Jak wybrać tranzystor analogowy

W tym artykule omówimy temat wyboru analogów tranzystorów bipolarnych i polowych. Na jakie parametry tranzystora należy zwrócić uwagę, aby wybrać odpowiedni zamiennik?

Po co to jest? Zdarza się, że podczas naprawy urządzenia, powiedzmy zasilacza przełączającego, użytkownik jest zmuszony skontaktować się z najbliższym magazynem komponentów elektronicznych, ale asortyment nie zawiera tylko takiego tranzystora, który zawiódł w obwodzie urządzenia. Następnie musisz wybrać z tego, co jest dostępne, to znaczy wybrać analog.

Zdarza się również, że wypalony tranzystor na płycie był jednym z tych, które już zostały przerwane, a następnie dobrze jest zrobić arkusz danych dostępny w sieci, w którym można zobaczyć parametry i wybrać odpowiedni analog z obecnie dostępnych. Tak czy inaczej, musisz wiedzieć, jakie parametry wybrać, a to zostanie omówione później.

Tranzystory bipolarne

Na początek porozmawiajmy o tranzystory bipolarne. Główne cechy tutaj to:

• maksymalne napięcie kolektor-emiter

• maksymalny prąd kolektora

• maksymalna moc rozpraszana przez obudowę tranzystora,

• częstotliwość graniczna

• współczynnik transferu prądu.

Przede wszystkim oceniają system jako całość. Na jakiej częstotliwości działa urządzenie? Jak szybki powinien być tranzystor? Najlepiej jest, jeśli częstotliwość robocza urządzenia jest 10 lub wiele razy niższa niż częstotliwość graniczna tranzystora. Na przykład fg wynosi 30 MHz, a częstotliwość robocza urządzenia, w którym będzie działał tranzystor, wynosi 50 kHz.

Jeśli tranzystor ma działać na częstotliwości zbliżonej do granicy, wówczas współczynnik transferu prądu będzie dążył do jedności i do sterowania potrzeba dużo energii. Dlatego niech częstotliwość graniczna wybranego analogu będzie większa lub równa częstotliwości granicznej tranzystora, który należy wymienić.

Poniższe kroki zwracają uwagę na moc, którą tranzystor może rozproszyć. Tutaj patrzą na maksymalny prąd kolektora i na wartość graniczną napięcia kolektor-emiter. Maksymalny prąd kolektora musi być wyższy niż maksymalny prąd w obwodzie sterowanym tranzystorem. Maksymalne napięcie kolektor-emiter wybranego tranzystora musi być wyższe niż napięcie graniczne w obwodzie kontrolowanym.

Jeśli parametry są wybrane na podstawie arkusza danych dla elementu, który ma zostać wymieniony, wówczas wybrany analog pod względem ograniczenia napięcia i ograniczenia prądu musi być zgodny lub przekraczać wymienny tranzystor. Na przykład, jeśli tranzystor spali się, którego maksymalne napięcie kolektor-emiter wynosi 80 woltów, a maksymalny prąd wynosi 10 amperów, wówczas w tym przypadku odpowiednikiem jest analog o parametrach maksymalnego prądu i napięcia 15 amperów i 230 woltów.

Następnie szacowany jest bieżący współczynnik przenikania h21. Ten parametr wskazuje, ile razy prąd kolektora przekracza prąd bazowy w procesie sterowania tranzystora. Lepiej jest dać pierwszeństwo tranzystorom o wartości tego parametru większej lub równej h21 oryginalnego elementu, co najmniej w przybliżeniu.

Nie można wymienić tranzystora na h21 = 30, tranzystor na h21 = 3, obwód sterujący po prostu nie może sobie poradzić lub wypalić się, a urządzenie nie może działać normalnie, lepiej, jeśli analog ma h21 na poziomie 30 lub więcej, na przykład 50. Im wyższy zysk prąd, im łatwiej jest kontrolować tranzystor, tym wyższa wydajność sterowania, prąd podstawowy jest mniejszy, prąd kolektora jest większy.

Tranzystor wchodzi w nasycenie bez niepotrzebnych kosztów. Jeśli urządzenie, w którym wybrany jest tranzystor, ma zwiększone zapotrzebowanie na współczynnik transferu prądu, użytkownik powinien wybrać analog z bliższym oryginalnym h21, albo będziesz musiał dokonać zmian w podstawowym obwodzie sterowania.

Na koniec spójrz na napięcie nasycenia, napięcie kolektor-emiter otwartego tranzystora. Im jest mniejszy, tym mniej mocy zostanie rozproszone na obudowie elementu w postaci ciepła.I ważne jest, aby pamiętać, ile tranzystor będzie musiał rozproszyć ciepło w obwodzie, maksymalna wartość mocy rozproszonej przez obudowę jest podana w dokumentacji (w arkuszu danych).

Pomnóż prąd obwodu kolektora przez napięcie, które spadnie na złączu kolektor-emiter podczas pracy obwodu i porównaj z maksymalną mocą cieplną dopuszczalną dla obudowy tranzystora. Jeśli faktycznie przydzielona moc jest większa niż limit, tranzystor szybko się wypali.

Tranzystor bipolarny 2N3055 można więc bezpiecznie zastąpić KT819GM ​​i odwrotnie. Porównując ich dokumentację, możemy stwierdzić, że są to prawie kompletne analogi, zarówno pod względem struktury (zarówno NPN), jak i typu skrzynki i podstawowych parametrów, które są ważne dla równie skutecznego działania w podobnych trybach.

Tranzystory polowe

Porozmawiajmy teraz tranzystory polowe. Tranzystory polowe są dziś powszechnie stosowane, w niektórych urządzeniach, na przykład w falownikach, prawie całkowicie zastąpiły tranzystory bipolarne. Tranzystory polowe są sterowane napięciem, polem elektrycznym ładunku bramki, a zatem sterowanie jest tańsze niż w tranzystorach bipolarnych, w których kontrolowany jest prąd podstawowy.

Tranzystory polowe przełączają się znacznie szybciej w porównaniu do tranzystorów bipolarnych, mają zwiększoną stabilność termiczną i nie mają mniejszościowych nośników ładunku. Aby zapewnić przełączanie znaczących prądów, tranzystory polowe można łączyć równolegle w dużych ilościach bez rezystorów poziomujących, wystarczy wybrać odpowiedni sterownik.

Tak więc w odniesieniu do wyboru analogów tranzystorów polowych, tutaj algorytm jest taki sam, jak w przypadku wyboru analogów bipolarnych, z tą różnicą, że nie ma problemu ze współczynnikiem transferu prądu i pojawia się dodatkowy parametr, taki jak pojemność bramki. Maksymalne napięcie źródła drenu, maksymalny prąd drenu. Lepiej wybrać z marginesem, aby prawdopodobnie się nie wypalił.

Tranzystory polowe nie mają takiego parametru jak napięcie nasycenia, ale istnieje parametr „rezystancja kanału w stanie otwartym”. Na podstawie tego parametru można określić, ile mocy zostanie rozproszone na obudowie elementu. Rezystancja kanału otwartego może wynosić od ułamków omu do jednostek omu.

W tranzystorach polowych o wysokim napięciu rezystancja w otwartym kanale wynosi zwykle więcej niż jeden om i należy to wziąć pod uwagę. Jeśli możliwe jest wybranie analogu o niższej rezystancji kanału otwartego, wówczas straty energii będą mniejsze, a spadek napięcia na złączu nie będzie krytycznie wysoki w stanie otwartym.

Stromość charakterystycznej dla S tranzystorów polowych jest analogiczna do współczynnika przenikania prądu tranzystorów bipolarnych. Ten parametr pokazuje zależność prądu drenu od napięcia bramki. Im wyższe nachylenie charakterystyki S, tym mniejsze napięcie musi zostać przyłożone do bramki, aby przełączyć znaczny prąd drenu.

Nie zapominaj o napięciu progowym bramki przy wyborze analogu, ponieważ jeśli napięcie na bramce jest niższe niż próg, tranzystor nie otworzy się całkowicie, a obwód przełączany nie otrzyma wystarczającej mocy, cała moc będzie musiała zostać rozproszona przez tranzystor i po prostu przegrzeje się. Napięcie sterujące bramą musi być wyższe niż napięcie progowe. Analog powinien mieć progowe napięcie bramki nie wyższe niż oryginalne.

Moc rozpraszania tranzystora polowego jest podobna do mocy rozpraszania tranzystora bipolarnego, parametr ten jest wskazany w arkuszu danych i zależy, podobnie jak w przypadku tranzystorów bipolarnych, od rodzaju obudowy. Im większa obudowa komponentu, tym większa moc cieplna, którą może bezpiecznie rozproszyć.

Pojemność migawki. Ponieważ tranzystory polowe są kontrolowane przez napięcie bramki, a nie przez prąd podstawowy, jak tranzystory bipolarne, wprowadza się tutaj parametr taki jak pojemność bramki i całkowity ładunek bramki.Wybierając analog zastępujący oryginał, zwróć uwagę na fakt, że migawka analogu nie jest cięższa.

Zdolność migawki jest najlepsza, jeśli okaże się, że jest nieco mniejsza, łatwiej jest kontrolować taki tranzystor polowy, krawędzie okażą się bardziej strome. Jeśli jednak nie zamierzasz lutować rezystorów bramkowych w obwodzie sterowania, pozwól, aby pojemność bramki była jak najbliższa oryginałowi.

Tak więc, bardzo powszechne kilka lat temu, IRFP460 jest zastępowany przez 20N50, który ma nieco jaśniejszą migawkę. Jeśli przejdziemy do kart danych, łatwo zauważyć prawie całkowite podobieństwo parametrów tych tranzystorów polowych.

Mamy nadzieję, że ten artykuł pomógł ci dowiedzieć się, na jakich cechach musisz się skupić, aby znaleźć odpowiedni analog tranzystora.