Ток выходных транзисторов относительно выходной мощности?

[Timoxasss]

Здравствуйте. Господа помогите понять как рассчитать максимальную мощность унч по параметрам выходных транзисторов! Например имеем комплементарку 1943 и 5200 (230 вольт 15 ампер). Допустим питание у нас в идеале +-50вольт. Нагрузка пусть будет 8 ом. Итак 50*50/16=156 Вт, ну хорошо у нас не класс д , тоесть по нашему КПД(65%) будет 101 Вт, что в принципе советует производитель. При этом ток транзистора одного плеча будет 50/8= 6.25А.
Вопрос в следующем почему нельзя подключать 4-х омную нагрузку, при этом же питании, если ток будет 12,5А, а наши транзисторы могут держать 15А?????

---------- Сообщение добавлено 10:50 ---------- Предыдущее сообщение было 10:45 ----------

Ну ладно 12,5 пусть будет 10А! Или это все что написано в паспорте нужно делить на 2? Понятно что такой ток транзистор будет держать при 25 градуса. Но 10А он то должен или как?

[ВаСыЛь]

Гамма коефициенты Берга имеют отношение к полупроводниковым транзисторам???

---------- Сообщение добавлено 01:18 ---------- Предыдущее сообщение было 01:16 ----------

Тогда может 0,318???

[vladimir sim]

Васильев, у вас там вообще может законы физики другие или вас забанили в гугле? Есть такая наука- радиотехника, классы усиления, углы отсечки и прочая лабуда.

---------- Сообщение добавлено 03:45 ---------- Предыдущее сообщение было 03:44 ----------

Васыль- андроид накосячил.

[ВаСыЛь]

Преобразование Фурье, это для прямоугольных сигналов. А у нас синус.

---------- Сообщение добавлено 03:31 ---------- Предыдущее сообщение было 03:30 ----------

питание на коллекторе 100 В, на резистивной 10 Ом нагрузке в эмиттере постоянное напряжение 10 В - какая мощность рассеивается на транзисторе? Когда сосчитаешь для 100 В, тогда посчитай и для 50В. Соответственно ответишь на свой вопрос.

Какой миандр?

[vladimir sim]

Bасыль, у тебя через один работающий в данный момент транзистор в двухтактном усе протекает косинусоидальный импульс тока, который для каких либо вычислений- КПД, мощность, подлежит разложению.

[.Васильев]

Offтопик:
Тото я удивился ,даже чаем подавился. Мой планшет также такие фокусы выкидывает

[наблюдатель]

Ток в цепи 1 А. Мощность на резисторе 10 Вт такая-же как и на транзисторе. Или вы считаете что на мощность рассееваемую влияет приложеное к транзистору напряжение?
Соберите такую схему,и посмотрите.
Какая россеев.мощ. будет если на эмитере будет все напряжение и половина его?

Pк=Uкэ х Iк(э) в данном статическом режиме. Дополнительную мощность создаваемую током базы можно не учитывать из-за её незначительности. Но мне вот интересно, что бы ты написал формулу для её расчета.
Можно ничего не собирать - нарисуй схему например в MicroCap-е или аналогичном и посмотри что тебе покажет симулятор по поводу рассеиваемой на транзисторе мощности.
Ждем-с результатов.

[ВаСыЛь]

Да, P=(100-10)*1=90W Транзюк греется как утюг. А если мы приоткроем его больше,чтоб на емитере было 50 В,то имеем P=(100-50)*5=250W Да натупил.Посчитал на калькуляторе .

[SANTEX]

Не ломай голову, на комплементарной паре 1943 и 5200 при +\- 45в 100Вт номинальной мощности. (Я не говорю про максимальную)

[Slava!!!]

На самом деле вопрос о максимальной рассеиваемой на выходных транзисторах УМЗЧ мощности - не такой простой.

Что действительно просто найти - максимальную МГНОВЕННУЮ мощность, рассеиваемую на выходных транзисторах УМЗЧ кл. В при работе на активную нагрузку (а с учетом того, что максимальный ток нагрузки, как правило, примерно на 2 порядка выше тока покоя, то и для класса АВ результат будет примерно такой же).

Итак, мгновенная мощность, рассеиваемая на транзисторе, составит Ртр = Uтр * Iтр

где Uтр и Iтр - падение напряжения на транзисторе и ток, текущий через транзистор в данный момент времени.

Очевидно, что Iтр = Iн, где Iн - ток через нагрузку.

Iн = Uн/Rн, где Uн - напряжение на нагрузке, Rн - сопротивление нагрузки.

Uтр = Uпит - Uн.

Тогда Ртр = Uтр * Iтр = (Uпит - Uн)* Uн/Rн

Чтобы найти, при каком Uн мощность на транзисторе будет наибольшей, приравняем производную dPтр/dUн к нулю

dPтр/dUн = d((Uпит - Uн)* Uн/Rн)/dUн = 0

d((Uпит - Uн)* Uн/Rн)/dUн = (Uпит - 2*Uн)/Rн = 0

откуда Uн = Uпит/2.

Наибольшая мощность на транзисторе

Ртр max = (Uпит - Uпит/2)* Uпит/(2*Rн) = (Uпит * Uпит)/(4*Rн).

Пока все просто - на уровне школьных знаний математики и физики.

Сложности начинаются дальше.

Насколько целесообразно принимать найденную величину мощности для подбора транзисторов?

Напомню - мы определили МГНОВЕННУЮ мощность, которая имеет место лишь в определенный момент времени. Средняя мощность будет меньше.

Чтобы понять, что подбор надо осуществлять именно по средней мощности, достаточно учесть тот факт, что при превышении мощности транзисторы выходят из строя из-за перегрева. А на прогрев кристалла до критической температуры нужно время.

На прилагаемой картинке - даташитная ОБР мощного транзистора. Из нее, в частности, видно, что в импульсе длительностью 100 мс транзистор может рассеять мощность в 3 раза большую, чем при постоянном токе. При этом период наименьшей звуковой частоты (20 Гц) - 50 мс. Таким образом,мгновенные пиковые значения мощности просто не успеют перегреть транзистор, и при его подборе следует учитывать среднюю мощность.

Рассчитать среднюю мощность на синусоидальном сигнале уже сложнее (можно, но уже придется вспоминать институтский курс матанализа). Упростим задачу. Кто сказал, что реальный выходной сигнал должен иметь синусоидальную форму? Пусть мы будем усиливать меандр с амплитудой, равной половине напряжения питания (наихудший случай). Тогда средняя мощность за полпериода меандра будет равна найденной нами выше максимальной мощности. А поскольку во время второй половины периода транзистор закрыт, и мощность на нем не рассеивается (напомню, у нас класс В), то средняя мощность за период будет вдвое меньше.

Таким образом, Р тр ср = (Uпит * Uпит)/(8*Rн).

Кстати, полученная величина близка к величине средней мощности для синусоидального сигнала, приводимой в справочной литературе Р тр ср = (Uпит * Uпит)/(ПИ * ПИ * Rн)

А для реактивной нагрузки средняя мощность будет в 4 раза выше Р тр ср = 4 * (Uпит * Uпит)/(ПИ * ПИ * Rн).

[ВаСыЛь]

Ну-у. Теперь все ясно. Все умные, а так росписать никто не может.

[vladsan75]

На прилагаемой картинке - даташитная ОБР мощного транзистора. Из нее, в частности, видно, что в импульсе длительностью 100 мс транзистор может рассеять мощность в 3 раза большую

А вы не заметили в левом нижнем углу графика текст - single nonrepetitive pulse, что значит единичный не повторяющийся импульс, а при 20 Гц будут импульсы тока длительностью 25мс и с такой же паузой, к тому же сопротивление нагрузки может уменьшаться в 2-4 раза( это не мои данные, а С. И. Агеева), да еще и график дан при температуре кристалла 25 градусов, а не для кого не секрет, что ОБР уменьшается при увеличении температуры( а температура увеличится до 50-80 градусов, в зависимости от режима, охлаждения и т.д.).

П.С. : мне самому много раз предлагали внимательней читать ДШ, теперь и я вам это советую.

[Slava!!!]

А вы не заметили в левом нижнем углу графика текст - single nonrepetitive pulse, что значит единичный не повторяющийся импульс, а при 20 Гц будут импульсы тока длительностью 25мс и с такой же паузой, к тому же сопротивление нагрузки может уменьшаться в 2-4 раза( это не мои данные, а С. И. Агеева), да еще и график дан при температуре кристалла 25 градусов, а не для кого не секрет, что ОБР уменьшается при увеличении температуры( а температура увеличится до 50-80 градусов, в зависимости от режима, охлаждения и т.д.).

П.С. : мне самому много раз предлагали внимательней читать ДШ, теперь и я вам это советую.

И как все это отменяет написанное мною?

Если нагрев кристалла от 25 град. до критической температуры при утроенной максимальной мощности потребует 100 мс, то при мощности, равной максимальной, на это уйдет 300 мс.

Критическая температура для данного транзистора по даташиту составляет 150 оС. Таким образом, на максимальной мощности температура изменится на (150 - 25) = 125 оС за 300 мс. Соответственно за 25 мс повышение температуры составит 125 * 25 / 300 = 10,4 оС. За малостью указанным повышением можно пренебречь, и считать, как предложено выше, по средней мощности.

Расчет мощности, рассеиваемой транзистором с учетом температуры теплоотвода, превышающей 25 оС - отдельная тема. Вторую такую простыню писать сегодня уже не буду. Но и это никак не отменяет того факта, что при подборе транзисторов следует учитывать на максимальную мгновенную, а среднюю мощность.

Что же насчет повышения тока через нагрузку в 3 - 4 раза, то его надо учитывать при расчете максимального тока через транзисторы. Если это превышение достаточно кратковременно (а данных о длительности импульсов Агеев, насколько я знаю, не приводил), в расчете мощности транзисторов его можно не учитывать.

[ViktKors]

Как говорится, лучше один раз увидеть.
Рисуем простейший выходной каскад в классе Б.
Нагружаем его на леегонькую нагрузку вроде ЗЯ (эквивалент на схеме на зеленом фоне в красной рамочке)

Видим заворот фазы на 60 градусов, но пугаемся его и выбираем частоту ~230 Гц, когда заворот фазы 45 градусов, а импеданс около 5 Ом
Оцениваем правдоподобность сравнением с нормальной АС:

Видим, что бывает и похлеще, причем не только на НЧ


Чтоб было с чем сравнивать, выбираем чисто активную нагрузку с тем-же импедансом в 5 Ом.
Даем максимальную амплитуду, смотрим напряжения и токи:

Черное/серое - активная нагрузка
Красное/синее - реальная АС

Напряжения на транзисторах равны (черное/серое сливается с красным синим)
Реактивный ток сдвинут относительно активного.

Смотрим мгновенную мощность (умножаем ток через транзистор на напряжение на транзисторе). Верхний график:

Ой. Черное/серое как-то там (по 125 Ватт), но красное/синее (реактивная нагрузка) дает замечательный пик на ~350 Ватт, который транзистор должен выдержать, причем как раз при нулевом напряжении на нагрузке. Касательно ОБР, это 7 Ампер при 50 Вольтах.

Кстати, если мощность усреднять (нижний график), то в реактивном случае все равно будет вдвое больше, чем в активном (~70 ватт против ~37 ватт)


Внимательный оппонент заметит, что при активной нагрузке на максимальной амплитуде УНЧ греется чуть меньше, чем может. Что же, выберем амплитуду в 35 вольт (очень близко к самому тяжелому случаю на активную нагрузку) и посмотрим:

Пиковая мощность в активном случае осталась прежней (125 ватт), средняя выросла до ~50 Ватт. Но рассеиваемая мощность при реактивной нагрузке все еще больше, как средняя, так и пиковая (~250 ватт).


Кстати, если взять импеданс реальной АС с картинки чуть выше, то на 50-60 Гц наблюдается как раз такой заворот фазы (~45°) при модуле импеданса ~3.5 Ома. А это при том-же питании дает уже 100 ватт средней и 500 Ватт мгновенной рассеиваемой мощности, только понятно, уже на на транзистор (едва-ли такой найдется), а на плечо из нескольких транзисторов в параллель.
Применительно к не самым хилым транзисторам из картинки в посте №49 это, если по-хорошему, означает 3-4 штуки на плечо .

[vladsan75]

Молодец, ViktKors, очень показательно и подробно.

Slava!!! - вы мне опять про двадцать пять. У меня радиаторы усилителя, даже на холостом ходу, нагреваются до температуры порядка 40 градусов, а что будет на полной мощности?
Вот нашел только для одного мощного транзистора 2SA1216 (почему то не все производители приводят этот график) :

Обратите внимание, что, например, при 75 градусах максимальная мощность снижается с 200 до 120 Вт, т.е. в 1,67 раз и соответственно будет уменьшаться и ОБР.

[Slava!!!]

Молодец, ViktKors, очень показательно и подробно.

Slava!!! - вы мне опять про двадцать пять. У меня радиаторы усилителя, даже на холостом ходу, нагреваются до температуры порядка 40 градусов, а что будет на полной мощности?
Вот нашел только для одного мощного транзистора 2SA1216 (почему то не все производители приводят этот график) :

Обратите внимание, что, например, при 75 градусах максимальная мощность снижается с 200 до 120 Вт, т.е. в 1,67 раз и соответственно будет уменьшаться и ОБР.

А я где-то утверждал обратное?

Более того, снижение максимальной мощности при повышении температуры теплоотвода легко рассчитывается (именно поэтому производители и не приводят соответствующий график).

[ВаСыЛь]

Я возможно опять задам тупой вопрос. Если считать по простому P=Uкэ*Iк в усилителе где стоит 6-8 пар в паралель, то получается что потребляемоя,выходная и россееваемоя мощности не совпадают.

[BesPav]

Видим заворот фазы на 60 градусов, но пугаемся его

А его-то как раз пугаться и не надо.
Там с теплорассеянием будет все просто отлично!
;)

[ViktKors]

А его-то как раз пугаться и не надо

Вас пугают, а Вам не страшно?

[BesPav]

Вас пугают, а Вам не страшно?

Виктор, так я с вашей же подачи помоделировал теплорассеяние в мостовом двухтактном каскаде:


Зеленый - выходной синус.
Синий - мощность в таком же как у вас эквиваленте нагрузки (там участки отрицательной реактивной мощности, ибо просто перемножены ток и напряжение)

Красный и розовый - теплорассеяние на транзисторах одной четвертинки ВК(пара транзисторов, ОИ и ОЗ, каскод же).

Это картинка на 240 Гц.

А на 80 Герцах, где те самые страшные 60 град, все складывается гораздо удачнее для ВК.
Сопротивление-то 16 Ом, тока надо вчетверо меньше. А у моста еще и напряжения вдвое меньше.


Поэтому, возвращаясь к тому недавнему обсуждению:
https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post2260028

Для биполяров - да, а для полевиков - нет.
Как вы понимаете, чем просто параллелить полевики с кратным увеличением входной емкости, тут оказывается весьма выгодным сделать каскод на +- том же количестве.

Итого, для усилителя с выходной мощностью порядка 400 Ватт, нужны те же самые 4 пары выходников, но как все упрощается с раскачкой такого ВК.

Минус проблемы с изменением граничной частоты, минус вторичный тепловой пробой, минус время рассасывания, минус падение беты. А вдвое меньшее напряжение питания, да еще и поделенное между двумя последовательно включенными транзисторами, резко снижает проблемы с фазой тока в нагрузке, да и с удвоенным током нагрузки тоже.

[ВаСыЛь]

Помогите разобраться. Усилитель с питанием + - 85 В. По четыре пары 1943-5200. При примерно половине мощности УМ греется сильней, чем на полную мощ. Это понятно. Не понятно почему все грубые расчеты, показывают, что рассеиваемая мощность на каждом, меньше чем на полную мощность.