показано на рис. 2.Рис. 2 – Схематичное устройство радиатораПрименение теплоотвода в форме параллелепипеда с профрезерованными ребрами позволяет существенно уменьшить размеры основания радиатора. В этом случае площадь основания теплоотвода будет cм2.2.2.1 Расчёт конструкции теплоотводаПроведём расчёт конструкции ребристого теплоотвода для следующих исходных данных:
– мощные транзисторы марки MJE15028 и MJE15029, которые имеют площадь основания (габаритная площадь): см2;– рассеиваемая транзисторами мощность: Вт;– тепловое сопротивление между корпусом транзистора и теплоотводом: 0С/Вт;– тепловое сопротивление переход-корпус 0С/Вт; – допустимая температура перехода 0С; – число параллельно включённых транзисторов: ;площадь основания ребристого радиатора cм2.Возможны два инженерных решения по конструированию радиатора: - размещение нескольких (в рассматриваемом случае 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.1. Определяем тепловой коэффициент проектируемого радиатора:0С/ВтВеличина физически реализуемая, таким образом размещаем оба транзистора на одном радиаторе.2. В качестве исходного материала выбираем алюминий, имеющий теплопроводность Вт/м*град3. Исходя из площади основания теплоотвода cм2, полученной для двух параллельно включенных транзисторов, задаёмся размерами основания радиатора для одного транзистора: длиной см, шириной см и толщиной основания мм4. Поскольку транзисторы марки MJE15028 и MJE15029 имеют основание в виде прямоугольника, то для проведения дальнейших расчётов находим радиус эквивалентной окружности для 2-х транзисторов:
мЗатем определяем коэффициенты:где - радиус эквивалентной окружности транзистора5. По полученным значениям и из таблицы определяем критерий 6. Затем находим значение коэффициента теплоотдачи поверхности радиатора 7. После определения находим значение коэффициента :8. По известным и из графиков определяем величину .9. Далее определяем величину перегрева радиатора в области монтажа транзистора0С10. Полученные в предыдущих пунктах расчёта значения величин и 0С позволяют рассчитать среднеповерхностный перегрев радиатораи максимальную температуру теплоотвода0С11. Используя значение 0С и таблицу, определяем коэффициент 12. Затем вычисляем коэффициенты и (для неокрашенного радиатора:
; : Вт/м2·град Вт/м2·град13. Далее определяем суммарный коэффициент Вт/м2·града затем эффективный коэффициент теплоотдачи ребристой поверхности радиатора Вт/м2·град14. По найденному значению определим площадь ребристой поверхности радиатора м2Определим число рёбер , приняв и :15. В заключение расчёта конструкции радиатора определим высоту рёбер м16. Габаритный объём двух отдельных радиаторов: см32.3. Расчёт величин сопротивлений уравнительных резисторовПроведём расчёт величин уравнительных резисторов для схемы, изображённой на рис. 3, в которой в параллель включены два транзистора MJE15028 и MJE15029, обеспечивающие А. Примем допустимую разницу температур коллекторов транзисторов 0С; ; Вычислим допустимую величину отношения токов параллельно соединённых транзисторов:Рис. 3 – Схема плеча выходного каскада с общим эмиттером
| Параметры | Ед. изм. | Марки транзисторов и тип их проводимости | |
| MJE15029 (p-n-p) | MJE15028 (n-p-n) | ||
| Uкэ.доп | В | 120 | 120 |
| Uкэ.нас(приIк=3А,Iб=0,3А) | В | 0,5 | 0,5 |
| Uбэ.доп | В | 5 | 5 |
| Uбэ.нас(приIк=3А,Iб=0,3А) | В | 1 | 1 |
| Iк.доп | А | 8 | 8 |
| Iб.доп | А | 2 | 2 |
| Iкб0 | мА | 10 | 10 |
| Iэ0 | мА | - | - |
| Pк.доп | Вт | 50 | 50 |
 | - | 40 | 40 |
 | - | - | - |
| Rп.к. | ˚С/Вт | 2,5 | 2,5 |
| Rк.с. | ˚С/Вт | 62,5 | 62,5 |
| Т˚п.доп | ˚С | 150 | 150 |
| ƒгр | МГц | 30 | 30 |
| Q1 | см² | 1,5 | 1,5 |
| M | г | 2,24 | 2,24 |
Определяем область допустимых значений:Построим графики зависимостей и , где – площадь поверхности для размещения параллельно включенных транзисторов, – площадь теплоотвода для транзисторов (рис. 1).Рис.1 –Зависимости и Оптимальное число пар параллельных транзисторов , откуда площадь теплоотвода .Так как большое число параллельно включенных транзисторов уменьшает надежность и увеличивает стоимость разрабатываемого усилителя, то целесообразно принять .При получаем, что – для плоского радиатора.Исходя из габаритных показателей лучше всего взять вместо плоского ребристый радиатор, устройство которого показано на рис. 2.Рис. 2 – Схематичное устройство радиатораПрименение теплоотвода в форме параллелепипеда с профрезерованными ребрами позволяет существенно уменьшить размеры основания радиатора. В этом случае площадь основания теплоотвода будет cм2.2.2.1 Расчёт конструкции теплоотводаПроведём расчёт конструкции ребристого теплоотвода для следующих исходных данных:
– мощные транзисторы марки MJE15028 и MJE15029, которые имеют площадь основания (габаритная площадь): см2;– рассеиваемая транзисторами мощность: Вт;– тепловое сопротивление между корпусом транзистора и теплоотводом: 0С/Вт;– тепловое сопротивление переход-корпус 0С/Вт; – допустимая температура перехода 0С; – число параллельно включённых транзисторов: ;площадь основания ребристого радиатора cм2.Возможны два инженерных решения по конструированию радиатора: - размещение нескольких (в рассматриваемом случае 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.1. Определяем тепловой коэффициент проектируемого радиатора:0С/ВтВеличина физически реализуемая, таким образом размещаем оба транзистора на одном радиаторе.2. В качестве исходного материала выбираем алюминий, имеющий теплопроводность Вт/м*град3. Исходя из площади основания теплоотвода cм2, полученной для двух параллельно включенных транзисторов, задаёмся размерами основания радиатора для одного транзистора: длиной см, шириной см и толщиной основания мм4. Поскольку транзисторы марки MJE15028 и MJE15029 имеют основание в виде прямоугольника, то для проведения дальнейших расчётов находим радиус эквивалентной окружности для 2-х транзисторов:
мЗатем определяем коэффициенты:где - радиус эквивалентной окружности транзистора5. По полученным значениям и из таблицы определяем критерий 6. Затем находим значение коэффициента теплоотдачи поверхности радиатора 7. После определения находим значение коэффициента :8. По известным и из графиков определяем величину .9. Далее определяем величину перегрева радиатора в области монтажа транзистора0С10. Полученные в предыдущих пунктах расчёта значения величин и 0С позволяют рассчитать среднеповерхностный перегрев радиатораи максимальную температуру теплоотвода0С11. Используя значение 0С и таблицу, определяем коэффициент 12. Затем вычисляем коэффициенты и (для неокрашенного радиатора:
; : Вт/м2·град Вт/м2·град13. Далее определяем суммарный коэффициент Вт/м2·града затем эффективный коэффициент теплоотдачи ребристой поверхности радиатора Вт/м2·град14. По найденному значению определим площадь ребристой поверхности радиатора м2Определим число рёбер , приняв и :15. В заключение расчёта конструкции радиатора определим высоту рёбер м16. Габаритный объём двух отдельных радиаторов: см32.3. Расчёт величин сопротивлений уравнительных резисторовПроведём расчёт величин уравнительных резисторов для схемы, изображённой на рис. 3, в которой в параллель включены два транзистора MJE15028 и MJE15029, обеспечивающие А. Примем допустимую разницу температур коллекторов транзисторов 0С; ; Вычислим допустимую величину отношения токов параллельно соединённых транзисторов:Рис. 3 – Схема плеча выходного каскада с общим эмиттером