Электроника - практический курс - Джонс М.Х.
ISBN 5-901095-01-4
Скачать (прямая ссылка):
как было показано, предельное значение тока равно 60 мА. Максимальный
ток, который может обеспечить эта микросхема, равен 150 мА, но это при
условии, что рассеиваемая мощность не превосходит 600 мВт. Другими
словами, выходной ток 150 мА можно допустить только в том случае, когда
разность напряжений между входом и выходом равна 600/150 = 4 В, в то
время как при токе 60 мА возможна разность напряжений 10 В без превышения
максимально допустимой рассеиваемой мощности.
На рис. 9.34 показано, как можно использовать мощный внешний транзистор
для увеличения допустимой мощности рассеяния в стабилизаторе на
микросхеме ц А723; при включении этого транзистора в схеме образуется
дополнительный эмиттерный повторитель.
Рис. 9.34. Включение мощного внешнего транзистора для увеличения
выходного тока стабилизатора Ц А723.
С указанным на рисунке транзистором 2N3055 можно получить ток больше 2 А,
а максимальная рассеиваемая мощность достигает 30 Вт, если транзистор
используется с большим радиатором. Поскольку мощный транзистор вносит
дополнительный сдвиг фаз на высоких частотах, емкость корректирующего
конденсатора увеличена со 100 пФ до 680 пФ.
9.11 Охлаждение транзистора
9.11.1 Теплоотводы
В малосигнальных схемах транзисторы редко рассеивают мощность более 100
мВт. Распространение тепла вдоль проводников и конвекция от корпуса
транзистора в окружающий воздух оказываются достаточными, чтобы избежать
перегрева р-п перехода.
Транзисторы, на которых рассеиваются большие мощности, - в эмит-
234 Источники питания и управление мощностью
терных повторителях мощных источников питания и в выходных каскадах
усилителей мощности, - требуют специальных средств для отвода тепла.
Обычно теплоотводы (радиаторы) используются с транзисторами, которые
приспособлены для работы с радиаторами. На рис. 9.35(a) изображен
гофрированный металлический радиатор, который удваивает рассеяние тепла
транзистором в корпусе Т05, например, транзистором BFY50. Мощный
транзистор (рис. 9.35(Ь)) в корпусе ТОЗ монтируется на массивном
ребристом радиаторе. Установленный таким образом транзистор допускает
рассеяние мощности 30 Вт; без теплоотвода рассеиваемая мощность
ограничена 3 Вт.
(а)
9.11.2 Электрическая изоляция
Корпус радиатора обычно привинчивается непосредственно к заземленному
металлическому шасси, или к корпусу прибора, или, в некоторых случаях,
шасси само может служить теплоотводом. Во всех этих случаях необходимо
помнить, что корпус транзистора обычно соединен с коллектором и поэтому
необходима электрическая изоляция между корпусом транзистора и
радиатором. Слюдяные или лавсановые шайбы обеспечивают изоляцию без
значительного уменьшения теплопроводности. Силиконовая смазка, нанесенная
на каждую сторону шайбы, гарантирует хороший тепловой контакт.
9.11.3 Тепловое сопротивление
Качество теплоотвода обычно выражается величиной теплового сопротивления,
которое учитывает тот факт, что скорость распространения тепла
пропорциональна разности температур между источником тепла и внешней
средой (сравните с электрическим сопротивлением, в котором скорость дви-
Охлаждение транзистора 235
жения заряда пропорциональна разности потенциалов [Только с очень большой
натяжкой можно уподобить электрический ток скорости движения зарядов,-
Прим. перев.]).
Как это часто бывает с физическими понятиями, единица теплового
сопротивления (градусы Цельсия на ватт) подает хорошую идею для его
формального определения, которое выглядит так:
разность температур
тепловое сопротивление в - ---------------------.
рассеиваемая мощность
Другими словами, корпус теплоотвода, имеющий тепловое сопротивление 3°С/
Вт, при рассеиваемой мощности 30 Вт будет нагреваться до температуры на
Зх30°С = 90°С выше температуры окружающей среды.
Полную картину установившегося теплового равновесия между транзистором и
окружающей средой дает тепловая схема, приведенная на рис. 9.36. Тепловая
мощность Р, выделяемая транзистором, рассматривается как "генератор
теплового тока", который создает разность температур на различных
тепловых сопротивлениях в системе.
Рис. 9.36. Тепловая схема транзистора и его окружения.
Максимально допустимая температура р-п перехода обычно составляет 150°С,
а температуру окружающей среды можно принять равной 50°С - это
температура, при которой допускается работа электронной аппаратуры общего
назначения.
Производители транзисторов указывают безопасную максимальную температуру
корпуса для своих транзисторов (часто 125°С), в этом случае в1с
исключается из наших вычислений, и мы спускаемся на одну ступеньку вниз
по лестнице из резисторов на рис. 9.36. Кроме того, теплопроводность от
корпуса транзистора к радиатору обычно столь хороша, что 0CS " dSA, так
что тепловое сопротивление между радиатором и воздухом 0S4 является
236 Источники питания и управление мощностью
доминирующим фактором в большинстве вычислений. Зная мощность Р,
рассеиваемую транзистором, легко найти температуру корпуса Гсая,
