Рассчитать мощность источника питания и максимальную мощность PК ДОП транзистора однотактного трансформаторного каскада усиления

Рассчитать мощность источника питания и максимальную мощность PК ДОП транзистора однотактного трансформаторного каскада усиления мощности (рис. 1), если PН max=0,5 Вт. Рисунок 1 – Схема однотактного трансформаторного каскада усиления мощности

Усилитель мощности – усилительный каскад, предназначенный для передачи в нагрузку заданной либо максимально возможной мощности при максимально возможном КПД и минимальных нелинейных искажениях, а также для гальванической развязки каскадов.
Выходная мощность каскада – мощность переменного тока PК ДОП, поступающая от каскада в первичную обмотку трансформатора, и мощность, передаваемая во вторичную цепь трансформатора (отдаваемая в нагрузку PН max), связаны соотношением:
PН max=PК ДОП*ηТР
ηТР – КПД трансформатора .
В зависимости от передаваемой мощности
ηТР=0,7÷0,95
Принимаем:
ηТР=0,85
Тогда:
PК ДОП=PН maxηТР=0,50,85=0,588
PК ДОП=0,588 Вт
Выбор транзистора производится по величине его допустимой мощности рассеяния на коллекторе.
Выбираем транзистор «ГТ404А» с основными характеристиками:
структура – n-p-n;
максимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер
UКЭ ДОП=25 В
максимально допустимый постоянный ток коллектора:
IК ДОП=0,5 А
максимально допустимая постоянная рассеиваемая мощность коллектора без теплоотвода:
PК ДОП=0,6 Вт
статический коэффициент передачи тока биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером:
h21 Э=30÷80
Следующим условием выбора является соотношение напряжения между электродами и напряжением питания каскада:
UК ДОП≥2*EK
Отсюда:
EK ≈UК ДОП2≈252≈12,5
Принимаем напряжение питания каскада:
EK =12 В
Для полного использования транзистора по мощности выбираем точку покоя с UКЭ П=EK =12 В, при этом:
IK П =PК ДОПUКЭ П=0,612=0,05
IK П =0,05 А=50 мА
Амплитуды переменных составляющих тока и напряжения во избежание искажений должны быть равны:
IK m ≤IK П =0,05 А
UKЭ m ≤UКЭ П=12 В
Примем:
IK m =0,05 А
UKЭ m =12 В
Приведенное сопротивление нагрузки:
RН'=UKЭ m IK m =120,05=240
RН'=240 Ом
Из соотношения:
PН max=IK m2*RН2
RН=2*PН maxIK m2=2*0,50,052 =10,0025 =400
RН=400 Ом

.
В зависимости от передаваемой мощности
ηТР=0,7÷0,95
Принимаем:
ηТР=0,85
Тогда:
PК ДОП=PН maxηТР=0,50,85=0,588
PК ДОП=0,588 Вт
Выбор транзистора производится по величине его допустимой мощности рассеяния на коллекторе.
Выбираем транзистор «ГТ404А» с основными характеристиками:
структура – n-p-n;
максимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер
UКЭ ДОП=25 В
максимально допустимый постоянный ток коллектора:
IК ДОП=0,5 А
максимально допустимая постоянная рассеиваемая мощность коллектора без теплоотвода:
PК ДОП=0,6 Вт
статический коэффициент передачи тока биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером:
h21 Э=30÷80
Следующим условием выбора является соотношение напряжения между электродами и напряжением питания каскада:
UК ДОП≥2*EK
Отсюда:
EK ≈UК ДОП2≈252≈12,5
Принимаем напряжение питания каскада:
EK =12 В
Для полного использования транзистора по мощности выбираем точку покоя с UКЭ П=EK =12 В, при этом:
IK П =PК ДОПUКЭ П=0,612=0,05
IK П =0,05 А=50 мА
Амплитуды переменных составляющих тока и напряжения во избежание искажений должны быть равны:
IK m ≤IK П =0,05 А
UKЭ m ≤UКЭ П=12 В
Примем:
IK m =0,05 А
UKЭ m =12 В
Приведенное сопротивление нагрузки:
RН'=UKЭ m IK m =120,05=240
RН'=240 Ом
Из соотношения:
PН max=IK m2*RН2
RН=2*PН maxIK m2=2*0,50,052 =10,0025 =400
RН=400 Ом