Поскольку коэффициент сглаживания получился больше требуемого, то можем уменьшить емкость конденсатора Cg до 100 мкФ, т. е. поставить два конденсатора, а не три. При этом коэффициент сглаживания пульсаций получится равный 58,2, что по-прежнему удовлетворяет техническому заданию.

Схема рассчитанного фильтра приведена на рис. 3.3.

9. Определяем выходное сопротивление фильтра

= Ko,7?-f (1/2-6,28.50-100-10-е.50)2 328 Ом.

- П.

О-

ОмкФ Рис. 3.3. Схема транзистор-iOOO -jf ного фильтра, рассчитанно-

4-0- 1 . QJ го в примере 4.

10. Определяем КПД фильтра

\ = o/fB= 42/45,4 = 0,925.

Полезно сравнить рассчитанный транзисторный фильтр с обычным фильтром LC. Для этого необходимо рассчитать индуктивность такого фильтра. Для получения коэффициента сглаживания q, равного 58 при емкости конденсатора фильтра 100 мкФ, необходим дроссель с индуктивностью

г = 1 5Гн

0)2 С (2-6,28-50)?. 100-10-е

Нормализованный дроссель с близкой индуктивностью (Д162) имеет сопротивление обмотки, равное 22,4 Ом, н 1 = 1,3 Гн. Потери напряжения на дросселе фильтра будут равны: Лдр/о=22,4Х X 0,25=5,6 В, что больше падения напряжения на транзисторном фильтре. Помимо того, масса дросселя Д162 около килограмма, а масса транзистора П214 -несколько десятков граммов.

Пример 5. Рассчитать транзисторный фильтр.

Исходнце данные: напряжение на выходе фильтра Uo-i2 В; ток нагрузки может изменяться от /отах= 1 А до /omtn=0,5 А; £/о1твых=0,01 В; частота сети fc = 50 Гц. Предполагается применение мостовой схемы выпрямления (т=2), обеспечивающей k = =*0,05. Изменение напряжения питающей сети ±10%, amax=(imin = =0,1; температура окружающей среды ;окр=20°С.

1. Определяем наибольшее н наименьшее напряжения на выходе фильтра

Uomax = £/0 (1 +W) = 12 (1 + 0,1) = 13,2 В; Uomin = г/о (1 - amln) = 12 (1 - 0,1) = 10,8 В.

2. Находим минимальное значение входного напряжения o..min = ошп + катш + ошв. = 10.8 2 -f 0.64 = 13.44 В.

Принимаем <кэтш = 2 В.

Амплитуда пульсации на входе фильтра определяется из выражения

ОШвх К iOmin + КЭпЧпУ, t/oimBx = 0,05 (10,8 + 2) = 0,64 В.

3. Определяем номинальное н максимальное значение входного напряжения

t/oBx= t/oBxmw/(! - ) = 13.44/(1 -0,1) = 15 В; t/oBxm x = t/oBx{! +а) = 15(1 +0,1)= 16,5 В.

4. Определяем максимальные значения напряжения между коллектором и эмиттером, тока коллектора и мощность, рассеиваемую коллектором транзистора:

(/ =(/ -и =16,5-13,2 = 3,3 8;

Ктах = о = K = K3m ;.W =3,3.1 =3,3 Вт.

5. Выбираем транзистор П216В с параметрами:

кэ.а.-30В; /к = 7.5А; /вд = 0,5 мА; = 80°/Вт; t= 85°С; /iiie=0,5Om; 223 =

6. Определяем р = = = 0.82 Вт.

Транзистор П216 необходимо установить на радиатор, так как

Определяем поверхность обеих сторон теплоотвода

> Рк1{>. [пер max - окр (п,к + к,т)1} где Pj - мощность, рассеиваемая на коллекторе; kr - коэффициент

теплопроводности материала теплоотвода. Его величина колеблется от 0,5.10-3 до 2.10-3 Вт/(°С.см2).

Материалом теплоотвода служат литейные алюминиевые сплавы. У черненых матовых поверхностей kj больше на 15%, чем у нечерненых; Оперта!--максимально допустнмая температура нагрева коллекторного перехода; /окр - температура окружающей среды: °п,к - тепловое сопротивление переход - корпус; Дк,т - тепловое сопротивление корпус - теплоотвод:

/?к.т = 1 ° С/Вт; 5т = 3,3/{!-!0-Ч85 -20 -3,3(2+!)]} =74 см. -7. Определяем максимальный ток базы транзистора П216В

, iKm2 =-L.=,o,055 А.

Б max h 18

Так как максимальный ток базы больше 3-5 мА, в схему целесообразно включить второй транзистор.

8. Находим максимальный ток коллектора второго транзистора, который равен току базы первого

Wx = W = 0.055 А. Напряжение £/кэ2=г/Эпгал:=3,3 в.

Мощность Рк2=КЭ2 /к2тад;=3,3-0,055 = 0,182 Вт.

Выбираем второй транзистор ГТ-320В, у которого

!ктаг = 0Л5 А; С/ =1,7 В; = 9 В;

к.тах > нас лщаж

/К020=с = 10 йэ = 600 Ом; ft.g mtn =

Л =80; Р = 0,2Вт; / =90°С; 21Э max К пер max

/?т = 250 °С/Вт.

9. Определяем допустимую мощность, рассеиваемую ГгЗ

D дер max - окР max 90 0

K2ma.= 250 = 0,28 Вт.

Транзистор ГТ-320В не требует радиатора.

10. Определяем максимальный ток базы второго транзистора

0,055

Шах = KimaJhiaimin = 40 = 37 мА.

Так как Iвгтах > составной транзистор входят только два транзистора (П216В и ГТ-320В).

П. Для получения необходимого тока смещения применяем схему делителя напряжения (см. рис. 2.15, а).

Для того чтобы изменение тока базы практически не влияло на распределение напряжения между сопротивлениями делителя R\ и Ri, ток делителя берем в 5 раз больше максимального тока базы

д = % ах = 5-1,37.10-з = 7мА.

12. Определяем сопротивление делителя

д = £/овх д= 15/(7-!0-8)=2!50 Ом.

13. Определяем соотношение плеч делителя

п = RJ{R-, + = + i/B3.c)/i0Bx = (12 + 0,42)/15 = 0,83. Здесь £/бэ,с~ напряжение база-эмиттер составного транзистора: иБэ,с= иыЛ- иъ9.( гБ! Б2- напряжения база-эмиттер транзисторов П216В и ГТ-320 B:£/5i 0,2-;-0,3 В,(/б2=0,15н-0,2 В-нз справочника по транзисторам):

БЭ, с=0.25-f 0,17 = 0,42 В.

14. Определяем сопротивления плеч делителя

R = nRji = 0,83-2150 = 1770 Ом; 1=д(1- ) = 2150(1 -0,83) = 380 Ом.