Таблица J.Л. Габаритные и установочные рашеры унифицированных дросселей филырм (рис. Мб)

Номинальные значения сопротивления резистора выбпрз-ютсяпошкале номинальных сопротивлений резисторов при различных допускаойыс отклонениях (табл. 1.18), а конкретный тип резистора по табл. 1.22 и 1.23.

Недостаток фильтров типа RC состоит в том, что на активном сопротивлении резисторов происходят потери как не- -ременной, так и постоянной составляющих выпрямленного напряжения, что при батьших токах нагрузки может привести к резкмду уменьшению напряжения на выходе фильтра и к снижению КПД выпрямителя в целом. Поэтому резистивио-емкост.-ные сглаживающие фильтры применяются лишь в слаботочных цепях электропитанияэлектронной аппаратуры.

1.4.4. Траизксторные сглаживающие фильтры. Кроме фильтров типа LC и RC: широкое распространение получили транзисторные сглаживакмцие фильтры. Они имеют малые габариты и массу, не создают 11ежелательных магнитных полей, возникающих вокруг дросселя 1С-фнльтров, имеют меньшие потери выпрямленного напряжения по сравнению с фильтрами типа RC- Недостатком 1ранзисторных фильтров является зависимость коэффициента сглаживания от температуры окружающей среды, обусловленная нестабильностью параметров транзистора в различных температ\рных условиях.

Рассмотрение выходной характеристики транзистора с общим эмиттером (рис. 1.18) показывает, что на ее пологой части сопротивление участка коллектор - эиштер переменному току/цэ = At/jgK больше, чем постойниому току в рабочей точке Р, ;кэр ((эрУ/р. Поэтому транзистор можно использовать вместо дросселя фильтра, который также имеет существенно различные значения сопротиоле-ня переменному и постоянному току.

Схемы транзисторных сглаживающих фильтров весьма разнообразны [8], Одна 3 наиболее простых схем, поясняющая работу транзисторного фильтра, приведена на рис. 1.19, а. В этой схеме регулирующий транзистор VI, включенный последовательно с сопротивлением нагрузки R, выпол-нмт роль дросселя, а са.\) фильтр подобен схеме П-обраэного LC-фильтра (рис. 1.15, б). где С1 -емкость выходного конденсатора •ыпрямнтеля. Делитель RR- служитдля шбора рабочей точки на выходной характеристике транзистора, емкость С2 позволяет уменьшить пульсации напряжения на базе транзистора.

В практических схемах транзисторных сглаживающих фильтров в качестве -регулирующего элемента обычно используют составные транзисторы (рнс. 1.19, б). Это поз-кмяет увеличить сопротивление транзисторов переменному току, а следовательно, умень-MiHTb амплитуду перемеитюн составляющей выпрямленного напряжения на нагрузке.

Рнс. 1.18. К пояснению работы транзисторного сглаживающего фильтра

Рис. 1.19. Схемы транзисторных сглаживающих фильтров: - простейшая схема с одним регулирующим" транзистором; 6 - схема о составным регулирующим транзистором

Таблица 1.22. Основные параметры некоторых постоянных непроволочных резисторов

Таблица 1.23. Основные параметры некоторых постоянных проволочных резистсфов

Исходные данные, необходимые для расчета трнзистортюго сглаживающего фильтра, содержат различные показатели (в зависимости от требуемой точности расчета, предварительной разработки схемы выпрямителя и т. д.). Один из возможных вариантов технического задания включает в себя такие показатели [14, с. 214-216):

номинальное значение напряжения на выходе фильтра („ык-допустимые пределы изменения выходного напряжения в сторону уменьшения

В1ЛС ml(

и увеличения (7

- ДУ,,

(1.82) (1.83)

где Д1вухтш " выхтач - Максимально допустимые отклонения выходного напряжения от номинального значения в сторону уменьшения и увеличения;

коэффициенты уменьшения и увеличения постоянной составляющей входного напряжения фильтра

amln= вкт1м/«х: (1.81)

«так = вк тах/в« (1.85)

где f, Е и jjjgjj - поминальное, минимальное и максимальное напряженке на входе фильтра (т. е. на выходе выпрямителя) при токе нагрузки, равном нулю (в режиме холостого хода);

номинальный, минимальный и максимальный токи нагрузки /д, min- так t

коэффициенты пульсаций выходного Дп вых " входного /Свк напряжения или требуемый коэффициент сглаживания фильтра q = fanbi.

частоту пульсаций выпрямленного напряжения /д;

максимальную температуру окружающей среды кртак-

В результате расчета фильтра должны быть определены режимы работы и параметры элементов, входящих в его схему, а также-уточнены данные, необходимые для проектирования выпрямителя.

Расчет провоД1ггся в следующем порядке.

1. Определяем параметры регулирующего транзистора. Для этого задаемся из-меаепиямн тока базы регулирующего транзистора A/g при изменении тока нагрузки от нуля до Обычно прншшают А/б= (50... 150) мкА. Поэтому минимальное

значение коэффициента передачи тока регулирующего транзистора для схемы с о(щим эмиттером может быть найдено из условия

hi3>»mjh- (1.86)

Если найденное значение Н- не превышает 25...30, то в схеме может быть использован один регулирующий транзистор (рис. 1.19, а); если же требуемое значена* Aji, намного превосходит минимальный коэффициент усиления по току одного транзистора, то в схеме следует использовать составной транзистор (рис. 1.19. д), ниея в виду, что

(1.87)

где Л21э,пЦ[,, Л21э2т1п--Лэпт1п - """""bf (в расчете на наиболее неблагоприятный случай) коэффициенты передачи тока транзисторов, включенных по схем* с общим эмиттером.

Из выражения (1.87), задаваясь Лгты- можно найти количество транзисторов, входящих в составной.

При выборе конкретных типов транзисторов следует учитывать, что траизистор V\ (рис. 1.19. б) должен пчеть максимальный ток коллектора, удовлетворяющий условию

(1.88)

Падение напряжения па участке катлектор - эмиттер регулирующего транзистора VI принимается: для германиевых транзисторов V да (2...3) В; для кремнневнк

: t/ji (3...5) В. Мощность, рассеиваемую на коллекторе транзистора К1, находят по формуле

= кэ[юта«- (1.89)

* Необходимо, чтобы максимально допустимая мощность, рассеиваемая на коллекторе выбранного транзистора, удовлетворяла условию

(1.90)

Условия (1.88) и (1,90) достаточны для предварительного выбора типа транзистора Vl. Аналогичным путем предварительно выбираются транзисторы V2, КЗ и т. д. При этом предпатагается, что

(1.91)-(1.92)

К2тах нтаз(/2Ышп* КЗтах Лт1ая/з1э1т1п21э2т1П

И Т. Д.

Таким образом, наиболее мощным является транзистор VI, менее мощным V2, еще менее мощным V3 и т. д.

Конкретный тип транзисторов может быть выбран по табл. 1.24, 1.25 или по справочникам [9, 17, 30].

Для решения вопроса о целесообразности использования теплоотвода для рассеивания мощности, выделяемой на лоллекторе транзистора, необходимо предварительно найти максимально допустимую мощность, которую датжен рассеять выбранный транзистор без радиатора

Ктах Доп= (Лер шах~ онр maxVt. (1.93)

W 7"пер max -максимальная температура коллекторного перехода выбранного транзистора (для германиевых транзисторов Т = 85 С;"для кремниевых Т = - 120... 150 °С); Ry - тепловое сопротивление транзистора, "С/Вт. Если окажется, "" кшаядоп > Ктах необходимо Произвести расчет поверхности радиатора 120, 25] или выбрать стандартный радиатор по данным табл. 1.26.

2. Задаемся величиной внутреннего сопротивления выпрямителя Гд:

"Ри вы. < 5 Вго «0,3i/J/„ (1

при(;,,,>5В о«(0.15...0.3)6,у, „з.

Более точно величина определяется при расчете Выпрямителя (см. формулу (1.69)).

3. Определяем номинальное значение напряжения на входе фильтра Е (т. е, номинальное значение выходного напряжения холостого хода Uq, неиагружеиного Выпрямителя)

вх (U,, + /о)/(1 - ,,)-f ((кэ + (БЭ)/Г.Ш (1 - п.вх). (1.96)

Где падение напряжения между эмиттером и коллектором составного регули-

рунндего транзистора (обычно принимают (Уз да (k3i)- бэ ~ суммарное напряжение на базе составного транзистора.

Для определения напряжения составного транзистора необходимо зада7ься напряжениями на базе каждого транзистора порядка (0,2...0.5) В (чем мощнее траа-вистор, тем выше напряжение f/gg) и найти их сумму

1+(БЭ2+--.+БЭ«-

(1.97)

4. Находим номинальное напряжение на входе фильтра при работе выпрямителя под нагрузкой (при токе /„)

f„ = eBx-V.- (1.98)

Напряжение U на входе фильтра фактически равно номинальному значению «ыпрямлевяого напряжения U, на выходе выпрямителя (С,, = С»).

Таблица 1.24. Основные параметры некоторых германиевых трамзисторов, используемых в устройствах электропитания

Продолжение табл. 1.SS

Таблица 1.25. Основные параметры кремниевых транзисторов, используемых в устройствах электропитания

ПЗОб П306А П307 П308 КТ312Б П604 П604А КТ602Б КТбОЗА КТ603Б KT604A КТ605Л П701А П702 •П702А KT704A КТ704Б КТ801Л KT802A KT803A KT808A KT809A КТ9СЗБ КП908А

Электричеснне параметры прн д.

. 20 ± 5 -С

ill 11.?

60 80 80 120

I 30 100 30 30 250 250 60 60 60 500 400 60 150 80 120 400 80 100

0.4 0,4 0.03 0,015

от щп

0,01

0,075

5 10 10

3 10

наибольшая мощность, рассеиваемая транзистором, =К max. Вт

0,25 0,25

0,16 0,15 0,85

2,8 0,5 .-0.5 3

10 40 40 15 15 5 50 60 50 40 30 50

7 5 16 16 25 10 25 5D 20 60 10 10 10 25 10 10 10 17 15 10 10 15 40

10 10 600 500 150 600 600 45 2D0 200 40 300 10 2,5 2,5 5,0 5,0 2,0 2,5 1,66 2,0 2,0 3,33 2,0

0,1 0,1

0,003

0,0035

0,001

0,002

0002

0,07

0,003

0,003

0,05

0,05

1,5 0,1 0,1

0,15 -0,16

0,2 0,2 0,2 10 5

15 20 60 10

5. Определяем необходимое соотношение плеч делителя

л = + Кг) = + (Ы/Си- (1 -99)

6. Вычисляем ток нагрузки фильтра /„(р "Р" котором на коллекторе мощ-вого транзистора (VI на рнс. 1.]9, б) рассеивается предельно .максимальная мощность в который может отличаться or максимального тока нагрузки /р ща

и1,= 1г...-п,=,(1-") + 0ьэ1/2

7точняем значение максимальной мощности Pjimg транзистором Il,

Klmax = 1(£в,ащ„ -„ „зЛ) (1 - л) + бэ! <н гаи (1.101)

WHmaa= » »»» иРкп,ах, > » maxiи п,.х = .,Рк„„, "Р" --<

Находим максимальное значение напряжения коллектор

(i.ioo)

рассеиваемую мощным

рующего транзистора

мощного регули-

,х( -t-п..,)-» 47