О ЗАМЕНЕ ДИОДОВ И ТРАНЗИСТОРОВ

May 29, 2010 by admin Комментировать »

Б.Григорьев

В радиолюбительской литературе публикуются в основном описания устройств, созданных самодеятельными конструкторами. Редко кто из них специально ставит перед собой задачу разработать конструк­цию, предназначенную для повторения широким кругом радиолюби­телей. Ведь такой подход подразумевает в первую очередь исполь­зование элементной базы, доступной для любого радиолюбителя, где бы он ни проживал. А это, в свою очередь, означает необходи­мость ориентироваться на каталоги посылочной торговли, которая, увы, не балует конструкторов широким выбором диодов, транзисто­ров и других элементов.

Прежде всего необходимо заметить, что для успешной замены элементов конструкции нужно хорошо представлять принцип ее ра­боты, уметь оценивать предельные характеристики (токи, напря­жения и т. д.), которые определяют режимы работы различных узлов. В общем случае дать рекомендации по замене диодов и транзисто­ров практически невозможно. Здесь подойдет, пожалуй, лишь общее утверждение, что замена заведомо не ухудшит параметров устрой­ства, если заменяющий элемент имеет одновременно лучшие, чем оригинал, характеристики сразу по целому комплексу данных: по предельно допустимым токам и напряжениям, по предельно допусти­мой рассеиваемой мощности, по частотным и шумовым свойствам и т. д. Найти такую замену крайне трудно, да и обычно в этом нет необходимости. Дело в том, что, ориентируясь на свои возможности, автор конструкции порой использует, если так можно сказать, «слиш­ком хорошие» для данного применения элементы.

При замене диодов в большинстве случаев бывает достаточно оценить воздействующее на диод обратное напряжение (постоянное и/или импульсное), протекающий через него прямой ток (постоянный и/или импульсный), допустимый обратный ток («обратное сопротив­ление диода») и, наконец, максимальные частоты воздействующих на диод сигналов.

Поясним сказанное на примере одной из конструкций, описанной в этом сборнике (см. рис. 5 в статье А. Евсеева «На базе телефонных аппаратов»).

Источник питания +5 В этой конструкции должен отдавать в на­грузку ток не более 200 мА. Автор применил в выпрямителе диоды Д226Д (VD26 — VD29). Как их можно заменить? Прежде всего следует заметить, что на диоды выпрямителя, если он собран по мостовой схеме, воздействует обратное напряжение 1,5U0, где U0 — эффективное значение напряжения на обмотке III сетевого трансфор­матора Т1. Поскольку Uо~7 В, то здесь можно использовать любые диоды, имеющие максимально допустимое обратное напряжение не менее 10В и максимально допустимый прямой ток до 200 мА. Иными словами, кроме рекомендованных автором типов диодов (он, естественно, не мог назвать все возможные варианты) подойдут КД105 с любым буквенным индексом, КД106А и многие другие, блоки диодов КЦ402 — КЦ405 с любым буквенным индексом и т. д.

Диоды, шунтирующие обмотки реле (VD21 — VD25, VD38, VD39), предназначены для защиты транзисторов от пробоя из-за э. д. с. самоиндукции, возникающей при обесточивании обмотки реле. Они должны иметь максимально допустимое обратное напряжение не .менее 25 В (напряжение источника питания этой части конструкции). Что касается прямого тока, протекающего через диод, то его оценить трудно. Он определяется как параметрами собственно реле (индук­тивность его обмотки, ее сопротивление постоянному току), током через обмотку реле и прямым сопротивлением диода. Можно лишь заметить, что здесь лучше применять диоды, допускающие значитель­ный импульсный прямой ток (по крайней мере, десятки миллиампер). Как и в предыдущем случае, вариантов замены очень много. Не следует использовать только Д9Б — у него максимально допустимое обратное напряжение составляет всего 10В.

Как для диодов в источнике питания, так и для диодов, шунти­рующих обмотки реле, частотные свойства не являются существен­ными. Из этого, в частности, следует, что для шунтирования обмоток реле можно использовать «силовые» диоды серий Д7, Д226 и т. д.

Еще один пример из той же статьи (см. рис. 1). Здесь мы имеем однополупериодный выпрямитель, для которого обратное напряже­ние, воздействующее на диод, определяется по формуле 3U0. По­скольку Uo=10 B, то диод выпрямителя должен иметь максимально допустимое обратное напряжение не менее 30 В. Как и в предыду­щем случае, для выпрямителя подойдут многие типы диодов (потреб­ляемый ток небольшой — около десятка миллиампер). Однако и здесь нельзя использовать диоды Д2 и Д9 с индексом «Б» — у них, напомним, обратное напряжение не должно превышать 10В. Вполне возможно, что устройство будет работать и с этими диодами, по­скольку, как правило, элементы имеют определенный «запас проч­ности». Однако надежность конструкции в целом будет невысокой.

Такой параметр диода, как обратный ток, существенен лишь в тех случаях, когда диод должен надежно развязывать элементы устройства в «закрытом» состоянии. Примером может служить пи­ковый вольтметр (в последнее время все чаще используется в индика­торах уровня записи магнитофонов) — «обратное сопротивление» диода может существенно влиять на постоянную времени цепи разрядки.

Прямое падение напряжения на диоде важно в основном, когда он используется как элемент стабилизации низкого напряжения (0.5…2В). Как известно, для кремниевых диодов оно лежит обычно в пределах 0,5…1,0 В, а у германиевых составляет всего лишь доли вольта. В данном случае заменять кремниевые диоды на германиевые (удовлетворяющие по всем остальным параметрам), разумеется, нельзя.

В выпрямителях на величину прямого падения напряжения на диоде уменьшается выходное напряжение, поэтому замена кремние­вых диодов на германиевые вполне допустима. Более того, в опре­деленных ситуациях она может оказаться даже целесообразной. Так, стабилизаторы напряжения для надежной работы регулирующе­го транзистора требуют вполне определенной разности входных и выходных напряжений. Если используемый радиолюбителем транс­форматор при максимальном токе нагрузки обеспечивает ее на пре­деле, то несколько повысить надежность работы устройства (не перематывая трансформатор) можно именно заменой в выпрямителе кремниевых диодов на германиевые.

Подбор заменяющих транзисторов более сложен из-за большего числа параметров, по которым он производится. Но схема анализа возможных вариантов остается прежней. Начинают с оценки дей­ствующих в узлах устройства токов и напряжений. Максимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер транзистора должно быть больше, чем максимальное (с учетом переменной составляю­щей) напряжение, действующее на этом участке. Так, для транзисто­ров VT3 VT8, управляющих работой реле (см. рис. 5 в уже упо­минавшейся статье А. Евсеева), оно составляет примерно 25В — напряжение источника питания минус падение напряжения на откры­том транзисторе (обычно около 1В). По этой причине, в частности, нецелесообразно использовать в качестве VT7 транзисторы КТ203 с любым буквенным индексом. Дело в том, что у транзистора КТ203В максимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер всего 15 В, т. е. здесь можно применить только КТ203А или КТ203Б.

Для источника питания напряжением 4-25 В критичной но этому параметру будет замена транзистора VT10. В рабочем режиме на­пряжение коллектор-эмиттер невелико (примерно 10В), но при случайных замыканиях к этим выводам будет приложено полное напряжение выпрямителя (до 35В!). В результате транзистор, если у него максимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер ниже 35 В, может выйти из строя не из-за перегрева, а из-за пробоя. И опять замена КТ815Б, использованного автором, на КТ815 или КТ817 с любым буквенным индексом нецелесообразна. У транзисто­ров КТ815А и КТ817А этот параметр составляет всего 25 В, и с эти­ми транзисторами надежность устройства понизится. Правда, если избежать коротких замыканий (обычно это имеет место только а процессе налаживания устройства),, то подобная замена вполне оправдана.

В узлах, где имеется значительная переменная составляющая, ее необходимо учитывать при выборе транзистора. Примером могут служить предоконечные и двухтактные каскады усилителей звуковой частоты. Постоянное напряжение, приложенное между коллекторами и эмиттерами транзисторов в этих каскадах, составляет половину напряжения источника питания (при однополярном питании). Одна­ко здесь действует переменное напряжение с амплитудой, близкой к половине напряжения источника. Таким образом, реально напряже­ние коллектор-эмиттер в данном случае изменяется практически от нуля до полного напряжения источника питания. Естественно, что транзисторы в оконечном и предоконечном каскаде должны иметь соответствующее максимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер.

Оценив возможность замены на имеющийся у радиолюбителя транзистор по данному параметру, следует аналогичным образом проверить, проходит ли он по максимально допустимому току кол­лектора и по мощности, рассеиваемой на коллекторе.

Во многих случаях критичным может оказаться выбор транзисто­ра по статическому коэффициенту передачи тока. Так, в простей­шем стабилизаторе напряжения на транзисторе VT9 (см. опять же рис. 5 в статье А. Евсеева) потребляемый ток достигает, 200 мА. Ток в базовой цепи будет меньше (пропорционально статическому коэффициенту передачи тока регулирующего транзистора). В данном случае проблем с заменой не возникает, поскольку практически у всех современных транзисторов этот коэффициент не менее 30.

Это означает, что ток, потребляемый базовой цепью регулирующего транзистора, изменяется в пределах 0…7 мА. Такое изменение легко обеспечивается простейшим параметрическим стабилизатором на стабилитроне VD34. Однако при больших потребляемых токах или низкоомных нагрузках (в частности, в усилителях звуковой частоты) значение статического коэффициента передачи тока транзистора может быть уже критичным. В любом случае при замене следует оценить, обеспечивают ли предшествующие каскады необходимый ток в нагрузке (по постоянной и/или переменной составляющим) при минимально допустимом значении этого коэффициента.

И наконец, необходимо проверить, проходит ли заменяющий транзистор по частотным характеристикам. Здесь следует заметить, что в настоящее время даже в низкочастотных узлах широко при­меняют высокочастотные транзисторы (особенно в маломощных кас­кадах) — из-за их доступности. Поэтому порой вполне возможна замена и на транзисторы с более низкой граничной частотой, чем те, которые использовал автор конструкции.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты