Транзисторы для импульсных блоков питания телевизоров.
Транзисторы для импульсных блоков питания
У начинающих радио мастеров иногда возникают трудности с заменой мощных транзисторов для импульсных блоков питания телевизоров при ремонте, ввиду отсутствия аналогичных, если это так, то эта статья для вас.
Раньше довольно часто сталкивался с такой ситуацией, так как на рынках и в магазинах, транзисторы для импульсных блоков питания и строчной развертки были довольно редки, да еще и не те которые нужно. Интернет отсутствовал, а выручала литература.
Практика замены транзисторов в блоках питания показывает, что данная методика работает, по крайней мере, возвратов нет.
Импульсные блоки питания телевизоров в большинстве своем построены с использованием в качестве силового ключа, мощные биполярные или полевые транзисторы.
Биполярные транзисторы
В качестве силовых транзисторов в блоках питания используются в основном транзисторы без дополнительного диода и резистора (смотрите рисунок). Диод в транзисторе выполняет роль демпфера (в строчной развертке блокирует вертикальные полосы), установка такого транзистора особого вреда не нанесет, но может обернуться потерей стабилизации. Здесь как говориться, «если нельзя, но очень хочется, то можно»
Это транзисторы типа BU208 (используются в старых телевизорах, но запросто можно использовать установив на отдельный радиатор и подпаяв проводами), BU508, 2SD1497, КТ872А, КТ8107А. Эти транзисторы не полные аналоги друг друга, но вполне взаимозаменяемы. Единственное что необходимо сделать, это проверить температурный режим после включения, при этом помните КТ872А, КТ8107А имеют неизолированный корпус и их устанавливать нужно с использованием диэлектрической пластины (например слюды). Проверять их нагрев необходимо после выключения телевизора.
Полный аналог подразумевает совпадение всех характеристик транзисторов, что не вполне необходимо. Посмотрите таблицы:
В таблицах обращаем внимание на особо важные параметры транзисторов это: напряжение коллектор-эмиттер (к примеру импульсный 1500 В, постоянный – 600 В для BU 508 и 700 В для КТ8107), ток коллектора импульсный — 15 А, постоянный 8 ампер.
Полевые транзисторы
С подбором полевых транзисторов для импульсных блоков питания несколько сложнее. Здесь помимо основных параметров: максимальное постоянное и импульсное напряжение, ток – постоянный и переменный, надо обращать внимание есть ли дополнительный диод между стоком – истоком D-S,
а также какой структуры транзистор с N – каналом или P – каналом (смотрите рисунки).
Это важно от того, что каким напряжением будет открываться транзистор положительным или отрицательным.
Также необходимо обращать внимание на тип затвора транзистора: изолированный он (не путать с изолированным корпусом) или управляющий (смотрите фото). На рисунках вверху полевые транзисторы с изолированным затвором.
Полевой транзистор с управляющим затвором.
Встретить такие транзисторы в импульсных блоках питания телевизоров, это большая редкость.
В основном в блоках питания современных телевизоров устанавливаются полевые транзисторы с изолированным затвором N – типа. Вот основные из них MNP6N60E, SSP7N60A, STP4NK60ZFP (P4NK60ZFP, 6N60E — первые две буквы не всегда указываются), BUZ90 (слабоват), BUZ91 и т. д. И не забываем проверять при установке температурный режим.
Неправильная замена транзистора в импульсном блоке питания телевизора может обернуться потерей стабилизации, но еще раз повторюсь, такого не случалось.
Купить сейчас транзисторы для блока питания не проблема BU508, 6N60E весьма распространены, для тех у кого нет рядом таких магазинов можно воспользоваться интернет — магазином, например «Гуливер».
data-matched-content-rows-num=»4,8″ data-matched-content-columns-num=»1,4″ data-matched-content-ui-type=»image_stacked» data-ad-format=»autorelaxed»>
Мощные полевые и биполярные транзисторы PHILIPS для импульсных источников питания
В ассортименте фирмы PHILIPS имеется целая гамма высоковольтных транзисторов, предназначенных для использования в импульсных силовых цепях питания телевизоров, видеомагнитовонов, мониторов и другой бытовой аппаратуры. Все они обычно выполнены либо по биполярной технологии, либо по технологии MOSFET — полевой МОП-транзистор с изолированным затвором.
Эти транзисторы в большинстве своем служат в устройствах формирования рабочих напряжений, в том числе для питания оконечных каскадов усилителей мощности звукового сигнала.
Наиболее экономично высоковольтные транзисторы работают в двухтактном преобразователе с прерывающимся тюком дросселя.
Максимальное значение напряжения на коллекторе транзистора в таком преобразователе равно сумме подводимого выпрямленного напряжения питающей сети и напряжения пикового броска. Амплитуда напряженияэтого броска зависит от начальной индуктивности трансформатора преобразователя и от емкости сглаживающего пульсации конденсатора, подключенного в цепи коллектора транзистора. Для используемого напряжения электросети устанавливается минимально необходимое напряжение коллектор-эмиттер, которое только может выдержать транзистор. При увеличении индуктивности трансформатора или при уменьшении емкости конденсатора надежность транзистора по мощности и частоте повышается.
Мощные полевые МОП-транзисторы с изолированным затвором для блоков питания
Сетевое напряжение 110/220 Вольт требует применения транзисторов с рабочим напряжением не менее 400 Вольт. Таким напряжением обладают мощные транзисторы серии Power MOSFET. При сетевом напряжении 220/240 Вольт рабочее напряжение транзистора должно быть не менее 800 Вольт и только в особых случаях (при ограничении напряжения на коллекторе) допускается применение транзистора той же серии с напряжением около 600 Вольт. Основные параметры указанных транзисторов даны в таблице ниже:
| Транзистор | Максимальное напряжение сток-исток, В | Максимальное сопротивление между стоком и истоком открытого транзистора, Ом | Ток стока, А |
| BUK454-400B | 400 | 1,8 | 1,5 |
| BUK455-400B | 400 | 1,0 | 2,5 |
| BUK437-400B | 400 | 0,5 | 6,5 |
| BUK454-800A | 800 | 6,0 | 1,0 |
| BUK456-800A | 800 | 3,0 | 1,5 |
| BUK456-800B | 800 | 2,0 | 4,0 |
| 800 | 1,5 | 4,0 |
Биполярные транзисторы для импульсных блоков питания
При напряжении питающей сети 220/240 Вольт в двухтактных преобразователях рекомендуют использовать транзистор, рассчитанный на напряжение 1000 В. Транзисторы, основные характеристики которых приведены в таблице 2, предназначены именно для этих целей. Если начальная индуктивность трансформатора велика и напряжение может превышать 1000 Вольт, лучше использовать транзисторы BU603 и BU903 с напряжением 1350 Вольт.
Таблица 2
| Транзистор | Максимальное напряжение коллектора, когда потенциал базы ниже или равен потенциалу эмиттера, В | Максимальное напряжение коллектора, когда потенциал базы выше потенциала эмиттера, В | Ток коллектора, А | Минимальный коэффициент усиления потоку | Максимальное напряжение коллектор-эмиттер при насыщении транзистора, В |
| BUX85 | 1000 | 450 | 1 | 5 | 1,0 |
| BUT11A | 1000 | 450 | 2,5 | 5 | 1,5 |
| BUT18A | 1000 | 450 | 4 | 5 | 1,5 |
| BUT12A | 1000 | 450 | 5 | 5 | 1,5 |
| BUW13A | 1000 | 450 | 8 | 5 | 1,5 |
| BU603 | 1350 | 550 | 2 | 6 | 2,0 |
| BU903 | 550 | 3,2 | 6 | 2,0 |
Критерии выбора транзистора для блока питания
Главным критерием выбора служат максимальные значения токов и напряжений, допустимые для выбранного транзистора. При выборе типа транзистора (MOSFET или биполярный) следует руководствоваться простотой его управления, стоимостью и требованием минимальной энергии при работе в наиболее сложных схемах. Следует также обращать внимание и на возможность переключения с малыми потерями на частотах ниже 50 кГц.
Играют роль также размеры прибора. Так, в устройствах питания от сети 110/120В наибольшее распространение получили транзисторы типа MOSFET с напряжением 400 В, в устройствах с напряжением питания 220/240 В преобладают биполярные транзисторы, хотя и здесь транзисторы MOSFET, рассчитанные на напряжение 800 Вольт, не менее популярны.
С помощью данных таблицы 3 можно выбрать транзистор для двухтактного преобразователя источника питания с учетом указанных выше критериев:
Таблица 3
| Мощность, Вт | 110/120 | 220/240 |
| 50 | BUK454-400B | BUK454-800B; BUX85 |
| 100 | BUK455-400B | BUK456-800A; BUT11A/BU603 |
| 120 | BUK437-400B | BUK438-800B; BUT11A |
| 150 | BUK437-400B | BUK438-800B; BUT18A/BU903 |
| 200 | BUK437-400B | BUK438-800B; BUT12A/BUW13A |
Корпуса и цоколевка мощных транзисторов Philips для блоков питания
Тиристоры, симисторы, динисторы Philips основные характеристики и типы корпусов
Полный datasheet симистора BT134 с возможностью скачать бесплатно даташит в pdf формате или смотреть в онлайн справочнике по электронным компонентам на Времонт.su
Мощный лабораторный блок питания с MOSFET транзистором на выходе своими руками
Мощный лабораторный блок питания с MOSFET транзистором на выходе своими руками
В предыдущей статье мы рассматривали схемы ЗУ с использованием в качестве силового ключа мощные p-n-p или n-p-n транзисторы. Они позволяли получить достаточно большой ток при небольшом количестве радиодеталей, но у используемых биполярных транзисторов имеется существенный недостаток…
— это большое падение напряжения коллектор-эмиттер в режиме насыщения, достигающее 2 … 2,5 В у составных транзисторов, что приводит к их повышенному нагреву и необходимости установки транзисторов на большой радиатор.
Гораздо экономичней вместо биполярных транзисторов устанавливать силовые МОП (MOSFET) транзисторы, которые при тех же токах имеют гораздо меньшее (в 5 -10 раз) падение напряжения на открытом переходе сток-исток. Проще всего вместо силового p-n-p транзистора установить мощный p-канальный полевой транзистор, ограничив с помощью дополнительного стабилитрона напряжение между истоком и затвором на уровне 15В. Параллельно стабилитрону подключается резистор сопротивлением около 1 кОм для быстрой разрядки ёмкости затвор-исток.
Гораздо более распространены и доступней силовые n- канальные МОП транзисторы, но принципиальная схема устройства с такими транзисторами несколько усложняется, т.к. для полного открытия канала сток-исток на затвор необходимо подать напряжение на 15 В выше напряжения силовой части. Ниже рассмотрена схема такого устройства.
Мощный лабораторный блок питания 1,5 -30В, 0-5А на MOSFET транзисторе
Основа конструкции мало отличается от ранее рассмотренных устройств на биполярных силовых транзисторах. С помощью конденсаторов С1-С3 и диодов VD1-VD5 в схеме формируется повышенное на 15 В напряжение, которое с помощью транзисторов VT2, VT3 подаётся на затвор полевого транзистора VT1.
В схеме желательно использовать MOSFET с наиболее низким сопротивлением открытого канала, но максимальное допустимое напряжение этих транзисторов должно быть в 1,5 — 2 раза выше напряжения силовой цепи. В качестве диода VD8 желательно использовать диоды с барьером Шоттки с рабочим напряжением выше максимального в силовой цепи, в крайнем случае можно использовать КД213А или КД2997, КД2799, но их придётся установить на небольшой радиатор. Требования к изготовлению накопительного дросселя DR1 такие же как и в зарядных устройствах с биполярными ключевыми транзисторами.
При отсутствии подходящего проволочного резистора, используемого в качестве токового шунта R17 схему можно доработать, используя небольшой отрезок манганинового провода диаметром 2 мм или мощные проволочные резисторы сопротивлением 0,01 …0,05 Ом.
Следующая схема имеет нормализацию напряжения на токовом шунте и усилителя на ОУ.
Лабораторный блок питания с усилителем-нормализатором напряжения шунта
Предлагаемая схема отличается от описанной, выше наличием операционного усилителя DA2, что позволяет можно использовать как любой проволочный резистор сопротивлением 0,01 … 0,05 Ом и мощностью 1 — 2 Вт, так и кусок подходящего нихромового или манганинового провода диаметром 1,5 … 2 мм.
Операционный усилитель усиливает напряжение шунта до уровня, необходимого для нормальной работы компаратора микросхемы DA1. Коэффициент усиления ОУ DA2 определяется соотношением сопротивлений резисторов R15 и R18 и определяется из условия получения на выходе ОУ напряжения 0,5 … 3 В при выбранном максимальном выходном токе устройства.
Выходной ток регулируется переменным резистором R4, максимальное напряжение на движке которого должно быть равно напряжению на выходе ОУ DA2 при максимальном рабочем токе. Сопротивление переменного резистора R4 может быть любым в пределах 1 … 100 К, а максимальное напряжение на его движке определяется сопротивлением резистора R6.
Схема позволяет получить гораздо больший выходной ток, чем выбранный автором — максимальная величина тока определяется мощностью силового трансформатора, элементами силовой цепи и настройкой узла ограничения выходного тока. В качестве DA2 может быть использован практически любой доступный операционный усилитель, например КР140УД1408, КР140УД608, КР140УД708, mA741 и т.д.
Конденсатор частотной коррекции C9 может отсутствовать при использовании ОУ, не требующих его использования. В случае использования ОУ типа КР140УД1408 (LM308) его припаивают между выводами 1 и 8, у других ОУ выводы могут быть иными.
Лабораторный блок питания отличается от ранее описанного зарядного устройства гораздо большим максимальным выходным напряжением. Автором выбрано напряжение 30В, но если использовать трансформатор с большим выходным напряжением и применить более высоковольтные силовые элементы, можно получить гораздо более высокие значения.
Регулировка выходного напряжения осуществляется переменным резистором R16, сопротивление которого может быть в пределах 3,3 … 100кОм. Верхний предел выходного напряжения определяется сопротивлением резистора R17 из расчёта получения напряжения 1,5 В на движке переменного резистора R16 в его нижнем, по схеме, положении.
Схему можно упростить, исключив регуляторы тока и напряжения, а также измерительную головку, если устройство будет использоваться только для зарядки одного типа аккумуляторов. Вместо переменного резистора — регулятора выходного напряжения на печатной плате установлен многооборотный подстроечный резистор R15, а ограничение выходного тока задаётся делителем на резисторах R4, R5.
Для исключения выхода из строя диода VD11 при случайной переполюсовке аккумулятора установлен предохранитель FU2. В качестве транзисторов VT2, VT3 можно использовать любые маломощные транзисторы соответствующей структуры на напряжение 60В и ток коллектора 100мА, например КТ209Е, КТ3102Б и т.д.
В авторском варианте схема настраивалась на выходной ток 3,0 А, но его легко повысить до 6А и более, уменьшив номинал резистора R13 до 5,0 кОм.
Внешний вид платы и расположение элементов:
Предложенная схема лабораторного блока питания можно дополнить узлом защиты нагрузки от неконтролируемого повышения выходного напряжения, например, при пробое выходного транзистора или неисправности в схеме. Смотрите следующую схему:
ЛАБОРАТОРНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ С ЗАЩИТОЙ
Предлагаемый лабораторный блок питания отличается от схемы, выше наличием узла защиты нагрузки от повышенного напряжения. При включении блока питания напряжение на его выходе отсутствует, что исключает случайный выход из строя подключенной нагрузки из-за начального несоответствия установленного напряжения и требуемого. Узел ручного включения / отключения нагрузки собран на транзисторах VT5, VT7 и реле K1.
Узел работает следующим образом: в исходном состоянии транзисторы VT5, VT7 заперты и реле К1 обесточено. При кратковременном нажатии на кнопку SB1 высокий потенциал на коллекторе VT7 через резистор R30 и конденсатор С11 открывает VT7 — реле К1 срабатывает, а протекающий через резистор R33 ток катушки реле открывает транзистор VT5, который через резистор R26 удерживает транзистор VT7 в открытом состоянии длительное время. На лицевой панели блока питания зажигается светодиод HL3 «НАГРУЗКА», а контакты реле К1 коммутируют выходное напряжение на выходные клеммы.
В этом состоянии на коллекторе транзистора VT7 низкий потенциал, а на коллекторе VT5 высокий. Конденсатор C10 через резистор R19 заряжается до напряжения 35В, плюсом к нижней, по схеме, обкладке и минусом к базе транзистора VT7. При повторном нажатии кнопки SB1 через резистор R30 и конденсатор С10 к базе VT7 прикладывается отрицательное напряжение — транзистор запирается, отключается реле К1, снимая напряжение с нагрузки, запирается транзистор VT5 и схема приходит в исходное состояние до следующего нажатия кнопки SB1.
Защита от нештатного повышения выходного напряжения работает следующим образом: при нормальном режиме работы напряжение на движке переменного резистора R20 всегда будет равно 1,5 В, независимо от его положения, так как схема управления на микросхеме DA1 сравнивает его с опорным на выводе 15, которое определяется параметрами делителя напряжения на резисторах R13 и R8. При неисправности в схеме это напряжение может превысить уровень 1,5 В, транзистор VT4 через резисторный делитель R15, R16 откроется, а транзистор VT7 закроется, отключив выходное реле К1. При длительной аварийной ситуации будет гореть светодиод HL2 «АВАРИЯ», а реле К1 кнопкой SB1 включаться не будет.
Защита также сработает при быстром вращении оси переменного резистора R20 в сторону уменьшения выходного напряжения, что позволяет быстро отключить нагрузку, если случайно было установлено его недопустимо высокое значение.
Схема также защищает элементы устройства от протекания большого тока при переполюсовке заряжаемого аккумулятора. Если аккумулятор ошибочно подключен минусовым выводом к плюсовой клемме блока питания, то через диод VD15 и резистор R31 откроется транзистор VT6, загорится светодиод HL2 «АВАРИЯ», а реле К1 не будет включаться кнопкой SB1, что предотвращает выход из строя контактов реле К1, конденсатора С9, катушки дросселя DR1 и диода DV10.
Очень важно вначале подключить заряжаемый аккумулятор, а затем нажать кнопку «ПУСК» для начала зарядки, в противном случае, при переполюсовке аккумулятора, перегорит предохранитель FU2.
Перед нажатием кнопки «ПУСК» движком переменного резистора R20 следует установить выходное напряжение блока питания равным его значению при полностью заряженном аккумуляторе, например, для свинцового 12В аккумулятора следует установить 14,8В. Если напряжение на выходе блока питания установить ниже, чем напряжение заряжаемого аккумулятора, то, сразу после пуска, реле К1 обесточится, отключив нагрузку, а светодиод HL2 «АВАРИЯ» кратковременно загорится.
Настройка схемы управления описана на предыдущей странице, а конструктивное исполнение накопительного дросселя приведено в предыдущих публикациях раздела зарядных устройств. Транзистор VT1 и диоды VD7, VD10 следует установить на небольшие радиаторы, площадь которых зависит от выбранного максимального рабочего тока.
Параметры силового трансформатора полностью определяются максимальными значениями выходного тока и напряжения — его мощность должна быть не менее, чем на 20% выше максимальной выходной мощности блока питания на нагрузке.
Почти все элементы схемы размещены на печатной плате, внешний вид которой изображен на рисунке. Отдельно установлен силовой трансформатор, измерительный прибор, выключатель питания, регуляторы тока и напряжения, кнопка пуска, предохранители, выходные клеммы и светодиодные индикаторы. На плате предусмотрена установка различных типов диодов в качестве VD10, даже двойных.
Все предложенные схемы можно использовать также и в качестве зарядных устройств.
Источник:kravitnik.narod.ru
ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ
П О П У Л Я Р Н О Е:
Популярность: 8 949 просм.
Какие транзисторы выбрать для импульсного источника питания
Основные типы полупроводниковых ключей
Исторически сложилось, что в большинстве схем источников питания, в качестве ключевого элемента (или проходного транзистора в линейном стабилизаторе) использовался биполярный транзистор. По современным стандартам такие транзисторы не отличаются высоким быстродействием. Но у структур n-p-n и p-n-p есть большой плюс – дешевизна.
В последнее время широкое распространение в импульсных источниках питания получили мощные МОП – транзисторы (или mosfet, или полевые транзисторы с изолированным затвором). Эти полевые транзисторы характеризуются достаточно высокой скоростью переключения. N- канальные приборы имеют более низкую стоимость по сравнению с Р — канальными приборами, зато с последними можно использовать более простые схемы управления.
Несмотря на то, что мощный полевой транзистор с изолированным затвором все же вытесняет биполярный из схемотехнических решений импульсных источников питания, дискуссии о том, какой же прибор лучше в данном применении ведутся и сегодня. Сводятся дискуссии к следующему:
- биполярный транзистор – полупроводниковый прибор с токовым управлением. Для того, чтобы перевести в режим насыщения (транзистор открыт) и поддерживать его в этом состоянии, необходим базовый ток. МОП-транзистор – полупроводниковый прибор с потенциальным управлением. Для того, чтобы открыть МОП-транзистор, необходимо приложить потенциал к затвору (вспомним, что затвор изолирован от p-n перехода). Следовательно, предпочтительнее использовать МОП-структуры;
- требования к управлению биполярным транзистором могут фактически оказаться легче осуществить во многих случаях. Например, для открывания биполярного транзистора структуры n-p-n, необходимо, чтобы потенциал на его базе превышал потенциал эмиттера на 0,8 В. В тоже время для N-канальной МОП-структуры, необходимо прикладывать потенциал на несколько вольт превышающий потенциал истока. Следовательно, предпочтительнее использовать биполярный транзистор.
- основное преимущество биполярных транзисторов, используемых в качестве силовых ключей, является следствием их низкого быстродействия. Спектр электромагнитного излучения «биполяров» значительно уже, чем МОП-транзисторов.
- в мощных источниках питания, когда необходимо получить высокое значение выходного тока преимущество отдается биполярным транзисторам. Это связано с тем, что в одинаковых условиях, потери мощности будут выше на МОП-структуре.
В 80-х годах прошлого столетия был создан комбинированный полупроводниковый прибор в состав которого входила управляющая МОП-структура и биполярный выходной каскад. Этот прибор получил название – биполярный транзистор с изолированным затвором (insulated gate bipolar transistor) или IGBT – транзистор.
В открытом состоянии, последовательное сопротивление IGBT – транзистора значительно меньше, чем у транзистора, выполненного на МОП-структуре, а скорость переключения превосходит скорость переключения биполярных транзисторов для аналогичных применений. Схемотехника IGBT сегодня получила большое распространение (наряду с биполярным транзистором) в мощных импульсных преобразователях.
Полупроводниковые силовые ключи далеки от идеала
Несмотря на все их преимущества полупроводниковых силовых ключей, они, конечно по своим характеристикам, далеки от «идеального» переключателя. Мы упоминали, что применение любого типа полупроводникового прибора, используемого в качестве силового ключа, приводит к потере мощности.
Так например, в отличии от механического выключателя, маленькая, но вполне измеряемая величина тока утечки, когда полупроводниковый прибор находится в режиме отсечки (ключ разомкнут) приводит к потери мощности.
В режиме насыщения (ключ замкнут), происходят потери мощности при протекании прямого тока через прибор.
В режиме переключения, когда полупроводниковый прибор переходит из одного состояния в другое, также имеет место потери мощности (длительность переходного процесса при переключении имеет определенные значения, т. е. не равна 0).
В конечном итоге, при разработке импульсного источника питания, необходимо свести к минимуму три вида упомянутых потерь и тем самым добиться максимального КПД. Однако разработка импульсного источника питания представляет собой набор компромиссов. Например, при выборе силового ключа, мы останавливаемся на транзисторе с малым падением напряжения и добиваемся сверх малых потерь мощности в режиме насыщения. Казалось, такой выбор, бесспорно, приведет к выигрышу эффективности. Однако большие потер, обусловленные «медленностью» выбранного транзистора (большие потери при переключении) не позволят получить предполагаемую эффективность.
При серийном производстве, важнейшим критерием при проектировании, является себестоимость изделия. И достаточно часто, для серийного изделия, предпочтение отдается более дешевому устройству, несмотря на его не самые высокие параметры.
Подводя черту, необходимо сказать, что выбор конкретного схемотехнического решения и элементной базы, целиком лежит на разработчике. Именно инженер, основываясь на своем опыте, принимает то или иное решение.