Принципиальная схема
Основой любого не импульсного блока питания является низкочастотный силовой трансформатор. В данном случае это тороидальный довольно тяжелый трансформатор типа TST250W/24V. Его номинальное выходное переменное напряжение 24V при токе 10А и входном напряжении 230V.
Рис. 1. Принципиальная схема мощного стабилизатора напряжения +19В.
У данного трансформатора нет никаких колодок для подключения или клемм, — просто «колесо» с четырьмя проводами для подключения.
Конечно, можно применить любой другой трансформатор с вторичным напряжением 20-25V. В магазинах промышленного электрооборудования можно приобрести другой трансформатор соответствующей мощности на 24V, например, на Ш-образ-ном сердечнике.
Переменное напряжение с вторичной обмотки силового трансформатора Т1 поступает на выпрямительный мост VD1 и конденсатор С1, сглаживающий пульсации.
В принципе, соглашусь, что емкости 2200 мкФ при токе 10А не слишком достаточно. Но, это же не УНЧ питаем. На задней стенке ноутбука вообще стоит значок пульсирующего напряжения. Так что для данного случая, этого вполне достаточно.
Стабилизатор напряжения сделан на основе микросхемы 7812. Но её выходное напряжение равно 12V, а нам нужно 19V, плюс максимальный ток 1А, а нужно, как было решено, 10А.
Выходная мощность была увеличена за счет транзистора VТ1 типа КТ819, на котором сделан эмиттерный повторитель выходного напряжения стабилизатора А1.
Напряжение стабилизации было поднято за счет стабилитрона VD2, это Д814А, его напряжение стабилизации 8V. Так что 12+8=20. Однако, около одного вольта падает на транзисторе VТ1, так что выходит как раз как и надо.
Характеристики биполярного транзистора.
Выделяют несколько основных характеристик транзистора, которые позволяют понять, как он работает, и как его использовать для решения задач.
И первая на очереди – входная характеристика, которая представляет из себя зависимость тока базы от напряжения база-эмиттер при определенном значении напряжения коллектор-эмиттер:
I_{б} = f(U_{бэ}), \medspace при \medspace U_{кэ} = const
В документации на конкретный транзистор обычно указывают семейство входных характеристик (для разных значений U_{кэ}):
Входная характеристика, в целом, очень похожа на прямую ветвь . При U_{кэ} = 0 характеристика соответствует зависимости тока от напряжения для двух p-n переходов включенных параллельно (и смещенных в прямом направлении). При увеличении U_{кэ} ветвь будет смещаться вправо.
Переходим ко второй крайне важной характеристике биполярного транзистора – выходной! Выходная характеристика – это зависимость тока коллектора от напряжения коллектор-эмиттер при постоянном токе базы. I_{к} = f(U_{кэ}), \medspace при \medspace I_{б} = const. I_{к} = f(U_{кэ}), \medspace при \medspace I_{б} = const
I_{к} = f(U_{кэ}), \medspace при \medspace I_{б} = const
Для нее также указывается семейство характеристик для разных значений тока базы:
Видим, что при небольших значениях U_{кэ} коллекторный ток увеличивается очень быстро, а при дальнейшем увеличении напряжения – изменение тока очень мало и фактически не зависит от U_{кэ} (зато пропорционально току базы). Эти участки соответствуют разным .
Для наглядности можно изобразить эти режимы на семействе выходных характеристик:
Участок 1 соответствует активному режиму работы транзистора, когда эмиттерный переход смещен в прямом направлении, а коллекторный – в обратном. Как вы помните, в данном режиме незначительный ток базы управляет током коллектора, имеющим бОльшую величину.
Для управления током базы мы увеличиваем напряжение U_{бэ}, что в соответствии со входными характеристиками приводит к увеличению тока базы. А это уже в соответствии с выходной характеристикой в активном режиме приводит к росту тока коллектора. Все взаимосвязано
Небольшое дополнение. На этом участке выходной характеристики ток коллектора все-таки незначительно зависит от напряжения U_{кэ} (возрастает с увеличением напряжения). Это связано с процессами, протекающими в биполярном транзисторе. А именно – при росте напряжения на коллекторном переходе его область расширяется, а соответственно, толщина слоя базы уменьшается. Чем меньше толщина базы, тем меньше вероятность рекомбинации носителей в ней. А это, в свою очередь, приводит к тому, что коэффициент передачи тока \beta, несколько увеличивается. Это и приводит к увеличению тока коллектора, ведь:
I_к = \beta I_б
Двигаемся дальше!
На участке 2 транзистор находится в режиме насыщения. При уменьшении U_{кэ} уменьшается и напряжение на коллекторном переходе U_{кб}. И при определенном значении U_{кэ} = U_{кэ \medspace нас} напряжение на коллекторном переходе меняет знак и переход оказывается смещенным в прямом направлении. То есть в активном режиме у нас была такая картина – эмиттерный переход смещен в прямом направлении, а коллекторный – в обратном. В режиме же насыщения оба перехода смещены в прямом направлении.
В этом режиме основные носители заряда начинают двигаться из коллектора в базу – навстречу носителям заряда, которые двигаются из эмиттера в коллектор. Поэтому при дальнейшем уменьшении U_{кэ} ток коллектора уменьшается. Кроме того, в режиме насыщения транзистор теряет свои усилительные свойства, поскольку ток коллектора перестает зависеть от тока базы.
Режим насыщения часто используется в схемах ключей на транзисторе. В одной из следующих статей мы как раз займемся практическими расчетами реальных схем и там используем рассмотренные сегодня характеристики биполярного транзистора!
И, наконец, область 3, лежащая ниже кривой, соответствующей I_{б} = 0. Оба перехода смещены в обратном направлении, протекание тока через транзистор прекращается. Это так называемый режим отсечки.
Все параметры транзисторов довольно-таки сильно зависят как друг от друга, так и от температуры, поэтому в документации приводятся характеристики для разных значений. Вот, например, зависимость коэффициента усиления по току (в зарубежной документации обозначается как h_{FE}) от тока коллектора для биполярного транзистора BC847:
Как видите, коэффициент усиления не просто зависит от тока коллектора, но и от температуры окружающей среды! Разным значениям температуры соответствуют разные кривые.
Транзистор КТ840Б
Характеристики транзистора КТ840Б:
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Тип транзистора | NPN |
| Максимальный коллекторный ток (IC) | ≥ 1 А |
| Максимальное коллекторное напряжение (VCEO) | ≥ 100 В |
| Максимальная мощность потери (PT) | ≥ 40 Вт |
| Коэффициент усиления по току (hFE) | ≥ 25 (при IC = 5 А) |
Цоколевка транзистора КТ840Б имеет стандартную трехконтактную конструкцию. Первый контакт (эмиттер) соответствует терминалу Emitter (E), второй контакт (коллектор) соответствует терминалу Collector (C), а третий контакт (база) соответствует терминалу Base (B).
Транзистор КТ840Б широко используется в различных электронных устройствах, включая усилители звука, блоки питания, светодиодные драйверы и другие устройства, требующие высокой мощности и надежного усиления сигнала.
Пошаговая инструкция проверки мультимером
Перед началом проверки, прежде всего определяется структура триодного устройства, которая обозначается стрелкой эмиттерного перехода. Когда направление стрелки указывает на базу, то это вариант PNP, направление в сторону, противоположную базе, обозначает NPN проводимость.
Проверка мультимером PNP транзистора состоит из таких последовательных операций:
- Проверяем обратное сопротивление, для этого присоединяем «плюсовой» щуп прибора к его базе.
- Тестируется эмиттерный переход, для этого «минусовой» щуп подключаем к эмиттеру.
- Для проверки коллектора перемещаем на него «минусовой» щуп.
Результаты этих измерений должны показать сопротивление в пределах значения «1».
Для проверки прямого сопротивления меняем щупы местами:
- «Минусовой» щуп прибора присоединяем к базе.
- «Плюсовой» щуп поочередно перемещаем от эмиттера к коллектору.
- На экране мультиметра показатели сопротивления должны составить от 500 до 1200 Ом.
Данные показания свидетельствуют о том, что переходы не нарушены, транзистор технически исправен.
Многие любители имеют сложности с определением базы, и соответственно коллектора или эмиттера. Некоторые советуют начинать определение базы независимо от типа структуры таким способом: попеременно подключая черный щуп мультиметра к первому электроду, а красный – поочередно ко второму и третьему.
База обнаружится тогда, когда на приборе начнет падать напряжение. Это означает, что найдена одна из пар транзистора – «база – эмиттер» или «база – коллектор». Далее необходимо определить расположение второй пары таким же образом. Общий электрод у этих пар и будет база.
«Плохие» транзисторы.
П210, как и многие другие «советские» полупроводниковые приборы разрабатывался и создавался главным образом для нужд «оборонки». Готовые образцы тщательно проверялись, и при отклонениях(по нагреву, коэффиц. усиления и т. д.) превышающих установленную норму — нещадно отбраковывались. Отбракованные детали не утилизировались а наоборот, использовались — для нужд «народного хозяйства».
Транзисторы «второго сорта»(П210Б и П210В) применялись в выходных каскадах усилитей радиотрансляционных точек, различных стабилизаторах напряжения, устройствах для подзарядки автомобильных аккумуляторов и т. д. Однако, кроме «второго», имелся еще и «третий» сорт.
Такие П210 по сути, хотя и сохраняли работоспособность но имели весьма значительный разброс параметров. Именно они и попадали на прилавки магазинов, а через них — в руки советских радиолюбителей. Бывало, что устройства собранные на таких транзисторах вполне прилично работали. Бывало и наоборот, в общем — все как в лотерее.
С другой стороны, «военные» П210 вели себя совершенно иначе. Не открою гос. тайны, если скажу что большинство бортовых радиостанций советских танков, БМП, и т. д. в конце восьмидесятых годов 20-го века оставались ламповыми (выходной каскад на ГУ-50). Очень надежные, хотя и несколько громоздкие устройства. Для питания такой радиостанции от бортовых аккумуляторов, необходим специальный блок питания, включающий в себя преобразователь напряжения. За полтора года моей службы, не один из этих блоков (на П210) не вышел из строя.
А служить мне пришлось в военной части «постоянной готовности». Т.е. танки, БМП и БЭТРЫ не простаивали в боксах а активно эксплуатировались. Машины еженедельно учавствовали в учебных стрельбах, часто перемещались по пересеченной местности. Радиоаппаратура постоянно подвергалась воздействию сильной вибрации и толчков, перепадам напряжения в бортовой сети. Должна была ломаться, ведь «совковая» — наверное хреновая?! А вот поди-ж ты.
Мне кажется, что вместо пренебрежительного отношения П210 заслуживают скорее, взвешенного подхода. Едва ли кто-то будет пытаться сейчас собрать на них, например — высококлассный УЗЧ. Но такие вещи, как стабилизатор напряжения, зарядное устройство — почему бы и нет?
Простое зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов.
Ниже приведена схема очень простого зарядного устройства с ручным регулированием тока зарядки.
Ток заряда выставляется с помощью переменного резистора, регулирующего сопротивление перехода коллектор-эмиттер транзистора VT1(П210). Коэффициент передачи тока транзистора П210 невысок, поэтому здесь добавлен дополнительный транзистор VT2. Коэффициент усиления полученного составного транзистора уже достаточно высок — поэтому ток протекающий через резистор относительно невелик.
В качестве VT2 можно применить, как германиевые транзисторы П213 — П217, так и кремниевые — КТ814 или КТ816. Для отвода тепла необходимо установить транзисторы на радиатор, площадью не мене 300 кв.см. Переменный резистор с мощностью рассеивания 0,5 ватт. Его номинал подбирается опытным путем и зависит от коэффициентов усиления используемых транзисторов.
Трансформатор мощностью минимум 250 ватт, лучше — 500, с напряжением вторичной обмотки 15 — 17 вольт. В диодном мосте используются любые выпрямительные диоды на максимальный рабочий ток не менее 5 ампер. Ток предохранителя Пр1 — 1 ампер, Пр2 — 5 ампер. Лампы Hl1 и Hl2 — индикаторы. В качестве их можно использовать любую сигнальную арматуру, в т. ч. и светодиодную, на напряжение 24 вольта.
Модификации
| Тип | Uds | Ugs | Ugs(th) | Pd | Tj | Cd | Id | Qg | Rds | Корпус |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| IRF840 | 500 V | 20 V | 4 V | 125 W | 150 °C | 1500 pf | 8 A | 63 nC | 0.85 Ohm | TO220 |
| HIRF840 | 500 V | 30 V | 74 W | 150 °C | 310 pf | 8 A | 63 nC | 0.85 Ohm | TO220AB | |
| HIRF840F | 500 V | 30 V | 38 W | 150 °C | 310 pf | 8 A | 0.85 Ohm | TO220FP | ||
| IRF840A | 500 V | 30 V | 4 V | 125 W | 150 °C | 1018 pf | 8 A | 38 nC | 0.85 Ohm | TO220 |
| IRF840ALPBF | 500 V | 30 V | 4 V | 125 W | 150 °C | 155 pf | 8 A | 38 nC | 0.85 Ohm | TO-262 |
| IRF840APBF | 500 V | 30 V | 4 V | 125 W | 150 °C | 155 pf | 8 A | 38 nC | 0.85 Ohm | TO-220AB |
| IRF840AS | 500 V | 30 V | 4 V | 125 W | 150 °C | 1018 pf | 8 A | 38 nC | 0.85 Ohm | D2PAK |
| IRF840ASPBF | 500 V | 30 V | 4 V | 125 W | 150 °C | 155 pf | 8 A | 38 nC | 0.85 Ohm | TO-263 |
| IRF840B | 500 V | 30 V | 4 V | 134 W | 150 °C | 145 pf | 8 A | 41 nC | 0.8 Ohm | TO-220 |
| IRF840FI | 500 V | 20 V | 40 W | 150 °C | 1500 pf | 4.5 A | 0.85 Ohm | ISOWATT220 | ||
| IRF840I | 500 V | 20 V | 35 W | 150 °C | 270 pf | 8 A | 45 nC | 0.85 Ohm | TO-220CFM | |
| IRF840LC | 500 V | 30 V | 4 V | 125 W | 150 °C | 170 pf | 8 A | 39 nC | 0.85 Ohm | TO-220AB |
| IRF840LCLPBF | 500 V | 30 V | 4 V | 125 W | 150 °C | 170 pf | 8 A | 39 nC | 0.85 Ohm | TO-262 |
| IRF840LCPBF | 500 V | 30 V | 4 V | 125 W | 150 °C | 170 pf | 8 A | 39 nC | 0.85 Ohm | TO-220AB |
| IRF840LCSPBF | 500 V | 30 V | 4 V | 125 W | 150 °C | 170 pf | 8 A | 39 nC | 0.85 Ohm | TO-263 |
| IRF840LPBF | 500 V | 20 V | 4 V | 125 W | 150 °C | 310 pf | 8 A | 63 nC | 0.85 Ohm | TO-262 |
| IRF840PBF | 500 V | 20 V | 4 V | 125 W | 150 °C | 310 pf | 8 A | 63 nC | 0.85 Ohm | TO-220AB |
| IRF840S | 500 V | 20 V | 4 V | 125 W | 150 °C | 8 A | 63 nC | 0.85 Ohm | D2PAK | |
| IRF840SPBF | 500 V | 20 V | 4 V | 125 W | 150 °C | 310 pf | 8 A | 63 nC | 0.85 Ohm | TO-263 |
Схема цоколевки транзистора КТ203А
База (B) — центральный вывод транзистора, отвечающий за управление потоком электронов через прибор. Обычно, база обозначается буквой B.
Эмиттер (E) — вывод, через который выходит заряд (электроны) во время работы транзистора. Обычно, эмиттер обозначается буквой E.
Коллектор (C) — вывод, через который входит заряд (электроны) во время работы транзистора. Обычно, коллектор обозначается буквой C.
Схема цоколевки транзистора КТ203А обычно представляет собой трехэлементный выводной прибор
Относительное расположение выводов может быть разным в разных случаях, поэтому рекомендуется всегда обращать внимание на маркировку самого транзистора или на его документацию
Правильное подключение транзистора в схему является важным шагом, который позволяет добиться правильной работы цепи или устройства. При подключении транзистора КТ203А необходимо следовать схеме цоколевки, чтобы избежать неправильного подключения и возникновения нестабильной работы прибора.
Схема цоколевки транзистора КТ203А может быть представлена в виде таблицы с указанием номеров выводов и их назначения. Ниже приведена примерная схема цоколевки биполярного транзистора КТ203А:
| № вывода | Назначение |
|---|---|
| 1 | Коллектор |
| 2 | База |
| 3 | Эмиттер |
При подключении транзистора КТ203А стоит обратить внимание на то, что база подается на управляющий сигнал, а эмиттер и коллектор подключены к рабочей цепи или нагрузке. Неправильное подключение выводов транзистора может привести к его выходу из строя или к неправильной работе всей цепи
Схема цоколевки транзистора КТ203А позволяет правильно подключить этот биполярный транзистор к нужной схеме и обеспечить его стабильную работу в пределах заданных характеристик.
