↑ Принципиальная схема
Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.
Схема предельно проста, но имеет несколько изюминок.Первая — измерение при фиксированном токе эмиттера (фактически и коллектора), а не базы (идея из журнала «Радио», взята с датагорского форума). Это позволило поставить транзисторы в одинаковые условия и выбрать режим по току, в котором будут работать эти транзисторы.
Вторая
— регулируемый стабилитрон на TL431 позволяет плавно установить ток, с обычными стабилитронами это невозможно, да и подбор пар «стабилитрон+резистор в цепи эмиттера» вызвал бы проблемы. Третья — двухканальная схема и отдельные панельки для P-N-P и N-P-N транзисторов, что упрощает коммутацию, позволяет моментально сравнивать опытную пару и проверять идентичность, изменяя напряжение питания.
Графические иллюстрации характеристик
Рис. 1. Зависимость времени задержки td и времени нарастания импульса tr от коллекторной нагрузки IC.
Характеристика снята при напряжении питания UCC = 125 В, температуре п/п структуры Tj = 25°C, и соотношении токов IC / IB = 5.
При измерении времени задержки td установлено напряжение смещения UBE(OFF) = 5 В.
Рис. 2. Зависимость времени сохранения ts и времени спадания импульса tf от величины коллекторной нагрузки IC.
Характеристика снята при напряжении питания UCC = 125 В, температуре п/п структуры Tj = 25°C, и соотношении токов IC / IB = 5.
Рис. 3. Зависимость статического коэффициента усиления hFE транзистора в схеме с общим эмиттером от величины коллекторной нагрузки IC.
Зависимость снята для различных значений температуры структуры Tj и напряжений коллектор-эмиттер UCE.
Рис. 4. Изменение падения напряжения на транзисторе UCE при изменении управляющего тока базы IB. Зависимости сняты при различных нагрузках IC и температуре структуры Tj = 25°C.
Рис. 5. Изменение напряжения насыщения на базовом переходе UBE(sat) при разных нагрузках IC и разных температурах структуры Tj. Соотношение токов IC / IB = 3.
Пунктиром показано изменение напряжения включения UBE(ON) при напряжении на коллекторе UCE = 2 В.
Рис. 6. Зависимость напряжения насыщения коллектор-эмиттер UCE(sat) от коллекторного тока IC при различных температурах и соотношении токов IC/ IB = 3.
Рис. 7. Область выключения транзистора. Зависимость коллекторного тока IC от напряжения база-эмиттер UBE.
Характеристика снята при разных температурах Tj структуры и напряжении коллектор-эмиттер UCE = 250 В.
FORWARD – напряжение база-эмиттер приложено в прямом направлении.
REVERS — напряжение база-эмиттер приложено в обратном направлении.
Рис. 8. Зависимости входной емкости Cib перехода эмиттер-база и выходной емкости Cob коллекторного перехода от величины обратного приложенного напряжения. Температура структуры Tj= 25°С.
Рис. 9. Область безопасной работы транзистора при резистивной нагрузке.
Предельные токи ограничены: значением максимального постоянного тока IC = 1,5 А и максимального импульсного тока ICM = 3,0 А.
При этих значениях тока разрушаются паяные соединения подводящих проводов со слоями п/п структуры. Показано штрихпунктирной линией.
Предельные напряжения ограничены максимальным рабочим напряжением UCEO(SUS) = 400 В.
Общее тепловое разрушение структуры наступает при превышении ограничений по току и напряжений, показанных пунктирной линией.
Сплошная линия обозначает ограничения, связанные с вторичным необратимым пробоем п/п структуры транзистора. Во всех режимах работы линии нагрузки транзистора (зависимости IC от напряжения коллектор-эмиттер UCE) не должны превышать обозначенных ограничений.
Рис. 10. Ограничение величины рассеиваемой мощности (нагрузки) транзистора при возрастании температуры окружающей среды Ta.
Характеристика снята для условий работы на резистивную нагрузку.
Рис. 11. Область безопасной работы транзистора с обратным смещением для случая с введенными ограничениями перенапряжений.
Предельное ограничение по напряжению (перенапряжению) UCLAMP = 700 В.
Величины напряжений обратного смещения UBE(OFF) соответственно 9 В, 5 В, 3 В и 1,5 В.
Характеристики построены для температуры структуры в пределах 100°С и при токе базы IB1 = 1 А.
Такая ОБР с обратным смещением характерна для схем работы транзистора на индуктивную нагрузку.
В этих режимах работы, линии нагрузки транзистора (зависимости IC от напряжения коллектор-эмиттер UCE) не должны превышать обозначенных ОБР ограничений.
MJL3281A Datasheet (PDF)
..1. Size:203K motorola mjl3281a mjl1302a.pdf
Order this documentMOTOROLAby MJL3281A/DSEMICONDUCTOR TECHNICAL DATANPN*MJL3281APNPDesigner’s Data Sheet*MJL1302AComplementary NPN-PNP*Motorola Preferred DeviceSilicon Powe
..2. Size:108K onsemi mjl3281a mjl1302a.pdf
MJL3281A (NPN) MJL1302A (PNP)Complementary BipolarPower TransistorsFeatureshttp://onsemi.com Exceptional Safe Operating Area NPN/PNP Gain Matching within 10% from 50 mA to 5 A15 AMPERES Excellent Gain LinearityCOMPLEMENTARY High BVCEOSILICON POWER High FrequencyTRANSISTORS These Devices are Pb-Free and are RoHS Compliant*Benefits 260 VOLTS
..3. Size:223K inchange semiconductor mjl3281a.pdf
isc Silicon NPN Power Transistor MJL3281ADESCRIPTIONLow Harmonic DistortionHigh Safe Operation Area 1 A/100 V @ 1 secHigh f 30 MHz TYPTComplement to Type MJL1302AMinimum Lot-to-Lot variations for robust deviceperformance and reliable operationAPPLICATIONSDesigned for high power audio, disk head positionersand other linear applications.A
0.1. Size:67K onsemi mjl3281ag.pdf
MJL3281A (NPN) MJL1302A (PNP)Preferred DevicesComplementary BipolarPower TransistorsFeatures Exceptional Safe Operating Area http://onsemi.com NPN/PNP Gain Matching within 10% from 50 mA to 5 A15 AMPERES Excellent Gain Linearity High BVCEOCOMPLEMENTARY High FrequencySILICON POWER Pb-Free Packages are AvailableTRANSISTORSBenefits260 VOLTS
Биполярный транзистор MJL3281A — описание производителя. Основные параметры. Даташиты.
Наименование производителя: MJL3281A
Тип материала: Si
Полярность: NPN
Максимальная рассеиваемая мощность (Pc): 200
W
Макcимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер (Uce): 260
V
Макcимальный постоянный ток коллектора (Ic): 15
A
Граничная частота коэффициента передачи тока (ft): 30
MHz
Статический коэффициент передачи тока (hfe): 75
Корпус транзистора:
MJL3281A
Datasheet (PDF)
..1. Size:203K motorola mjl3281a mjl1302a.pdf
Order this documentMOTOROLAby MJL3281A/DSEMICONDUCTOR TECHNICAL DATANPN*MJL3281APNPDesigner’s Data Sheet*MJL1302AComplementary NPN-PNP*Motorola Preferred DeviceSilicon Powe
..2. Size:108K onsemi mjl3281a mjl1302a.pdf
MJL3281A (NPN) MJL1302A (PNP)Complementary BipolarPower TransistorsFeatureshttp://onsemi.com Exceptional Safe Operating Area NPN/PNP Gain Matching within 10% from 50 mA to 5 A15 AMPERES Excellent Gain LinearityCOMPLEMENTARY High BVCEOSILICON POWER High FrequencyTRANSISTORS These Devices are Pb-Free and are RoHS Compliant*Benefits 260 VOLTS
..3. Size:223K inchange semiconductor mjl3281a.pdf
isc Silicon NPN Power Transistor MJL3281ADESCRIPTIONLow Harmonic DistortionHigh Safe Operation Area 1 A/100 V @ 1 secHigh f 30 MHz TYPTComplement to Type MJL1302AMinimum Lot-to-Lot variations for robust deviceperformance and reliable operationAPPLICATIONSDesigned for high power audio, disk head positionersand other linear applications.A
0.1. Size:67K onsemi mjl3281ag.pdf
MJL3281A (NPN) MJL1302A (PNP)Preferred DevicesComplementary BipolarPower TransistorsFeatures Exceptional Safe Operating Area http://onsemi.com NPN/PNP Gain Matching within 10% from 50 mA to 5 A15 AMPERES Excellent Gain Linearity High BVCEOCOMPLEMENTARY High FrequencySILICON POWER Pb-Free Packages are AvailableTRANSISTORSBenefits260 VOLTS
Другие транзисторы… MJF32C
, MJF44H11
, MJF45H11
, MJL1302A
, MJL21193
, MJL21194
, MJL21195
, MJL21196
, S9013
, MJL4281A
, MJL4302A
, MJW1302A
, MJW18020
, MJW21193
, MJW21194
, MJW21195
, MJW21196
.
Подбор транзисторов в усилитель JLH
Выходные транзисторы
- Старые экземпляры, которые делались по меза-планарной технологии (2N3055), которую вытеснила эпитаксильно-паланарная современная (MJE3055) — очень музыкальные транзисторы.
- Несмотря на АЧХ, звук 2n3055 звонче и прозрачнее, но у 2sc3281 звук более приглушённый и ламповый, что ли. Видимо, сказывается распределение гармоник
- Самыми лучшими и стабильными в этом агрегате все-таки оказались MJ15024, MJ15003, 2N2773. Бэтта транзисторов выходного каскада при 4 Ом нагрузке должна быть не менее 120.
- Супер транзисторы — MJ15026, 15027 за 27 $ один, в Штатах 7 $.
Ну и моторолловский клон 2SC3281 — это MJL3281A, он по линейности Кус вообще рекордсмен. Практически прямая «полка», а спад беты начинается с 5-6 Ампер. По звуку лидируют MJL3281A (NPN) MJL1302A (PNP) как самые интегрально-линейные мощные биполярные транзисторы для ЗЧ.
Очень хороший результат дает параллельное включение на выходе 2-х 3-х транзисторов средней мощности 2sc5707, предварительно отобранных по бэтте (она у них очень высокая – до 560). Паяем по 2-3 транзистора на общую медную пластину, а потом ее крепим к радиатору через прокладку, паять лучше легкоплавким припоем пос-61.
В пластике (ТО-247) можно ставить MJE21193, 2CS5200, КТ8101 (в порядке ухудшения качества); В металле (ТО-3) можно MJ15003, MJ15024, 2N3055, КТ819ВМ, ГМ (в таком же порядке); Из наших — КТ908, КТ903, КТ808, КТ805, КТ803 (КТ908 на голову выше всех, из отечественных они самые лучшие).
Не применяйте MJL21294, эти транзисторы не для этого усилителя. Тем более при 4 Ом нагрузке. Вот в однотактном повторителе Игоря Семынина или усилителях с составными транзисторами на выходе им самое место. В усилителе по схеме JLH чем выше Кус выходных транзисторов и предвыходного — тем лучше. MJL-21194 сейчас лучшие для звука но не для Худа, в JLH можно применить MJ15003, но у них корпус неудобный, как и у 2N3055
Смотрел характеристики аппарата на таком комплекте транзисторов: Выходные высокочастотные 2sc5200 + драйверный каскад на вс550bp, входной транзистор bc109b. Искажения получились 0,02. 0,03 % при прекрасном меандре. При тех же условиях низкочастотные моторолы с невысокой бэтой дают искажения 0,08-0,1 % при сильно заваленном фронте меандра.
Схема с ВЧ транзисторами на выходе должна обязательно корректироваться от возбуждения установкой конденсаторов между базой и коллектором драйверного транзистора порядка 10-15 пФ и конденсатором емкостью 22-60 пФ параллельно резистору ООС R5 2,7 кОм. Если конденсатор ООС имеет номинал 470-680 мкФ, то делитель ООС 2,7 кОм/240 Ом лучше уменьшить до 1,2 кОм/120 Ом, что даст меньшие искажения и большую устойчивость.
Современные транзисторы проигрывают винтажным по качеству воспроизведения НЧ. Я считаю, что 2SA1943, 2SC5200 обеспечивают лучшее звучание, чем MJ15003, 15004 или MJ15024, 25.
MJL21194 сочетают в себе плюсы: плоский удобный для монтажа корпус и узкую полосу в 4-6,5 МГц. Правда они имеют два «минуса» — высокую стоимость и маленький коэффициент усиления. Мощные современные транзисторы с ft>30MHz ставить не рекомендуются — будет возбуд. Старые НЧ транзисторы лучше себя ведут, чем новодельные ВЧ. В этом смысле стоит попробовать наши Кт805-Кт819
У транзисторов серий: MJ, MJL, MJW – 21193, 21194, 21195, 21196… применена медная металлизация на поверхности кристалла для формирования вывода базы, что выравнивает температуру поверхности кристалла, улучшает распределение тока по площади кристалла и расширяет ОБР, особенно в области высоких напряжений.
Драйверный транзистор
Перепробовал множество транзисторов в драйвере, лучшие результаты показал 2sc2240, что закономерно т.к. у него 300-700 бэтта, при прекрасной линейности тока коллектора в диапазоне 1,0-50 мА и малая емкость 3 пФ, приклеиваем к нему медную пластинку получаем превосходный драйвер средней мощности = Ибуки
Если у вас выходные транзисторы с большой бэттой, то ток от драйверного транзистора нужен не очень большой 15-25 мА, так что не нужно туда ставить тупой конский транзистор. Из советских неплох кт602Б, но его нужно отбирать с бетой при токе 20-30 мА не менее 200.
Маломощный предвыходной транзистор показывает намного лучшие результаты по качеству меандра и искажениям чем BD139 и такие же «среднемощные» из-за более линейных характеристик при токах 10-30 мА, высокого h21э и малых межэлектродных емкостей. Особенно хорош прирост качества в классической схеме 1969 года.
Схемы тестирования временных параметров транзистора
Диаграмма входного сигнала.
Схема измерения при резистивной нагрузке.
Параметры режима:
UCC = 125 В. RC = 125 Ом. RB = 47 Ом. D1 диод 1N5820 или подобный. SCOPE – осциллограф “Tektronics 475” или подобный
tr, tf ˂ 10 нс; скважность ≤ 1%
Схема измерений с параметрами элементов при индуктивной нагрузке транзистора.
Входной сигнал: прямоугольный импульс с амплитудой 5 В и протяженностью фронтов tr и tf не более 10 нс
Скважность импульсов 10%. Протяженность импульса подбирается из требуемой величины коллекторного тока IC
UCC подбирается из требуемой величины IC. RB подбирается из требуемой величины IB1. Диод MR826 выбирается на напряжение 1 кВ. Напряжение ограничения UCLAMP = 300 В.
Диаграммы выходных токов и напряжений.
На рисунке:
- tf CLAMPED – время спадания импульса тока при ограничении напряжения на уровне UCLAMPED.
- IC(PK) максимальное достижимое значение тока, по которому подбираются значение UCC и длительность входного импульса.
Расчетные формулы: t1 = L × IC(PK) / UCC; t2 = L × IC(PK) / UCLAMP.