设计保护晶体管和负载通过大电流
文章作者:Peter Demchenko
该放大器电路通过电流保护输出晶体管和负载。
一种广泛使用的AB类放大器推挽结构如图所示图1，但也有一些改进。
图1这种AB类放大器的结构有一些改进。
首先，让我们来看看它的热补偿方式。Q1和Q2表示输出晶体管的快捷方式，因为通常这些输出设备是达林顿或互补对。Q1和Q2的偏置电压从齐纳（D1）电压和Q4和Q5晶体管的VBE滴加，这是温度相关的。通常Q4和Q5位于与晶体管Q1和Q2相同的散热器上。
通常Vbe(在我们的环境中是Uk)的值约为0.8V(如果使用达林顿配置，则为1.8-2.5V)。
通过晶体管Q1和Q2的静态电流是：
i1 = i2 =（（vz + nU4)R3 /（2 *（R1 + R3）） - U1）/ R5
其中N是补偿链中的晶体管的数量（2晶体管，Q4和Q5，图1）和英国，其中k = 1,2,3,4是晶体管Qk的VBE。
设K = R1/R3，则:
i1 = i2 =（（vz + nU4) / (2（k + 1）） - U1）/ R5
在导数:
di1/dT = (n / (2*(K+1)) * dU4/dT - dU1/dT) / R5
在衍生DUK / DT代表晶体管QK的热依赖性的情况下，K = 1,2,3,4。
因此，例如，如果晶体管U1和U4的UBE热依赖性关闭，则遵循最佳条件：
K = n/2 - 1这或多或少是显而易见的，但我们必须正式地得到它。
补偿可以通过串联更多的晶体管来增加:使用两个串行连接的晶体管Q4和Q5，而不是只有一个。所以电压变化可以翻倍。这也有助于当晶体管Q1和Q2不共享一个共同的散热器。然后，Q4 (Q5)可以放置在同一个散热器Q1 (Q2)来控制温度。
用独特的设计哇工程世界：设计构思提交指引
这种设计中齐纳二极管优于电阻的优点是热反馈的衰减更低，因此可以实现更精确的补偿。TL431优于普通齐纳二极管，因为TL431具有更低的动态电阻和更低的工作电流。
所有这些类型的热补偿有相同的漏洞:自热传感器(Q4 Q5在我们的例子中)需要放在输出晶体管的散热片(即远程而不是常见的PCB),一些连接线路,有或没有一个套接字,几乎是不可避免的(注意电线Q4和Q5在图1)。
如果热传感器的链（即链条是D1，Q4，Q4，在我们的情况下）被引起的，因为插座中的不良接触或简单地在电线中断裂，这将不可避免地通过电流产生大而无法控制的晶体管Q1和Q2。这些晶体管可以通过该电流破坏，并且将发生相应的热失控。
Q4 / Q5配对，高质量的互补功率晶体管，可能相当昂贵，但濒临灭绝的负载可能更昂贵！
此外，这种电路可以包括一个电位器来调节静态电流，这使得这样的电路容易受到锅的质量的影响。应该提供一些东西来防止这种灾难。
电路in.图2.可以解决所有这些问题。它保护昂贵的输出晶体管和通过电流的大型无法控制的负载。
图2.该电路保护了昂贵的输出晶体管和负载免受大的不可控通过电流。
以下是保护工作原理：晶体管Q3控制链D1，Q4，Q5的完整性。如果链条打开，则Q3栅极上的电压变高，打开并将Q1和Q2的基极偏置降低至几乎零。这确保了非常低的静态电流I1和I2，如果完整性被破坏，如上所述。
为了计算元件，让我们考虑Q3的最大门限电压，该FET为开(关);我们将这个值指定为Vgso:
VGSO = 0.8V（对于BS170和BSS138）
在正常操作期间，虽然链条D1，Q4，Q5未破裂，但晶体管Q3打开（关闭），并且点A和B之间的电压由链D1，Q4，Q5确定：
Vab = Vz + n * U4，其中，如上所述，U4代表Q4的Vbe。
这可能是正确的，如果:
i0 * (R1+ R2 + R3 + R4) > Vz + n * U4
通过R1、R2、R3、R4的电流为:
I14 = VAB /（R1 + R2 + R3 + R4）
假设我们确实知道目前的I0;它的值不仅可以通过上述不等式确定，而是知道输出功率，输出晶体管Q1 / Q2的增益，频率范围和电路的寄生电容。
现在差i0 - i14不应小于齐纳二极管的最小容限电流:
I0 - I14> = Izmin（此值可以在数据表中找到，1 mA为TL431）
然后，对于R2：
R2 <= (n * U4 - Vgso / 2) / (i0 - Izmin))
为了确保晶体管打开（关闭），让我们只需一半的VGSO：
R3 (R4)和热反馈链(Q4, Q5, D1)的值应提供Q1 (Q2)的必要偏置:R3 = R4 >= (U1 + i1 * R5) / i14
现在让我们研究链条D1，Q4，Q5被破坏时会发生什么。
我们将Vgsc设为Q3关闭(打开)时Vgs的最小值。
然后是Vz:
I0 *（R1 + R3 + R4） - VZ> VGSC
我们有Vz:
vz 图2中的电路使用绿色LED代替齐纳二极管。该电路的优点是: 这里使用了绿色LED，因为它具有最合适的下降电压（约2.2V）。注意：下降取决于制造技术，某些类型的绿色LED可能超过3V，所以请得到警告。 电容C1确保在电路上电期间通过晶体管Q1和Q2零静态电流。它还消除了在Q1和Q2的基础上的交流差异，消除了可能的失真来源。 注意电阻对R1和R2, R3和R4有相同的值。这种对称性降低了输出级的总谐波失真(THD)。参考1)． 本文最初发布经济日报。 参考 相关文章：
借助链R7，R8，我们可以控制通孔I1（I2）。链条对断开LED的情况有所帮助，限制A和B之间的电压和通过电流I1（I2）。