Температурная стабильность тока покоя ВК на MOSFET

[aleksei-demon]

Часто встречаются публикации схем УНЧ, где для установки тока покоя выходного каскада на MOSFET, используется биполярный транзистор. И я покажу почему так лучше не делать.

К описанию проблемы хотелось бы добавить и практические результаты в железе, а не только из microcap. Но, пока складывается так, что зима есть, а доступа к железкам нет. И судя по ситуации в стране, будет не скоро.

MOSFET.rar



Я промоделировал в microcap два варианта управления током покоя ВК на MOSFET :

1й- это ошибочный (для mosfet ВК), по всюду тиражируемый с исполнением биполярного транзистора.

2й- термостабильный, с TL431. (часто аналогом такого решения является применение резистора, однако тогда ток покоя зависит от тока предыдущего каскада, что на мой взгляд плохо).

И результаты моделирования (изменения тока покоя ВК на MOSFET при температуре от -20С* до +100С*) сведены на одном графике.
Точка пересечения графиков, это начальная температура в 27 градусов С* где настроен ток покоя обоих схем, около 40mA.
Как видно, схема с TL431 ведёт себя намного стабильнее во всём диапазоне температур.

В архиве файл microcap .cir

MOSFET.rar

[vladimir sim]

Не смеши, мосфетов в любом лабазе завались. И твое исследование- напрасный труд, ибо подобное лечится подобным с незапамятных времен. Никто не мешает взять IRF510 или совсем маленький STN1NF10 в SOT-223, приклеив его на радиатор ,добавить два резистора, и получить умножитель напряжения Uзи с таким же температурным коэффициентом, как у транзисторов выходного каскада. Непонятно , почему столь простая мысль не приходит к многочисленным бедолагам, которые мутят усилители на мосфетах, которые слабо пригодны для качественных звуковых усилителей.

[Alex]

1й- это ошибочный, по всюду тиражируемый с исполнением биполярного транзистора.

Вообще-то, он называется Vbe multiplier, и он-то как раз и более правильный, чем засунуть между гейтами стабилитрон на 6 вольт:

2й- термостабильный, с TL431

и думать что при постоянном Vgs у транзистора будет постояный ток дрейна, в диапазоне температур.

Точка пересечения графиков,

Хотите работать на "точке пересечения графиков" - берите другие графики, от других мосфетов, у которых точка температурного равновесия лежит в области реальных токов покоя (а не на 5.3А как у IRF540).
И стабилизация может вообще не понадобится

[Serge_L]

Offтопик:
Alex, пришел и все поломал!)))

[Serge_L]

vladimir sim, Володь)))
Да это юмор был)

[Malinovsky D]

А почему никто не подскажет автору, что "выпрямить" красный график можно и с тем же транзистором BC650, добавив, например в эмиттер BC650 резистор (поменяв, разумеется, номиналы делителя на базе)?

Похоже, что автор еще только начал пробовать свои силы. Но уверенность в выводах обнадеживает.

[aleksei-demon]

Благодарю за дельный совет!
Промоделировал с полевиком, в сранении с БТ.

[Malinovsky D]

Промоделировал с полевиком, в сранении с БТ.

Обижают биполяры зазря...

Справедливости ради. Красный с БТ

[aleksei-demon]

Обижают биполяры зазря...

Ваш прием с резистором хорош, я б наверное не догадался так сделать.

Причиной моего "исследования" стала схема УНЧ Аудиокиллера, да и не только его. Я заранее знал о проблеме, т.к. однажды учудил такое на практике, но заметив проблемы, всё осознал и исправил. А вот Аудиокиллера вроде всё устраивает, хотя Вашим вариантом с эмиттерным резистором, в его схеме не пахнет.))

https://electroclub.info/invest/mosfet-amp-2020/

[Malinovsky D]

А вот Аудиокиллера вроде всё устраивает,

Сложно судить издалека, насколько хорошо работает такой узел.

Дело в том, что от температуры зависит не только напряжение на БЭ, но и коэффициент усиления тока (бетта).

Для больших номиналов резисторов делителе зависимость бетты от температуры будет сильнее влиять на величину напряжения на резисторах делителя.

Поэтому к этим номиналам нужно относиться осторожно. При низких сопротивлениях этих резисторов можно получить недостаток регулирования - ток покоя ВК будет расти при повышении температуры, а при высоких сопротивлениях можно получить избыточное регулирование, как в Вашем первом случае.

Кроме того, бетта сильнее зависит от температуры при относительно "маленьких" токах транзистора. "маленький" - это разное понятие для BC547 и для BD139, например. При токе коллектора 10 мА зависимость бетты от температуры для BD139 будет сильнее выражена. И при тех же номиналах резисторов делителя напряжение на термоузле будет падать сильнее с повышение температуры.

Но при этом с высокими номиналами резисторов делителя узел термостабилизации более чувствителен к протекающему через него току.

Поэтому он требует довольно тщательной настройки, с учетом конкретной схемы.

[vladimir sim]

Опорник на БТ из поста 8 таковым не является, поскольку это всего навсего термозависимое сопротивление, транзистор дегенерирован по крутизне в 140 раз эмиттерным резистором 120 Ом, поэтому дифсопротивление такой опоры примерно 100 Ом, что никуда не годится. В эмиттер нужно поставить зенер на 4,7-5,6 В, тогда можно получить дифсопротивление 3-5 Ом, как у варианта умножителя Uзи на DMOS, к тому обеспечивающего идеальную термостабилизацию без лишней возни.
,

[Malinovsky D]

Опорник на БТ из поста 8 таковым не является

Ага. Так же, как и схема в первом посте не является выходным каскадом . Какой ВК, такой и опорник
Я написал, что напряжение на нем сильно зависит от протекающего тока - это и есть дифф сопротивление, собссно.
Речь же шла о том, что на базе БТ можно сделать термоузел, с термо-характеристиками пригодными для управления МОСФЕТ.

[vladimir sim]

Сколько ни говори "халва", в жевательном отсеке слаще не станет. Можно еще попробовать на тиристоре-а вдруг?

[Alex]

А чем диоды не устраивают в качестве термодатчиков?

[Alex]

С диодами тоже могут быть определенные достоинства, особенно если ВК не на мосфетах а на биполярах.

А с мосфетами - все-же лучшее решение, это класс А и точка равновесия.
Но мосфеты нужны не IRF-ы

[sewerin]

Не особо народ использует Траки пятиножечные...

[Alex]

Не особо народ использует Траки пятиножечные...

Использует, использует

(собственно, я с диодами на них и намекал, но можно и без них, как в Заратустре)