Главная  Интегральный монолит 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [ 43 ] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84]

Фильтр

пульсаций 9к

Предусилитель I------1


ТдплоВал защита

f- 6 Усилитель кпщностш

3 оСмещемие

Рис. 6-8. Принципиальная схема 15-ваттного монолитного усилителя мощности.

В ГЛ. 4 (см. § 4-5), и в результате получается устройство, эквивалентное транзистору р-п-р типа, которое может использоваться для усиления мощности совместно с транзисторами п-р-п типа, соединенными по схеме Дарлингтона. Так как такая схема имеет все достоинства обычного выходного каскада на транзисторах р-п-р и п-р-п типа, она наиболее часто применяется в монолитных усилителях мощности. Усилительные и высокочастотные свойства этого каскада можно улучшить, если вместо транзистора T использовать дрейфовый транзистор р-п-р типа с горизонтальным расположением областей (см. рис. 2-15).

На рис. 6-8 приведена принципиальная схема монолитного усилителя мощности, обладающего хорошими характеристиками, в котором имеются цепи защиты от короткого замыкания и от перегрева. Усиление в этой схеме осуществляется двумя каскадами. Первый каскад является

предварительным усилителем для мощного выходного каскада. Основные элементы усилителя выделены на рисунке пунктирными линиями. Эта схема предназначена для работы в качестве звукового усилителя мощности и имеет малые искажения сигнала. Питание схемы осуществляется от источника напряжением -Ь40 В. Мощность, выделяемая на нагрузке 8 Ом, равна 12 Вт, а коэффициент нелинейных искажений не превышает 0,5%. Усилитель в режиме покоя потребляет от источника питания ток 11 мА.

Уровень постоянного выходного напряжения в схеме усилителя мощности задается цепями смещения, равен Е-к12 при максимальной линейности и динамическом диапазоне и не зависит от напряжения источника питания и температуры, а зависит только от соотношения сопротивлений резисторов и согласования характеристик транзисторов. Детальный анализ цепей смещения



хорошо описан в литературе, и здесь приводить его не имеет смысла. Выходной мощный каскад усилителя построен по основной схеме рис. 6-7,е, однако боковой транзистор р-п-р типа (Г4 в схеме рис. 6-7,е) заменен на дрейфовый транзистор р-п-р типа. В качестве мощных выходных транзисторов служат Г23, 24 и 729, Гзо, причем каждая пара этих транзисторов соединена по схеме Дарлингтона. Защита выходной цепи от замыкания на землю обеспечивается присоединением резисторов i?K.3 (см. рис. 6-9) между зажимами 6 и 7. Если падение напряжения на этом резисторе превысит падение напряжения на участке база - эмиттер (/бэ, то транзистор Гз1 открывается и ограничивает выходной ток путем отсечки базы транзисторов Г23 и Г24, соединенных по схеме Дарлингтона. При большой отрицательной полуволне выходного тока, если падение напряжения на резисторе /?к.з превышает падение напряжения (/бэ противоположной полярности, диоды д4 и Дъ, которые в обычном состоянии закрыты, открываются и" зашунтируют базу дрейфового р-п-р транзистора Т&. Коэффициент ослабления пульсаций в усилителе можно улучшить включением к зажиму 9 шунтирующего конденсатора, который снижает чувствительность каскада предварительного усиления к флуктуа-циям напряжения в переходном режиме.

На рис. 6-9 показано соединение элементов схемы выходного усилителя, имеющего мощность 15 Вт. Резисторы Ra и Rb определяют коэффициент усиления каскада предварительного усилителя

Ки=-, (6-14)

а резистор R.s, который подключается к зажимам 5 и 7, служит в качестве чувствительного элемента . схемы ограничения выходного тока.


Рис. 6-9. Схема соединений 15-ваттного усилителя мощности. 1 - предусилитель; 2 - усилитель мощности.

Схема усилителя мощности, приведенная на рис. 6-8, была изготовлена в интегральном виде на пластинке размером 1,87x1,90 мм. На этой пластинке два выходных транзистора, имеющих размеры приблизительно 0,76X0,89 мм каждый, занимают около 40% всей площади монолитной .пластинки. Особенности проектирования и топологии устройств такого типа, которые должны работать при больших токах, порядка 3 А, будут рассмотрены ниже в § 6-5.

6-4. ЗАЩИТА МОЩНЫХ СХЕМ

Для исключения перегрузок и перегрева мощных схем в них необходимо предусматривать специальные устройства защиты. Для защиты мощных монолитных схем применяются три различных вида защитных устройств: устройства защиты от короткого замыкания, устройства защиты от повышенного напряжения и устройства защиты от перегрева. При проектировании схем все эти устройства защиты можно предусмотреть на той же монолитной пластинке вместе с основной схемой.

Устройства защиты от короткого замыкания обычно включают в схему в виде активных или пассивных элементов, ограничивающих величину выходного тока. Пассивное ограничение достигается путем включения последовательного резистора небольшого сопротивления в выходную цепь для ограничения



выходного тока при коротком замыкании до безопасной величины. При активном ограничении попользуется небольшое падение наеряже-ния на специальном резисторе, которое используется для отпирания закрытого в обычном состоянии ограничивающего транзистора, который в свою очередь запирает мощные выходные транзисторы. Примером такой схемы ограничения является внешний резистор 7?к.з, подключенный -к зажимам 5 и 7 на схеме рис. 6-9, падение напряжения на котором открывает транзистор Гз1 (см. рис. 6-8), если падение напряжения на нем достигает величины и.

В схемах мощных стабилизаторов напряжения, где точное значение нагрузки заранее неизвестно, режим случайного короткого замыкания или перегрузки по выходному току может существовать © течение длительного времени, пока не будет обнаружен. Такой режим может привести к чрезмерному перегреву и бесполезному потреблению мощности в системе. Для устранения этой проблемы в монолитных стабилизаторах часто применяют специальные схемы, которые не только ограничивают ток, но и уменьшают его величину до безопасного значения .или до нуля, если условия перегрузки продолжаются длительное время. В большинстве схем устройства защиты размещаются на той же монолитной пластинке в.месте с основной схемой, а резистор 7?к.з (см. рис. 6-9) оста-

ВхоВ

Выход к: -о-

\ I Ограничитель

h Пв«

7\ тюка

К усилителю

Рис. 6-10. Схема защиты усилителя мощности от короткого замыкания.

ется внешним с той целью, чтобы обеспечить возможность -выбора порога ограничения тока и отключения схемы исходя из конкретных условий работы.

На рис. 6-10 приведена схема защиты, которая ограничивает выходной ток и уменьшает его величину при длительной перегрузке. Эта схема предназначена для работы со стабилизаторов? напряжения средней мощности (см. рис. 6-4). Транзисторы Гц и Г15, которые в нормальном состоянии закрыты, образуют схему выключения. Когда выходной ток в нагрузке становится достаточно большим, .падение напряжения на внешнем резисторе i?K.3 возрастает до такой величины, которой оказывается достаточно для того, чтобы открыть транзистор Г12. Этот транзистор в свою очередь открывает транзистор Г15, и напряжение на базе последовательных транзисторов Г13 и Г14 уменьшается. Транзисторы Г12 и Г15 в открытом состоянии будут находиться до тех пор, пока ток В нагрузке не уменьшится до безопасной величины. Внешний резистор i?BH, присоединяемый между нагрузкой и базой транзистора Г12, приводит к уменьшению тока при коротком замыкании в выходной цепи, если установившееся значение тока короткого замыкания оказывается меньше первоначального броска тока, который привел в действие схему защиты.

Защита от перегрузок осуществляется также в случаях, когда мощная схема предназначена для работы с индуктивной нагрузкой, например серводвигателем. В этом случае защита выполняется путем введения в схему стабилитрона, который фиксирует выходное на)пря-жение на уровне максимально допустимой величины. Для этой цели используется пробой обратно смещенного эмиттерно-базового или коллекторно-базового переходов. Иногда может быть применена схема с лавинным диодом, по.казанная на рис. 4-9,6. В качестве примера



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [ 43 ] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84]

0.0008