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

[Bobby_ii]

Bobby_ii, всего то найти irf c плат автоматики 90х либо транзисторы Harris semiconductor с плат 80х- начала 90х.
f25n05l, buz sipmos например.
В Питере на бомжатнике наверняка еще продают платы.

Н = НЕТ!
Точнее говоря, эти транзисторы все - мимо кассы.
И смысл основывать на них новые разработки, какими бы они ни были?

Exicon вроде пока еще делает.

но ЦЕНЫ !

---------- Сообщение добавлено 00:40 ---------- Предыдущее сообщение было 00:37 ----------

f25n05l

1. их нет
2. 50В 25А 60Вт - НАФИГА они?

[Кокон]

Все logic level.

BUK555-60B-VB N-Channel 60 V MOSFET

[Bobby_ii]

Все logic level. BUK555-60B-VB N-Channel 60 V MOSFET

это ЗАМЕЧАТЕЛЬНО!
НО! он применяется (я, если что, не верю в сказки)
И вопрос АКТУАЛЕН:

1. ЧЕМ ЗАМЕНИТЬ?
2. Как перенастроить термокомпенсацию?

[Alex]

но ЦЕНЫ !

Если еще производят, значит нельзя говорить что "перестали выпускать".

А цены на очень многое нынче не сильно приятные

Но в отношении транзисторов - не такие уж там и "ЦЕНЫ", Exicon стоят от 8 до 12-15 эуро
Это конечно не IRF540 за 3 копейки/мешок, не говоря уже о лампах, но в общей цене всего усилителя не так уж и много, особенно если он не в коробке от ботинок а в приличном корпусе (один даже кытайськый корпус обойдется в 2-3 раза дороже комплекста эксиконовских транзисторов).

[АЛВАЛИ]

...за 3 копейки/мешок....

Ну не 3 копейки, но в разы... , а ... почему бы нет?

[Alex]

Ну не 3 копейки, но в разы... ,

По сравнению с ценами на Эксиконы, можно считать что "3 копейки"
540-е поштучно стоят полтора бакса (это уже в 5-10 раз дешевле Эксиконов), а "ведро" - меньше чем полбакса.
А на распродажах неликвидов и т.п их можно урвать еще раз в 5 дешевле.

[Bobby_ii]

Если еще производят, значит нельзя говорить что "перестали выпускать".

Почти перестали ... . Если я правильно помню, латералы выпускала одна контора, и несколько продавали "перепиленные". Поправь, если не прав.
Это к чему? Может, они опять кому-нибудь продались, выпускать продолжают, но под другим наименованием?
А! О! Латералы в ТО-220 или чём подобном выпускались? Или только в "мощных" исполнениях?

Но в отношении транзисторов - не такие уж там и "ЦЕНЫ", Exicon стоят от 8 до 12-15 евро.

Ога. 40 Ойро за пару 1058/162. Причём, и в магазине, и на Али. Сдаётся мне, в этот ценник их перепиливать начнут.

Поискал. В доступе ECF10N/P25 и ECF20N/P25. В ТО-3. По характеристикам, вроде, похожи на латералы.
Даташыты вот только отсутствуют ... . И на сайте Эксикона таких нет вообще!

Приличный корпус - 200-300 Ойро (Алюминий по кругу). трансформаторы - наверное, так же.

[Alex]

Если я правильно помню, латералы выпускала одна контора, и несколько продавали "перепиленные". Поправь, если не прав.

Не одна, когда-то довольно много выпускали.

? Может, они опять кому-нибудь продались, выпускать продолжают, но под другим наименованием?

Врядли, кому они нахрен нужны, кроме жалкой кучки аудиолюбителей? Так для них вон Эксикон и старается
И похоже, биполярные термалтраки скоро тоже ждет таже участь

Ога. 40 Ойро за пару 1058/162

1058/162 у Эксикона нет, у них другая маркировка, это аналог 10N20 и 10P20, в самом Эксиконе в пластике они по 5 эуро, но мин. десяток. Так что, 10 пар за 100 эуро.

В ТО-3.

Данунафиг, я ТО-3 и им подобное еще с времен П213Б и КТ803 ненавижу...

Приличный корпус - 200-300 Ойро (

Где-то так, ну как минмум от 140 эуро.

[Bobby_ii]

Данунафиг, я ТО-3 и им подобное еще с времен П213Б и КТ803 ненавиж

А чего их ненавидеть то? Да, не особо удобно. Да, надо радиаторы фрезеровать. Ну, или на уголок монтировать.
ЗАТО теплоёмкость моментальная раз в 5 больше, чем у пластика - тепловые искажения ниже.
Площадь теплоотвода, опять же ... .
Да, не всё в меди делают. Обычно корпус железный (магнитный), что идёт в минус. С пластиком в этом плане проще.
И ёмкости выше.
ИМХО, МТ-200 полностью заменил ТО-3. Даже по весу - те же 19г (если правильный МТ-200)
Кстати, интересно, почему в ТО-3 делали, хотя это сильно дороже, а в МТ-200 - нет?

1058/162 у Эксикона нет

А я и не писал, что это - Эксикон.
Эксиконов у нас нонче вообще не продают.

в самом Эксиконе в пластике они по 5 эуро, но мин. десяток. Так что, 10 пар за 100 эуро.

Дабл даевские (ТО-264 и 16А) - по £7.91 = 9,5 Ойро. И НАСТОЯЩИЕ! ИМХО, цена - подарочная.

=======================================

Отвлеклись ... Так как термостабилизировать, например, выходной каскад на IRFP240 - IRFP9240 ?
Ставить ещё по паре IRFP240 - IRFP9240 в термостабилизацию последовательно?
Какая у верикалок зависимость тока от температуры при фиксированном смещении?
Или наоборот: какая должна быть зависимость смещения от температуры для пост. тока?

И как термостабилизировать пару БПТ/ПТ?

[Валет]

"выпрямить" красный график можно и с тем же транзистором BC650, добавив, например в эмиттер BC650 резистор (поменяв, разумеется, номиналы делителя на базе)?

Опорник на БТ из поста 8 таковым не является, поскольку это всего навсего термозависимое сопротивление

напряжение на нем сильно зависит от протекающего тока - это и есть дифф сопротивление, собссно.

Опорник усилителя «Бриг» на 2-х транзисторах не имеет таких недостатков. Вследствие ООС дифф. сопр. в нем мало, а регулировкой сопротивления в базе 2-го транзистора его ТКН можно менять в широких пределах. Недостатком является то, что после изменения этого сопротивления надо заново устанавливать ток покоя. При сопротивлении этого резистора в десятки кОм ток покоя транзисторного ВК после включения питания уменьшался втрое, оптимальным было R, емнип, 300 Ом. В таком опорнике можно использовать практически любые маломощные кремниевые транзисторы, так что никаких проблем со стабилизацией тока покоя в статике нет.

Проблема есть с динамической нестабильностью начального тока ВК в режиме АВ. При большой мощности от ВК кристаллы транзисторов нагреваются, их входные характеристики смещаются влево. Опорник отслеживает это уменьшением напряжения. При резком уменьшении громкости температура кристаллов транзисторов быстро восстанавливается, опорник не успевает это отследить и начальный ток ВК уменьшается вплоть до отсечки. Это приводит к росту искажений, особенно при повышенной рабочей температуре ВК. Такие искажения трудно измеряются, но могут быть хорошо слышны.

[Alex]

А чего их ненавидеть то? Да, не особо удобно. Да, надо радиаторы фрезеровать. Н

Еще и дырки сверлить.

[misha88]

Проблема есть с динамической нестабильностью начального тока ВК в режиме АВ. При большой мощности от ВК кристаллы транзисторов нагреваются, их входные характеристики смещаются влево. Опорник отслеживает это уменьшением напряжения. При резком уменьшении громкости температура кристаллов транзисторов быстро восстанавливается, опорник не успевает это отследить и начальный ток ВК уменьшается вплоть до отсечки. Это приводит к росту искажений, особенно при повышенной рабочей температуре ВК. Такие искажения трудно измеряются, но могут быть хорошо слышны.

Верное замечание, редко учитываемое в конструкциях. Просто схема смещения (как и схема поддержания нуля) не должна реагировать на музыкальный сигнал, для чего нужно просто правильно выбирать постоянную времени работы добавлением электролита (см. рисунок, V1 это схема смещения, Q1 и Q2 это входные транзисторы выходной тройки, С1 обеспечивает нужную постоянную времени за счёт базовых резисторов, а то часто электролит ставят непосредственно параллельно смещению, что конечно не решает проблему из-за малого сопротивления схемы смещения).

[hippo64]

не должна реагировать на музыкальный сигнал,

Можно поинтересоваться постоянной времени транзистор - радиатор по теплу?

[Александр Котов]

можно термостабилизировать, например, IRF640 ? IRFP150 ? "Комплиментарных" ещё не смотрел.
Или IRFP240/IRFP9240 ?

Вот с IRF:

[Bobby_ii]

Вот с IRF:

Вэри мач.
Зы ... лень думать: куча диодов в раскачке (ВД3 - ВД8) для чего?

И ещё вопрос: проскакивала мысль, что биполяры параллелятся, а для полевиков это не имеет смысла.
Тоже интересно: почему? Опять-таки была мысль, что полевикам чем больше ТП - тем лучше. Только как это влияет на те же тепловые искажения? Или "тепловые искажения" к полевикам не применимо?
Пока по опыту, чем больше тр-в на выходе - тем лучше звучит (при пр. равных). Но это - про биполяры. Где почитать о причинах?

[Александр Котов]

куча диодов в раскачке (ВД3 - ВД8) для чего?

От жёсткого клипа. То же и VD9, VD14, R30, R32, резисторы ограничивают снижение усиление каскада УН, не позволяя разорваться ООС.

[Bobby_ii]

VD9, VD14, R30, R32, резисторы ограничивают снижение усиление каскада УН, не позволяя разорваться ООС.

- Ну не. Эти просто не позволяют затворы задрать выше стоков. ОООС и так и сяк порвётся.
- По поводу VD3 - VD9 всё равно что-то не доходит. Может, когда-нибудь дойдёт

[Carter]

добавлением электролита

Нельзя туда такие ёмкости сувать. Даже 1uF иногда много.

[Bobby_ii]

Нельзя туда такие ёмкости совать. Даже 1uF иногда много.

? (почему?)
Если брать модуляцию смещения током каскада раскачки, то с увеличением ёмкости она становится ниже на высоких частотах, оставаясь той же на низких

[bukvarev]

Для полевых транзисторов термоузел, как правило, оказывается более сложным, чем для биполярного ВК.

Тому есть несколько причин.
1. Зависимость температурного коэффициента от крутизны транзистора.
2. Зависимость температурного коэффициента от тока покоя транзистора.
3. Зависимость температурного коэффициента от проводимости транзистора.

На рисунке приведены результаты замеров для пар некоторых типов транзисторов.


Напряжение "затвор-исток" при некотором токе покоя можно в первом приближении представить в виде Ugs = U0 + k*Upn;
где U0 - постоянное смещение, k - коэффициент пропорциональности, почти всегда не целое число,
Upn - напряжение на кремниевом переходе.

Поэтому в качестве несложной универсальной схемы, можно предложить такую:

Она на практике обеспечивает очень высокую термостабильность при любой комбинации БТ и ПТ в ВК, при этом имеет низкое дифференциальное сопротивление.
Главное - максимально точно задать коэффициент k.
Применена в усилителе "CSC-LT".

R5 задает рабочий ток термочувствительной цепи.
R2 R1 C1 VT1 - термоэлемент с умножением напряжения на переходе (задает k*Upn).
R3 R4 задает U0.

Подобная схема, с некоторыми изменениями, подходит и для полностью биполярного ВК. Например, схема из усилителя "MW":


Есть еще более сложный вариант, использованный в усилителе "Интеграл-1", с термоэлементами в плечах питания и токовыми зеркалами, который обеспечивает быструю реакцию на изменение режима работы выходных транзисторов и отсутствие емкостной связи выхода УН на охладитель ВК.
Ссылка на тему такого ВК: https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post2805131.