Для стабильной передачи сигнала без искажений используйте биполярные транзисторы с запасом по напряжению не менее 30%. Например, пары 2SC5200/2SA1943 или MJL4281A/MJL4302A выдерживают токи до 15 А и рассеивают до 150 Вт. Схема с общим эмиттером даёт коэффициент усиления 20-50, но требует точного подбора резисторов в базовой цепи.
Тепловые потери снижаются при КПД 60-70%, если смещение выставить на 10% выше порога отсечки. Для класса AB оптимален ток покоя 30-50 мА – это уменьшает переходные искажения на высоких частотах. Медные радиаторы толщиной от 3 мм с принудительным обдувом отводят до 100 Вт/°C.
Развязку по питанию обеспечивают керамические конденсаторы 0.1 мкФ параллельно с электролитами 470-2200 мкФ. Индуктивность дорожек не должна превышать 10 нГн на сантиметр – для этого сокращайте пути прохождения тока и применяйте широкие проводники.
Как подобрать транзисторы для финального блока
Выбирайте биполярные или полевые транзисторы с запасом по мощности минимум на 30% выше расчетной. Для усилителя на 50 Вт подойдут модели, рассчитанные на 70–100 Вт. Например, 2SC5200 (NPN) и 2SA1943 (PNP) в паре выдерживают до 150 Вт.
Ключевые параметры
Напряжение коллектор-эмиттер (VCEO): Должно превышать напряжение питания в 1,5 раза. Для блока на ±35 В берите транзисторы с VCEO от 80 В.
Ток коллектора (IC): Минимум 5–7 А для усилителей средней мощности. У MJL4281A этот показатель достигает 15 А.
Коэффициент усиления (hFE): От 50 на высокой мощности. Полевые транзисторы (IRFP240/IRFP9240) предпочтительнее при низком уровне искажений.
Дополнительные критерии
Проверяйте частотную характеристику: граничная частота (fT) – не менее 30 МГц. Корпус TO-247 лучше отводит тепло, чем TO-220. Для снижения теплового сопротивления используйте слюдяные прокладки и термопасту.
Сопоставляйте параметры комплементарных пар. Разброс hFE не должен превышать 10%.
Схемы защиты от перегрева и перегрузки
Термокомпенсация через диоды: Включите последовательно два кремниевых диода (1N4148) между базой и эмиттером выходного транзистора. При нагреве падение напряжения на диодах снижается, уменьшая ток покоя и предотвращая тепловой разгон.
Терморезистор в цепи смещения: Установите NTC-резистор (10 кОм при 25°C) рядом с силовыми элементами. При нагреве сопротивление падает, снижая напряжение смещения на 2-3 мВ/°C.
Токовая защита на датчиках: Монтируйте резисторы 0.1-0.5 Ом (5W) в эмиттерных цепях. При превышении тока 5А падение напряжения активирует ключ на BD139, шунтирующий входной сигнал.
Схема SOA-защиты: Используйте компаратор LM311 с делителем на выходе. Настройте порог срабатывания по формуле: Vref = Ipeak × Rsense × 1.5, где Rsense – сопротивление датчика тока.
Динамическое ограничение: Примените цепь из стабилитрона (12V) и диода 1N4007 параллельно входу. При перегрузке сигнал ограничивается до ±12.7V, защищая выходные транзисторы 2SC5200/2SA1943.
Охлаждение: Для радиатора рассчитывайте площадь по формуле: S(cm²) = 50 × Pmax / ΔT, где ΔT – перепад температур (не более 60°C). Используйте термопасту с проводимостью от 3 W/mK.
