О замене диодов и транзисторов

[Admin]

О замене диодов и транзисторов

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 иа 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 я 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 возможноств, автор конструкции порой использует, если так можно сказать, «слишком хорошее» 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 ва 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 на- -грузку ток ие более 200 мА. Автор применил в выпрямителе диоды Д226Д XVD26—VD29). Как их можно заменить? Прежде всего следует заметить, что на диоды выпрямителя, если он собран по мостовой схеме, воздействует обратное напряжение 1,51/», где Up— эффективное значение вапряжеиия на обмотке III сетевого трансформатора 77. Поскольку ив**>7 В. то здесь можно использовать любые диоды, имеющие максимально допустимое обратное напряжение не меиее 10 В 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 (V£)2/ — 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 дасается 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 10 В.

Как для'диодов в источнике питания, так и дли 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.

Еше один пример из той же статьи (см. рис. 1). Здесь мы имеем одиополупериодный выпрямитель, для которого обратное напряжение, воздействующее на днод, определяется по формуле 3U0. Поскольку (Д,= 10В, то днод выпрямителя должен иметь максимально допустимое обратное напряжение не менее ЗОВ. 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-10 В. 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 чаше используется в индикаторах уровня записи магнитофонов) — «обратное сопротивление'» диода может существенно влиять на постоянную времени цепи разрядки.

Прямое, падение изпряжеиия иа диоде важно в основном, когда ои используется как элемент стабилизации низкого напряжения (0.5...2 В). Как известно, для кремниевых диодов оно лежит обычно в пределах 0,5...1,0В, 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 аамена 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 й выходных напряжений. Если используемый радиолюбителем трансформатор при максимальном токе нагрузки обеспечивает ее на пределе, то несколько повысить надежность работы устройства (не перематывай 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 ХТЗ — XT8, управляющих работой реле (см. рнс. 5 в уже упоминавшейся статье А. Евсеева), оно составляет примерно 25 В — напряжение источника питания минус падение напряжения на открытом транзисторе (обычно около 1 В). 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 илн КТ203Б.

Для источника питания напряжением +25 В критичной но этому параметру будет замена транзистора XT10. В рабочем режиме напряжение коллектор-эмиттер невелико (примерно 10 В), но прв случайных замыканиях к этим выводам будет приложено полное напряжение выпрямителя (до 35 В!). 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 илн 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 в 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 н двухтактные каскады усилителей авуковой частоты. Постоянное напряжение, приложенное между коллекторами и эмиттерами транзисторов в этих кискадах, 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-эмнттер в данном случае изменяется практически от нуля до полного напряжения источника питания. Естественно, что транзисторы в оконечном п предокопечиом 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 цепв 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 ннзкоомных 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 п/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 нх доступности. Поэтому порой вполне возможна замена я на транзисторы с более низкой граничной частотой, чем те, которые использовал автор конструкции.