电视机用晶体管的选择(续)

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3)输出特性(U\(_{C}\)-IC)的线性要好(即输出特性曲线之间的间隔要比较均匀)。这样可以保证放大器对各种电平的信号都能均匀地放大,以便获得较高的灰度等级。

4)P\(_{CM}\)要满足功耗要求。视放输出管的负载电阻一般为6KΩ左右,要获得80VPP的输出电压,输出管的集电极电流就得达到7mA左右。因此,输出管的功耗是很大的。假定视放管的工作电压为50V,这时视放管的功耗P\(_{CO}\)=UCE·I\(_{C}\)=50×7=350(mW)。由此可见,不能选用功耗在500mW以下的晶体管来承担视放输出管,必须选用PCM≥700mW的高频、高反压、中功率晶体管才行。

根据上述要求,常用的视放输出管有3DG27C~E、3DG83B~E、3DA87B~E、3DA93A~D等。其主要性能见表5。

图1
图1 🔍原图 (906×506)

6.其它高频小功率管的选择:

a.高频振荡晶体管的选择:

在十二个频道的电视机中,本机振荡频率范围为84~250MHz,为使晶体管在这个频率范围内保持稳定的振荡,对振荡管的主要要求是:

1)特征频率f\(_{T}\)≥500MHz,以保证晶体管在高频段工作时,不致因为振荡频率太高,使β值随频率的增高而减小,造成电路不易起振。

2)电流放大系数β不宜选得太大。因为β值太大,固然可使振荡器容易起振,但也往往带来振荡不稳定的后果,一般要求β值在20~100就可以了。

由于作振荡用的晶体管既没有噪声系数N\(_{F}\)的要求,也没有正向AGC特性的要求,所以,凡是fT≥500MHz的高频小功率管,其N\(_{F}\)及正向AGC特性不合要求的晶体管,均可选用。

b.混频用晶体管的选择:

经过混频之后的信号,已经是中频(37MHz)成份了,实际上混频器就是图象中频放大电路的第一级。因此,对混频管的要求与对图象中放管的要求是一致的,即一定的功率增益K\(_{P}\)、较小的噪声系数NF,以便提高整机的信噪比。其他参数可以不作重点考虑。

常用的混频管有3DG30C、2G210B、3DG79A、3DG80A、3DG84C、3DG56A等。

c.其它通用高频小功率管的选择:

在电视机中,还有一些通用的高频小功率管,例如预视放管、伴音中放管、场同步放大管、AGC放大管、行同步分相管,以及代替低频管作伴音低频放大管和稳压电源中的误差取样管等。对这些晶体管没有特殊要求,可以从已经定型而大量生产的高频小功率管中任意挑选。

常用的有3DG4、3DG6、3DG8等。

三、中、大功率晶体管的选择

在晶体管电视机中,中、大功率管主要用于行输出、行推动、场输出、电源调整及伴音输出五部分。由于电视机尺寸大小不同,中、大功率管的工作状态也各异,对晶体管的功耗大小、耐压高低,要求也各不相同。所以,应根据不同的用途合理选择晶体管。

1.行输出管的选择:

电视机的行扫描输出电路是整机的关键部分,它的作用是给偏转线圈提供线性良好的锯齿波扫描电流,同时通过行输出变压器提供显象管的阳极高压(8~16KV)、聚焦极电压、加速极电压等。它工作在高频、高压、大电流的条件下。因此,它工作的稳定性与可靠性对整机的性能影响极大,而行输出管是最关键的器件之一。其主要要求是:

1)反向耐压BV\(_{CBO}\)要高。由于行输出管的负载是感性负载(即行偏转线圈及行输出变压器的初级绕组),而且是工作在开关状态,所以,在行扫描逆程期间出现的逆程反峰电压UCP,可达行输出管集电极供电电压的7~10倍,即U\(_{CP}\)≈( 7~10)EC。又因为在逆程期间,行输出管的eb结是反向截止的,而基极是通过行推动变压器的次级接地,如图4所示。这就是说,扫描逆程的反峰高压U\(_{CP}\)是加在行输出管的集电极—基极之间的。所以,只要BVCBO≥U\(_{CP}\),就可以保证行输出管的正常工作。

图2
图2 🔍原图 (386×281)

几种电视机行输出管集电极供电电压E\(_{C}\)与行输出管对应的耐压BVCBO如表6所示。

图3
图3 🔍原图 (916×506)

2)下降时间t\(_{f}\)要小,以便减小截止损耗,提高行输出管的热稳定性。下降时间tf表示晶体管注入电流i\(_{b}\)减小到零时,集电极电流ic由最大值的90%减少到10%的时间。对于行输出管,要求t\(_{f}\)越小越好,这是因为行输出管在扫描正程结束时的ic最大,当行输出管的基极电压由正变负时(即晶体管由导通到截止),i\(_{CM}\)要经过一段时间tf才能释放完。这时由于集电极电压立刻上升,所以,行输出管消耗的功率(截止损耗)P\(_{CO}\)就最大。根据理论计算可知,行输出管的截止损耗PCO与下降时间t\(_{f}\)的平方成正比。如果tf减小一半,则截止损耗可以减小到原来的14,例如t\(_{f}\)=2μS时的截止损耗PCO=2W,那么当t\(_{f}\)减小为1μS时,PCO就只有0.5W了。因此,要减小这种截止损耗,就应该选择t\(_{f}\)小的行输出管。一般要求tf≤1μS,或者f\(_{T}\)≥1MHz(因为tf与f\(_{T}\)成反比)。

3)饱和压降V\(_{CES}\)要小。由于行输出管在饱和导通时,其集电极电流可达几个安培,为了减小导通时的功率损耗,提高热稳定性,并保证行扫描电流有较好的线性,要求VCES越小越好。

4)电流放大系数h\(_{FE}\)要大。这样可以减小行推动级的推动功率。当不易得到hFE较大的行输出管时,最好的办法是与行推动管搭配使用。

常用的行输出管有3DD12A-E、3DD15B~F、3DD301C~D、 3DA58A~I、3DD13A~G、3DD104A~E等。其主要性能见表7。

图4
图4 🔍原图 (896×656)

2.行推动晶体管的选择:

行推动级是工作在开关状态下的脉冲功率放大器。由于行输出管的工作电流很大,需要较大的脉冲功率来推动,所以要求行推动管提供足够的脉冲电流,使行输出管能很好地导通或截止。因此,要求行推动管具有较大的电流放大系数,并能承受较大的耗散功率。

国产电视机采用的是反极性推动,即行输出管导通时,行推动管是截止的,它们之间是交替工作的。在截止、导通交替的瞬间,在行推动管的集电极上也会出现2~3倍于电源电压的脉冲电压。因此,行推动管的耐压BV\(_{CEO}\)≥( 2~3)EC。

应该指出的是,对行推动管的选用,最好是结合输出管一起考虑。当行输出管的β较大时,行推动管的β就可小一些。相反,行推动管的β就要选大一些。这样综合考虑、搭配使用,对于业余爱好者不易得到β值大的行输出管的情况来说,是有实际意义的。

常用的行推动管有3DG12(23厘米、31厘米电视机用),也可用3DK4、3DK9代替;3DA87、FA433(40厘米、47厘米电视机用)。

3.场输出级晶体管的选择:

晶体管电视机的场输出电路有单管扼流圈输出电路和单端互补推换电路(0TL电路)两种。前者相当于一个甲类锯齿波低频功率放大器,后者相当于一个乙类推挽低频功率放大器。它的作用主要是供给偏转线圈幅度较大、线性良好的锯齿波电流。因此,对场输出管的要求是:

1)要有较大的耗散功率P\(_{CM}\)。场输出省正常工作时的锯齿波电流幅度很大,可达几百毫安。为使晶体管安全、可靠的工作,首先要选择功率较大的晶体管。不同尺寸电视机的单管场输出级和OTL场输出级对晶体管PCM的具体要求,如表8所示。

图5
图5 🔍原图 (906×416)

2)要有较高的反向耐压BV\(_{CEO}\)。单管扼流圈场输出管工作时,加到晶体管集电极上的电压为直流电源电压和锯齿波脉冲电压之和。在扫描的逆程,此脉冲电压幅度可达电源电压EC的4~5倍。为了防止逆程脉冲电压损坏晶体管,所以,选择场输出管时,耐压BV\(_{CEO}\)至少应等于(4~5)EC。

对于OTL输出电路来说,由于它的负载阻抗较低,逆程反峰电压较小,所以输出管的耐压BV\(_{CEO}\)一般只要比电源电压高一倍就可使用。

几种不同电源电压E\(_{C}\)与单管场输出和OTL场输出管耐压的对应关系,如表9所示。

图6
图6 🔍原图 (895×431)

3)要有较好的U\(_{C}\)—IC输出特性,以便获得线性较好的锯齿波电流,减小波形失真。

4)要有较大的电流放大系数h\(_{FE}\),这样在小电流注入时,也能得到线性较好的锯齿波电流,有利于减轻推动级的负担,防止场卷边。

常用的场输出管有3DD100A~E、DD01A~F、DD02A~F、3DD302A~C、FA433A~C等,其主要性能见表10。

图7
图7 🔍原图 (894×561)

4.电源调整管的选择:

在全晶体管电视机中,整机的全部负载电流都要流过电源调整管。为使调整管安全可靠的工作,要求它能承受较大的功耗,并要有较好的散热性能及较高的稳定性。

1)最大耗散功率P\(_{CM}\)应满足设计要求。由于电视机的正常工作电流较大,如23厘米、31厘米电视机采用12V电源,其电流为1~1.2A,最大可达1.5A;40厘米、47厘米电视机采用100V电源,其电流为250mA,最大可达300mA。这样大的电流流过调整管,使晶体管的功耗较大,约为10~15W。所以,应当选择功耗较大的晶体管作调整管。一般23厘米、31厘米电视机应选用PCM≥30W的;40厘米、47厘米电视机应选用P\(_{CM}\)≥50W的。

2)热阻R\(_{T}\)要小。由于调整管消耗功率较大,发热较严重,为提高晶体管的散热性能,除采用加大散热器面积来解决散热问题外,要求晶体管本身的热阻越小越好。RT越小,说明晶体管工作时所产生的热量向外散发的能力越好,这样晶体管就能承受更大的功耗。

3)反向耐压BV\(_{CEO}\)要满足要求。由于电视机所用电源电压不同,所以,对调整管的耐压要求也不同。一般要求晶体管的耐压BVCEO应大于电源电压的一倍,即用12V电源电压时,BV\(_{CEO}\)应大于25V;用100V电源电压时,BVCEO应大于200V。

此外,还要求有较大的h\(_{FE}\)和较小的VCES。较大的h\(_{FE}\),可使较小的注入电流就能得到较好的调整作用;较小的VCES,可使晶体管的损耗减小,以利于工作的稳定。通常锗功率管的V\(_{CES}\)较小,更适合低压电源作调整管。

常用的电源调整管可选用上述各种行输出管系列中的低档品,如3DD12A、3DD15A、3DD13A、3DA58A、3DD104A等。各种低频大功率管,只要功耗P\(_{CM}\)、耐压BVCEO符合要求均可选用。

5、伴音输出管的选择:

电视机伴音输出级有单管输出级和OTL输出级两种。对功率放大器的主要技术要求是,在允许的非线性失真范围之内,向负载输出符合要求的功率。但是,晶体管所能输出的最大功率是受到最大集电极耗散功率、最高集电极反向击穿电压、最大集电极电流和最高结温的限制的。因此,晶体管工作时,不能超过这些极限要求,否则就会损坏或不能正常工作。

大屏幕(40厘米、47厘米)电视机所用的电源电压较高(100V),容易实现输出功率P\(_{O}\)的要求,一般采用单管甲类功率放大器。在理想情况下,一只晶体管所能输出的最大功率PO,最多是它的最大耗散功率P\(_{CM}\)的一半,即PO≤12P\(_{CM}\)。如果考虑到晶体管实际工作时,所产生热量的影响、所承受的过载能力以及非线性失真的限制等,一只晶体管所能输出的最大功率,就只能是它的PCM的三分之一了。就是说,要求甲类功率放大器输出功率为P\(_{O}\)时,则所选用的晶体管的PCM应大于P\(_{O}\)的三倍。

对于采用低电源电压(12V)供电的23厘米和31厘米电视机来说,为了获得较大的输出功率,减小非线性失真及改善频率响应,往往采用OTL输出电路。因此,需要两只性能相同、极性相反(即PNP型和NPN型)的晶体管作乙类OTL伴音功率输出,此时,输出功率P\(_{O}\)可达一只晶体管PCM的5倍,即P\(_{O}\)≥5PCM。但这只是单纯从功率的角度来考虑的。实际上,在输出这样大功率的情况下,晶体管的非线性失真及其温升都相当严重。在满足非线性失真和允许温升的前提下,两只晶体管作OTL功率放大器时的最大输出功率P\(_{O}\)等于电源电压EC和集电极最大工作电流I\(_{CM}\)乘积的一半,即PO=\(\frac{1}{2}\)E\(_{C}\)ICM。

作伴音输出管的反向耐压BV\(_{CEO}\),只要等于电源电压EC的2倍,就可满足使用要求。

应该指出,作OTL输出用的晶体管(NPN和PNP型),为了获得失真较小的输出波形,要求所选择的晶体管的性能(h\(_{FE}\)、VCES、I\(_{CEO}\))应该基本相同,所以,最好是选用材料相同、极性相反、性能相近的晶体管。或者选用材料相同(同是硅或锗材料)、极性相同(同是NPN或是PNP型)的晶体管,作复合联接使用,这样更容易实现性能对称的要求。

四、整流二极管和特殊二极管的选择

电视机中除了晶体三极管外,还有一部分与普通二极管有许多不同之处的整流二极管和特殊二极管。因此,合理选择和正确使用这些二极管,对于提高电视机质量同样是重要的。

1.升压二极管的选择:

为了提高行输出管的集电极电源电压,减小行输出级的损耗,提高电路效率,23或31厘米电视机的行扫描电路,采用升压二极管,把加在行输出管集电极上的电压从12V提高到24~27V。由于升压二极管是在高频、高压、大电流的条件下工作的,所以对升压二极管也就提出了相应的要求:

1)反向耐压V\(_{R}\)要高。升压二极管工作时也要受到反峰电压的作用,因此,对于23厘米电视机来说,一般要求耐压应大于120V;对于31厘米电视机来说,一般要求耐压应大于150V。

2)最大正向脉冲电流I\(_{FMP}\)要大。升压二极管是在逆程结束、正程开始的瞬间导通的,由于升压充电回路对于行频(15625Hz)来说,内阻是很小的,所以,充电的峰值电流很大,可达几安培。这就要求选择能承受较大正向脉冲电流的二极管,一般要求IFMP≥5A。

3)正向压降V\(_{F}\)要小。升压二极管的充电电流很大,为防止二极管在大电流下降压过多,以利于电压的提升,同时也避免二极管在大电流时因功耗过大而发热,保证行输出级工作的稳定,要求选择VF尽可能小的二极管。

常用的升压二极管有2AN1和2CN1A。其主要性能如表11所示。

图8
图8 🔍原图 (594×317)

2.阻尼二极管的选择:

阻尼二极管工作在开关状态,其作用是阻尼逆程振荡,并同时在偏转线圈中形成正程扫描的锯齿波电流。它的工作状态与行输出管基本相同,即高频、高压、大电流。因此,对它的耐压、所能承受的最大正向脉冲电流及开关时间等的要求与行输出管是一致的,具体要求是:

1)反向耐压V\(_{R}\)要高。阻尼二极管要承受与行输出管基本相同的扫描逆程反峰高压。几种不同尺寸的电视机对阻尼二极管的反向耐压的要求见表12。

图9
图9 🔍原图 (575×392)

2)最大正向脉冲电流I\(_{FMP}\)要大。阻尼二极管是在扫描逆程结束的瞬间,逆程振荡电压使它导通的。所以,最大正向脉冲电流IFMP与行输出管的I\(_{CM}\)基本相同。一般23、31厘米电视机要求IFMP≥3A;40、47厘米电视机工作电压较高,要求I\(_{FMP}\)≥1A。

3)反向恢复时间t\(_{rr}\)要小。为使阻尼二极管能很好的阻尼逆程振荡,并在偏转线圈中形成正程扫描的锯齿波电流,要求trr越小越好。这样可以减小泄放时间,使逆程期间在偏转线圈中存储的能量通过阻尼管很快泄放掉,这对防止高频火花及垂直黑线干扰图象有利。一般要求t\(_{rr}\)≤2μS。

常用的阻尼二极管有2AN2、2CN1、2CN1A~C、2CN2等。其主要性能如表13所示。

图10
图10 🔍原图 (891×465)

3.高频高压硅堆的选择:

电视机中显象管的阳极高压,是用行逆程反峰高压升压整流之后得到的。由于硅堆工作在高频高压的条件下,为了减小硅堆的损耗,保证硅堆的可靠性,因此,对硅堆的耐压及频率特性都有较高的要求。

1)反向耐压V\(_{R}\)要满足输出高压的要求。高频硅堆工作时所承受的反向电压报高,一般为8~16KV。考虑到硅堆温升以后,反向耐压会有所降低,因此,要求硅堆的反向耐压要大于显象管阳极高压,不同尺寸的电视机,对高压硅堆反向耐压的要求如表14所示。

图11
图11 🔍原图 (887×401)

2)反向恢复时间t\(_{rr}\)及反向漏电流要小。在硅堆从导通到截止的过程中,如果硅堆中贮存的电荷不能立刻泄放掉,这就相当于在这段短时间内,硅堆中尚有一个反向电流。又因硅堆二端的反向电压很高(8~16KV),所以,这时消耗的功率很大,这样硅堆的温度将会升高,反过来又会使反向电流进一步增加并使反向耐压降低。为防止恶性循环造成损失,就要选择trr小(或频率高)的高频高压硅堆,一般要求t\(_{rr}\)≤1.2μS。

此外,为减小硅堆损耗、减轻硅堆发热,还要求漏电流越小越好,并且不应随温度的升高而增加,以保证电视机工作的稳定性。

图12
图12 🔍原图 (901×478)

常用的高额高压硅堆有:2CLG12~20、2DGL3HL、2CLG5H~K、2DGL15/0.005~2DGL50/0.005等,其主要性能如表15所示。(蔡仁明 安永成)