WZMACNIACZE MOCY. Klasy, zniekształcenia nieliniowe, sprawność energetyczna, wzmacniacze przeciwsobne, zabezpieczenia przeciwzwarciowe.



Podobne dokumenty
11. Wzmacniacze mocy. Klasy pracy tranzystora we wzmacniaczach mocy. - kąt przepływu

Gdy wzmacniacz dostarcz do obciążenia znaczącą moc, mówimy o wzmacniaczu mocy. Takim obciążeniem mogą być na przykład...

ĆWICZENIE 15 BADANIE WZMACNIACZY MOCY MAŁEJ CZĘSTOTLIWOŚCI

Przyrządy półprzewodnikowe część 4

Wykład VIII TRANZYSTOR BIPOLARNY

Wykład X TRANZYSTOR BIPOLARNY

Tranzystorowe wzmacniacze OE OB OC. na tranzystorach bipolarnych

Opracowane przez D. Kasprzaka aka 'master' i D. K. aka 'pastakiller' z Technikum Elektronicznego w ZSP nr 1 w Inowrocławiu.

Zasada działania tranzystora bipolarnego

III. TRANZYSTOR BIPOLARNY

Liniowe układy scalone. Budowa scalonego wzmacniacza operacyjnego

Podstawy Elektroniki dla Teleinformatyki. Tranzystory bipolarne

TRANZYSTORY BIPOLARNE ZŁĄCZOWE

Elementy elektroniczne Wykłady 5,6: Tranzystory bipolarne

Wydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Elektroniki Katedra Elektroniki

Tranzystor bipolarny

Układy zasilania tranzystorów

Tranzystor bipolarny. przykłady zastosowań cz. 1

Ćwiczenie 4- tranzystor bipolarny npn, pnp

Ćwiczenie nr 4 Tranzystor bipolarny (npn i pnp)

Ćwiczenie - 3. Parametry i charakterystyki tranzystorów

POLITECHNIKA BIAŁOSTOCKA

Tranzystory. 1. Tranzystory bipolarne 2. Tranzystory unipolarne. unipolarne. bipolarny

Budowa. Metoda wytwarzania

Zespół Szkół Łączności w Krakowie. Badanie parametrów wzmacniacza mocy. Nr w dzienniku. Imię i nazwisko

Przykładowe zadanie egzaminacyjne dla kwalifikacji E.20 w zawodzie technik elektronik

Liniowe układy scalone w technice cyfrowej

Wydział Elektryczny. Temat i plan wykładu. Politechnika Białostocka. Wzmacniacze

Ćwiczenie 5. Zastosowanie tranzystorów bipolarnych cd. Wzmacniacze MOSFET

Wzmacniacze operacyjne

Temat i cel wykładu. Tranzystory

Liniowe układy scalone

TRANZYSTORY BIPOLARNE SMK WYKŁAD

Wzmacniacz operacyjny

Katedra Przyrządów Półprzewodnikowych i Optoelektronicznych Laboratorium Przyrządów Półprzewodnikowych. Ćwiczenie 2

Wiadomości podstawowe

Część 3. Przegląd przyrządów półprzewodnikowych mocy. Łukasz Starzak, Przyrządy i układy mocy, studia niestacjonarne, lato 2018/19 51

Ćw. 7 Wyznaczanie parametrów rzeczywistych wzmacniaczy operacyjnych (płytka wzm. I)

Ćwiczenie 2 LABORATORIUM ELEKTRONIKI POLITECHNIKA ŁÓDZKA KATEDRA PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH I OPTOELEKTRONICZNYCH

Badanie układów prostowniczych

Elementy elektroniczne Wykłady 7: Tranzystory polowe

Wzmacniacze. Klasyfikacja wzmacniaczy Wtórniki Wzmacniacz różnicowy Wzmacniacz operacyjny

BADANIE PRZERZUTNIKÓW ASTABILNEGO, MONOSTABILNEGO I BISTABILNEGO

TRANZYSTORY MOCY. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z podstawowymi tranzystorami i ich charakterystykami.

Tranzystor bipolarny. przykłady zastosowań

LABORATORIUM PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH

Laboratorium Elektroniki

Opis techniczny badanego układu

Wykład 2 Projektowanie cyfrowych układów elektronicznych

LABORATORIUM ELEKTRONIKI ĆWICZENIE 2. ELEMENTARNE UKŁADY ELEKTRONICZNE (Wzmacniacz i inwerter na tranzystorze bipolarnym)

PRACOWNIA ELEKTRONIKI

7. Tyrystory. Tyrystor SCR (Silicon Controlled Rectifier)

1. Zarys właściwości półprzewodników 2. Zjawiska kontaktowe 3. Diody 4. Tranzystory bipolarne

PL B1. AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE, Kraków, PL BUP 14/12

Tranzystory bipolarne. Właściwości wzmacniaczy w układzie wspólnego kolektora.

Ćwiczenie 10 Temat: Własności tranzystora. Podstawowe własności tranzystora Cel ćwiczenia

Przyrządy półprzewodnikowe część 5 FET

Politechnika Wrocławska Instytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki. Wzmacniacze mocy. Wrocław Wzmacniacze mocy

Własności i zastosowania diod półprzewodnikowych

PODSTAWY ELEKTRONIKI I TECHNIKI CYFROWEJ

Właściwości tranzystora MOSFET jako przyrządu (klucza) mocy

Ćwiczenie - 4. Podstawowe układy pracy tranzystorów

Tranzystory bipolarne elementarne układy pracy i polaryzacji

WZMACNIACZ NAPIĘCIOWY RC

Pracownia pomiarów i sterowania Ćwiczenie 3 Proste przyrządy elektroniczne

Zadania z podstaw elektroniki. Zadanie 1. Wyznaczyć pojemność wypadkową układu (C1=1nF, C2=2nF, C3=3nF):

Liniowe układy scalone. Wykład 4 Parametry wzmacniaczy operacyjnych

Ć w i c z e n i e 1 6 BADANIE PROSTOWNIKÓW NIESTEROWANYCH

WZMACNIACZE RÓŻNICOWE

Analogowy układ mnożący

Liniowe układy scalone. Komparatory napięcia i ich zastosowanie

Rozmaite dziwne i specjalne

TRANZYSTORY BIPOLARNE ZŁĄCZOWE

Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki Politechniki Wrocławskiej STUDIA DZIENNE. Badanie tranzystorów unipolarnych typu JFET i MOSFET

Tranzystory bipolarne elementarne układy pracy i polaryzacji

Elektroniczne Systemy Przetwarzania Energii

Ogólny schemat blokowy układu ze sprzężeniem zwrotnym

Badanie charakterystyk elementów półprzewodnikowych

Liniowe układy scalone

Przekształtniki impulsowe prądu stałego (dc/dc)

12. Zasilacze. standardy sieci niskiego napięcia tj. sieci dostarczającej energię do odbiorców indywidualnych

TRANZYSTORY BIPOLARNE ZŁĄCZOWE

Tranzystory polowe. Podział. Tranzystor PNFET (JFET) Kanał N. Kanał P. Drain. Gate. Gate. Source. Tranzystor polowy (FET) Z izolowaną bramką (IGFET)

Systemy i architektura komputerów

Dioda półprzewodnikowa

Prostowniki. Prostownik jednopołówkowy

Laboratorium układów elektronicznych. Wzmacniacze mocy. Ćwiczenie 3. Zagadnienia do przygotowania. Literatura

Temat: Wzmacniacze operacyjne wprowadzenie

WSTĘP DO ELEKTRONIKI

LABORATORIUM ELEKTRONIKI ĆWICZENIE 4 POLITECHNIKA ŁÓDZKA KATEDRA PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH I OPTOELEKTRONICZNYCH

Lekcja 21. Temat: Wzmacniacze mocy m.cz.

Układy akwizycji danych. Komparatory napięcia Przykłady układów

Tranzystory bipolarne. Małosygnałowe parametry tranzystorów.

Ćwiczenie 2: pomiar charakterystyk i częstotliwości granicznych wzmacniacza napięcia REGIONALNE CENTRUM EDUKACJI ZAWODOWEJ W BIŁGORAJU

LABORATORIUM ELEKTRONIKI WZMACNIACZ MOCY

Rys. 1. Oznaczenia tranzystorów bipolarnych pnp oraz npn

Ćwiczenie nr 6 (część teoretyczna) Przełączanie tranzystora

Tranzystory polowe FET(JFET), MOSFET

Tranzystory bipolarne. Właściwości dynamiczne wzmacniaczy w układzie wspólnego emitera.

PL B1. AZO DIGITAL SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Gdańsk, PL BUP 20/10. PIOTR ADAMOWICZ, Sopot, PL

Transkrypt:

WZMACACZE MCY Klasy, zniekształcenia nieliniowe, sprawność energetyczna, wzmacniacze przeciwsobne, zabezpieczenia przeciwzwarciowe.

Wymagania i klasyfikacja uzyskanie małej rezystancji wyjściowej aby dostarczyć sygnał do wyjścia bez straty wzmocnieni dostarczenie relatywnie dużego sygnału ( model małosygnałowy nie mb.stosowany) jednocześnie małe zniekształcenia nieliniowe, tzw. współczynnik zniekształceń harmonicznych THD U + h + U U.../U (total harmonic distortion) : 3h 4h h duża sprawność energetyczna: ηmoc wyjściopwa / Moc dostarczana ze źródła zasilania tzn.jak najmniejsza moc rozpraszana (power dissipation) w tranzystorach wyjściowych, tak aby temp. złącza (internal junction T) <50-00 o C dopuszczalna T dla i duża moc wyjściowa (>W) przy pełnym wysterowaniu, ograniczona przez Tr i sposób chłodzen względnie szerokie pasmo częstotliwościowe (określone przez dolną i górną ω 3dB ) i duża szybkość pracy (w przypadku układów przełączających, np.. do sterowania silnikami) Klasyfikacja w oparciu o czas przewodzenia Tr(dokładniej wg. kąta przepływu prądu kolektora Φ klasa A: Φ360 o, klasa B: Φ80 o, klasa AB: Φ> 80 o, klasa C: Φ<80 o, (.) pracy w środku linowego (.) pracy w pobliżu wstępna polaryzacja dla wzm. F, np.. odcinka ch-ki roboczej granicy odcięcia prądu tj.składowa DC(liniow) nadajniki radio i T dla - sin drugi Tr z też Tr ale DC<>0 odtworzenie >filtr DC0 (oba Tr przewodzą 0) pasmowy z obw.c C Î c

Klasa A stopnia wyjściowego Z powodu małej rezystancji wyjściowej najpopularniejszy jest wtórnik emiterowy pracujący w kl.a Może on być polaryzowany stałym prądem dostarczanym przez inny Tr Q (lub przez dzielnik nap. w B, ale wtedy na wyjściu potrzebny separator DC, np..transformator lub C o dużej wartości). onieważ i E + i, prąd polaryzujący > największego ujemnego i ; inaczej Q odcięty (i E 0). v v v BE ( const(i E )) nasycenie Q odcięcie Q nasycenie Q najniższe gdy: + CEsat

ozpraszanie mocy i sprawność energetyczna r we wtórniku emiterowym rozprasza max mocy (, a to zależy od ) dy v 0 tj. braku sygnału, a to może trwać długi czas. dy oo i C const więc moc chwilowa zależy od v, a max gdy v -- wtedy v CE max i p D, a średnia rozpraszana moc ). ardziej niebezpieczne gdy 0 wtedy + nap.wejściowe daje oo prąd obciążenia i Q spali się, latego potrzebne jest zabezpieczenie przeciwzwarciowe. Q przewodzi const więc max ale gdy v + (niezbyt długo) śr. Maksymalny sygnał w klasie A gdy /, tzn. / <moc chwilowa: p D v CE i C rozpraszana w Q max mocy polaryzacji Q η η 4 Moc wyjsciowa( ) Moc zasilania( ) ( ˆ / ) ˆ max η 5% gdy (Q ) + ˆ 4 ˆ (srq ) ˆ ˆ

Klasa B stopnia wyjściowego Zwykle klasa B zawiera parę Tr komplementarnych (npn i pnp) włączonych tak żeby nie przewodziły jednocześnie (jednakowe trzeba wysterowywać w przeciwnych fazach i odciąć DC). Q przewodzi jako wzm. gdy v i >0.5 wtedy v powiela v (v v -v BE ) i Q dostarcza prąd do obciążenia.w tym czasie złącze EB Q w kierunku zaporowym bo v BE 0.7 więc Q odcięty Gdy v < -- 0.5 Q przewodzi jako wtórnik ( v v + v BE ) i daje prąd do obciążenia a Q odcięty. 0. Tr przewodzą tylko gdy v >0. Q dostarcza prąd do,a Q wyciąga prąd z rąd pobierany z każdego źródła ma kształt połówek sin o ampl. ˆ / więc wartość średnia wynosi ˆ / π dlatego ˆ ˆ π η max π 4 78.5% obszar martwy _ > oba Tr zatkane (v EB ~0) powstają zniekształcenia skrośne gdy ˆ max("nasyc"q max ˆ ˆ π ˆ η π 4 i Q ) CEsat ( ) gdy ˆ

Moc tracona w klasie B odróżnieniu od klasy A, gdzie max mocy traconej występuje przy zwarciu na wyjściu (v 0), oc tracona na polaryzację w klasie B równa jest zero!! Gdy podany jest sygnał wejściowy wartość rednia mocy traconej równa się: ˆ ˆ połowa tracona w Q i reszta w Q ) D π ax D (gdy ) wystąpi gdy: / ˆ D 0 ˆ Dmax teraz obszar martwy do +0.7/A ale slew-rate da zauważalne włącz/wyłącz π, Dmax π wtedy η50% Zauważmy, że wzrost amplitudy na wyjściu poza /π zmniejsza moc traconą w klasie B choć wzrasta moc w obciążeniu. Koszt tego to wzrost zniekształceń nieliniowych przy przybliżaniu się do obszaru nasycenia Tr Q i Q. asycenie powoduje spłaszczenie wierzch. wyjściowego sygnału sinusoidalnego Tego rodzaju zniekształcenia można łatwo zredukować za pomocą -- sprz.zwrotnego.

Klasa AB stopnia wyjściowego niekształcenia skrośne (crossover distortion) które są b. zauważalne gdy v małe, symetryczny układ przeciwsobny redukuje parzyste harmoniczne, jednak ieparzyste rosną ze względu na duże maksymalne wartości prądów przy ełnym wysterowaniu) mogą być praktycznie eliminowane przez wstępną olaryzację b. małym niezerowym stałym prądem lub przyłożeniem stałego apięcia BB pomiędzy bazy Q i Q.Wówczas dla v 0, v 0 i BB / pojawi się a złączu EB każdego Tr, więc BB / i i BB Gdy rośnie + v to także o tyle samo v B Q oraz v v + v + v daje i (przez ), dlatego wzrasta i i + i, a także v BE (powyżej Q ) zaś maleje v BE (oraz i ) v BE + v BE BB i i Q Tln + Tln Tln i i i i i Q Q e Q 0 T BE out i T r e i T r e i T + i η jak dla klasy B bo Q małe

olaryzacja wzmacniacza klasy AB ajprościej polaryzację BB klasy AB uzyskać przepuszczając stały prąd BA przez dwie diody D D. onieważ diody są małe Q n BA, gdzie n - stosunek powierzchni złącza emiterowego dla Tr D w układzie scalonym (dostarczany prąd bazowy Q wzrasta z Q /β Ν do ~i /β Ν.i musi być dostarczony przez BA, więc n nie mb. zbyt małe (ale diody zabezpieczają przed przebiciem termicznym + sprz.zwrotne).epszym rozwiązaniem jest zastosowanie mnożnika napięcia BE. (Q z i (sprz.zwrotne)). zaniedbując prąd B Q ten sam prąd płynie przez i równy: BB BE BE + ( + ) BE jest określ. przez część BA płynącą przez Q C BE BA T ln C

Użycie wtórników napięciowych, Tr złożonych (układów Darlingtona) i W mocy w układzie mostkowym

Zabezpieczenie przeciwzwarciowe i od sprzężeń termicznych ys poniżej pokazuje zabezpieczenie przeciwko zwarciu na wyjściu gdy prąd płynie do obciążenia. uża wartość prądu Q (przy zwarciu) daje spadek napięcia na E wystarczający do załączenia Q 5 tedy C tego Tr przewodzi większość prądu BA, podbierając z B Q. Wadą jest, że przy normalne racy ~0.5 spadek nap. może pojawić się na każdym E, więc ampl.wyjściowa będzie zredukowa le z drugiej strony E daje dodatkowe zabezpieczenie przeciwko sprzężeniom termicznym. Zabezpieczenie przed wzrostem temp. polega na kontrolowaniu temp. i wyłączaniu Tr gdy temp.przekroczy bezpieczny poziom. a rys. po prawej str. gdy wzrasta temp. kombinacja + wsp. temp. diody Z i - BE powoduje wzrost nap.e Q, a to daje wzrost nap.b Q do poziomu wyłączającego Q.

MFETy mocy i ich zastosowanie w stopniach wyjściowych DMy (Double-diffused vertical M) ze względu na nasycenie ruchliwości nośników mają liniową ch-kę (U sat 5*0 6 cm/sdla i) GG + 3 4 BE6 + + BE5 4 BE T GG ( + ) t T t + 3 4 T BE6 ch-ka liniowa powyżej (druga zaleta) (g m ~W) powyżej - poniżej v (v G - t ) małe dlatego zależy ch-ka kwadrat. do od T jak t (-3-6m/ o C) czyli wzrasta v exp do t