Схема двухтактного усилительного каскада – усилителя мощности на транзисторах представлена на рис.10.
6.2. Задача расчета
Определить параметры и сделать выбор транзисторов; определить параметры выходного трансформатора (E 1, I 1, E 2, I 2); рассчитать величину мощности входного сигнала (Рвх) и коэффициента усиления каскада по мощности (КР).
Исходные данные для расчета
Основными исходными данными для расчета являются параметры нагрузки (Uн, Iн, Pн, Rн), напряжение источника питания Ек, частота усиливаемого сигнала f0.
Для выполнения примера расчета задаемся следующими исходными данными:
Eк = 12 B;
Pн = 40 Вт;
Rн = 100 Ом.
Нагрузка носит чисто активный характер.
Условия расчета
Существенным условием, принятым в исходных данных для расчета, является чисто активный характер нагрузки. В действительности нагрузка усилителей мощности, применяемых в системах автоматики, обычно носит активно – индуктивный характер (обмотки электродвигателей, реле и др.), что приводит к появлению реактивных составляющих тока в выходной цепи усилителя и увеличивает токовые нагрузки на транзисторы.
Во избежание этих дополнительных нагрузок применяют компенсацию реактивного тока нагрузки с помощью конденсатора, включенного параллельно нагрузке. В случае полной компенсации сопротивление нагрузки становится чисто активным, как это принято при расчете.
Следует иметь в виду, что зачастую полная компенсация реактивной мощности невозможна, т.к. с изменением нагрузки усилителя (например, момента сопротивления на валу электродвигателя) величина реактивной составляющей тока нагрузки также изменяется.
Порядок расчета
6.5.1. Определяем параметры нагрузки:
а) ток нагрузки
б) напряжение на нагрузке
6.5.2. Определяем электрические параметры выходного трансформатора:
 |
а) к.п.д. трансформатора определяется по графику (рис.11):
;
б) мощность условной первичной обмотки трансформатора
в) амплитудное значение напряжения первичной обмотки
где ∆ Uкэ – минимальное остаточное напряжение на транзисторах, принимаем равным 0.5 В;
г) амплитудное значение тока первичной обмотки
д) коэффициент трансформации выходного трансформатора
n вых = 
6.5.3. Определяем электрические параметры транзисторов:
а) мощность, рассеиваемая на коллекторах
Рк наиб = 0.2; Р 1 = 0.2 ∙ 44.5 = 8.9 Вт;
б) амплитудное значение тока коллектора
Iкm = I 1 m = 6.95 A;
в) максимальное напряжение на транзисторах
Uкэ m = 2 Eк = 2 ∙ 12 = 24 B.
6.5.4. Производим выбор транзисторов.
Для установки в схему выбираем транзистор типа П210В со следующими основными параметрами.
Максимально допустимый ток коллектора Iк макс. доп. = 12 А.
Максимально допустимое напряжение коллектор – эмиттер Uкэ макс. доп. = 40 В.
Коэффициент усиления β ≥ 10.
Тепловой ток коллектора Iк 0 ≤ 15 мА (200 С).
6.5.5. Определяем параметры входной цепи каскада:
а) амплитуда входного тока транзисторов
б) амплитуда входного напряжения, соответствующего Iбm, определяется по входной характеристике транзистора (если входная характеристика отсутствует, приближенно полагаем Uэб m = 0.5 В):
Uэб m = 0.5 В;
в) мощность входного сигнала усилителя
Рвх = 
6.5.6. Определяем коэффициент усиления каскада по мощности
КР = 
Задание для самостоятельной работы
Произвести расчет двухтактного усилителя мощности на транзисторах. Исходные данные для расчета приведены в табл.10.
Таблица 10
| Напряжение источника питания Ек, В | Мощность нагрузки Рн, Вт | |||||
Сопротивление нагрузки принять согласно табл.11.
Таблица 11
| Номер группы | Сопротивление нагрузки Rн, Ом |
Тема 7. РАСЧЕТ ТРАНЗИСТОРНЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ, РАБОТАЮЩИХ В РЕЖИМЕ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ
7.1. Схема усилителя
Схема усилителя, работающего в режиме переключения, показана на рис.12.
Задача расчета
Определить номинальные значения сопротивлений всех резисторов, входящих в схему (R 1, R 2, R 3); определить нагрузки на полупроводниковые приборы; сделать выбор полупроводниковых приборов; определить входную мощность Рвх и коэффициент усиления усилителя по мощности КР.
