Witam:) Rozwiązujemy główne przyczyny palenia tranzystorów mocy we wzmacniaczach dużej mocy. Otóż pytania są następujące:
-Jakimi głównymi czynnikami powoduje palenie tranzystorów mocy??
-Czego nie należy robić i na co należy zwrócić uwagę?
-Jakie są przyczyny najczęstszego palenia tranzystorów?
-Jak unikać uszkodzeń wzmacniacza?
Czekam na wasze opinie i doświadczenia ze wzmacniaczami na tranzystorach dużej mocy:)
Tranzystor to takie bydle że jak się przegrzeje to potrafi przejść w stan nasycenia-zachowuje się podobnie jak tyrystor bo jest otwarty do czasu wyłączenia zasilania. Niestety w ukladzie przeciwsobnym jeden otwarty tranzystor w momencie gdy drygi akurat jest wysterowywany to już zwarcie szyn zasilania - co pierwsze padnie -tranzystory czy bezpieczniki...
Pierwsza i jedyna rada - grać poniżej maksa a nie trochę ponad.
Co jeszcze - niewłaściwa konstrukcja, doprowadzenia sygnałów i wzmacniacz wzbudza się na częstotliwościach ponad akustycznych. Nie słychać a tranzystory końcowe się grzeją... co dalej patrz wyżej
Tranzystory palą się głównie z powodu przegrzania. Dla tranzystorów bipolarnych pojawia się zjawisko drugiego przebicia - na elemencie odkłada się duży spadek napięcia i płynie przez niego na domiar złego duży prąd . We wzmacniaczach mocy tranzystory muszą pracować z dużymi prądami i napięciami a wiąże się to z wydzielaniem mocy w postaci ciepła, więc nietrudno je przegrzać, jeśli chłodzenie nie zostało dobrane do potrzeb lub sam układ stopnia mocy jest zbyt ubogi w stosunku do oczekiwań (za mało tranzystorów mocy). Czasami dla zaoszczędzenia lub niewiedzy/braku doświadczenia nie daje się układów zabezpieczeń nadprądowych/zwarciowych, termicznych, które mogą uratować czasami dość kosztowne elementy. Błędy w montażu, uszkodzone elementy czy błędne postępowanie podczas uruchomiania może doprowadzić do uszkodzeń.
Awaria układów sterujących też może spowodować błędne działanie (jednoczesne przewodzenie obu tranzystorów).
Jeszcze taki przypadek ekstremalny. Podanie na wejście sygnału o amplitudzie o wiele za dużej, który spowoduje przebicie tranzystorów od wejścia aż do wyjścia, ewentualnie inne nieoczekiwane zjawiska. Takie coś miało miejsce, gdy brat mój w przypływie natchnienia wsadził przewód sygnałowy (podłączony do wejścia) do gniazdka (wówczas jeszcze) 220V. Upaliły się dwa tranzystory na wejściu i kilka w końcówce mocy.
Wbrew pozorom nie jest to wcale tak nieprawdopodobne, bo o ile większość posiadaczy wzmacniaczy nie będzie próbowała powtarzać tego wyczynu, to już dość wielu z nich nie posiada uziemienia w gniazdkach, albo ich urządzenia podłączone są nieprawidłowo. Na przykłąd taki komputer podłączony bez uziemienia, na obudowie, a zatem i na przewodzie ochronnym kabla zasilającego i być może też na przewodzie i bolcach przedłużacza z uziemieniem podłączonym do gniazdka bez uziemienia względem ziemii będzie panowało napięcie rzędu ~115V (połowa napięcia sieci), a to dzięki filtrowi w zasilaczu.
No i teraz do kompletu - wzmacniacz, tym razem już uziemiony i trzęsąca się ręka trafiająca wtyczką zamiast w gniazdo, to w obudowę komputera.
Może to też zadziałać "w drugą stronę", przez przypadkowe dotknięcie takiego elementu przewodem głośnikowym.
Wzmacniacze na tranzystorach bipolarnych są strasznie wrażliwe na przegrzanie (wspomniany efekt wtórnego przebicia), we wzmacniaczach z tranzystorami MOSFET efekt ten nie występuje, co nie znaczy że nie da się ich spalić ;].
Wzmacniacz moze wzbudzić się z powodu podłączenia głośników o zbyt małej impedancji. Nawet w układzie z zabezpieczeniem przeciwzwarciowym tranzystory będą się grzały i mogą się przegrzać.
Jeszcze jedno z którym się wielokrotnie spotykałem - ignorancja użytkowników, czyli stosowanie drutu fi 2mm zamiast bezpiecznika na wyjściu.
Jak uniknąć uszkodzenia?
- Zabezpieczenia nadprądowe na wyjściach (osobno na gałąź dodatnią i ujemną)
- Zabezpieczenie termiczne, ostatecznie odpowiedni radiator (nadmiarowy).
- Zabezpieczenie wejścia (np. szeregowy rezystor a za nim diody zenera)
- Prawidłowe prowadzenie szyn zasilania, pomaga uniknąć wzbudzenia.
- Robienie wszystkiego z zapasem, przy jednostkowej produkcji nie powinno aż tak bardzo po kieszeni uderzyć.
Czy do takich wzmacniaczy można zastosować soft star do szyn ujemnego napięcia i dodatniego?? Idea była by następująca po włączeniu wzmacniacza poprzez rezystory o odpowiedniej mocy były by włączone szeregowo w + i - szynę zasilania, po czym po paru sekundach zostały by zwarte przekaźnikiem. Czy taka idea jest słuszna?
Pytanie do shg -W jaki sposób najlepiej zabezpieczyć wejście wzmacniacza? Czy tylko wystarczy połączyć szeregowo rezystor do kanałów L i P? Czy prawidłowo by było startować wzmachor ze słabym sygnałem audio podanym na wejścia wzmacniacza?
Może i producentów na rynku wielu, ale posługują się tymi samymi parametrami dla określonego rodzaju elementu. Tranzystory w stopniu wyjściowym muszą dostarczyć odpowiednią ilość energii do głośnika i wytrzymać warunki swojej pracy, które są dość paskudne zwłaszcza przy wzmacniaczach dużej mocy. Głównie rozchodzi się o to by się nie przegrzały podczas pracy w najgorszych przewidywanych warunkach. Niestety często konstrukcje wzmacniaczy nie są całkowicie głupoto odporne, zwłaszcza te dziwnie tanie.
Do zabezpieczenia wejścia można użyć na przykład czegoś takiego:
Przy przekroczeniu na wejściu napięcia o wartości napięcia przebicia diody zenera + napięcia przewodzenia jedna dioda będzie przebita, a druga przewodzić normalnie, a która w którą stronę to zależy od polaryzacji.
Kondensator opcjonalnie, w zależności od konfiguracji wzmacniacza. Tutaj jest układ dla wzmacniacza z wewnętrzną polaryzacją stopnia wejściowego (większość wzmacniaczy zasilanych napięciem pojedynczym).
W wypadku wzmacniacza bez wstępnej polaryzacji wejścia (tzn. takiego, który w stanie spoczynku ma na wejściu potencjał masy) można w ogóle tego kondensatora nie stosować, albo umieścić go na wejściu układu, zabezpieczy to przez podaniem na wejście składowej stałej.
Większość połprzewodnikowych wzmacniaczy ma stałoprądowe sprzężenie między stopniami, więc mogą przenosić składową stałą, co jest oczywiście niepożądane.
Oczywiście wartosć tego kondensatora należy dobrać tak, aby z rezystancją wejściową wzmacniacza nie tworzył filtru górnoprzepustowego niekorzystnie zniekształcającego charakterystykę częstotliwościową.
W wypadku stosowania kondensatora bezpośrednio na wejściu wskazane jest ponadto, aby dać tam rezystor do masy, który zapobiegnie "pływaniu" potencjału w wypadku gdy źródło sygnału posiada kondensator na wyjściu bez takiego rezystora (już mi się zdarzył taki kwiatek).
Żeby skutecznei zabezpieczyć układ, kondensator ten musi wytrzymywać odpowiednio wysokie napięcie, do tego napięcia należy dobrać odpowiednią wartość rezystora szeregowego tak, aby w razie podania na wejście zbyt wysokiego napięcia popłynął prąd, który nie uszkodzi diod zenera. Rezystor można by nawet zupełnie celowo dobrać o zbyt małej dopuszczalnej mocy strat, tak że w razie podania zbyt dużego napięcia zadziała jak bezpiecznik i odetnie wejście wzmacniacza.
Diody zenera na napięcie mniejsze niż dopuszczalne napięcie na wejściu wzmacniacza.
W wypadku bardzo małego dopuszczalnego napięcia wejściowego można by pokusić się o włączenie zamiast zenerek dwóch diod krzemowych połączonych antyrównolegle, ale niestety ma to straszną wadę, bo dioda jest elementem nieliniowym, a w takim układzie zawsze któraś z nich będzie spolaryzowana w kierunku przewodzenia. Z zenerkami tego problemu nie ma, bo zawsze któraś spolaryzowana będzie zaporowo. Czas odzyskiwania zdolności zaporowych jest zazwyczaj pomijalnie mały w stosunku do czasów narastania sygnałów audio. Większość wzmacniaczy, a zwłaszcza tranzystorowych potrafi "strawić" napięcie na wejściu rzędu kilku V bez uszkodzenia, więc lepiej stosować zenerki, przy mniejszym dopuszczalnym napięciu wejsciowym problem jest taki, że nie ma diod zenera na dowolnie małe napięcie, minimum to chyba 1.2V, ale to chyba. Poniżej 2V zenerki na oczy jeszcze nie widziałem.
Przyczyn palenia tranzystorów we wzmacniaczach, jest wiele prawie tyle co konstrukcji wzmacniaczy.
Przeważnie jest to brak zabezpieczeń przed przeciążeniem a jak jest to niestety z niecofającą się charakterystyką ograniczenia. Drugą przyczyną są oszczędności na tranzystorach mocy z powodu ich ceny, przez co w razie awarii pracują one poza swoimi możliwościami.
Muszę stwierdzić że sygnał wejsciowy,(oprucz 220~ ) ma się nijak do palenia końcówki, bo mało kto lubi słuchać przy 10% THD, I prawidłowo zaprojektowany koniec przenosi każdy sygnał.
Trzecią przyczyną jest stosowanie obudowy TO220 do końcówek mocy gdzie one moga pracować jako sterujące a nie końcowe.
Zła kompensacja termiczna przez co po pewnym czasie wzmak zamienia się w grzejnik i grzeje i grzeje aż później pierdyknie i ktoś wymienia całą palete 2n3055 i tak w kółko i ten ktoś zadaje sobie pytanie czy tym razem sam zwarł przewody głośnikowe czy jednak coś wpadło do środka .
Oczywiście, jak wspomniano już wcześniej, temperatura jest zasadniczym powodem uszkodzeń tranzystorów końcowych. Jednak skąd owe przegrzania?
Najbardziej prozaiczne to przeciążenia (zwarcia lub za małą oporność obciążenia), jednak nie należy zapominać o problemach ze stabilizacją punktu pracy stopni końcowych. Może sie to zdarzać w wyniku starzenia elementów w obwodach stabilizacji prądu spoczynkowego, szczególnie w konstrukcjach w których ów prąd jest duży z założenia.
Problem przegrzewania pojawiać się może także w sytuacjach permanentnego lub sporadycznego wzbudzania sie wzmacniacza. Kiedy takowe następuje, zwykle na częstotliwościach ponad akustycznych, temperatura rośnie w zawrotnym tempie i spalenie sie tranzystorów to tylko kwestia krótszego lub nieco dłuższego czasu.
Przy nowych uruchomieniach lub naprawach dobrze jest zasilić stopień końcowy niższym napięciem niż nominalne i przeprowadzić pomiary napięć i prądów statycznie, a następnie obserwację oscyloskopową - później także z generatorem. Osobiście stosuję autotransformator do zasilania transformatora sieciowego i polecam ten sposób zainteresowanym, którzy jeszcze tego nie robili
Witam! W 100% zgadzam się z kolegą "specel". Ja osobiście stosuję inną metodę zabezpieczenia się przed BUM! Zamiast bezpieczników daję oporniki mocy, o takiej wartości aby tranzystory mocy wytrzymały prąd.
Używam dwóch spral grzejnych ze starych czajników bezprzewodowych 2200W - 220V. A więc z sieci pobierają I=P(2200W)/U(220)=10A, a to daje R=U(220V)/I(10A)=22Ω.
Przy zasilaniu wzmacniacza np. +-50V, największy prąd jaki popłynie przez tranzystory to I=U(50V)/R(22Ω)=2,3A. A to wytrzyma każdy tranz. mocy.
Opory te podłączam zawsze po wymianie wszystkich uszkodzonych tranzystorów i jak gra to wówczas mogę, spokojnie pomierzyć napięcia, ustawić prąd spoczynkowy i obejrzeć wzmacniacz na oscyloskopie, czy się nie wzbudza.
Tak to wzbudzanie to zmora, nie słychać a swoje robi. Właściwie słychać w głośniku (jak podłączony) wzrost brumu z zasilacza.
Jeszcze chciałem wspomnieć o sparowaniu tranz. mocy, jeżeli są łączone równolegle. Niektórzy wkładają byle jakie, aby tylko nazwa pasowała. Wiadomo wówczas że po jakimś czasie "porządnego" grania, będzie O-JOJ.
Kolego "spesel", musisz pamiętać o tym, że jak zmniejszasz U zasilania wzmaka (autotrafem), to wszystkie tranz. w końcówce mogą pracować niestabilnie, bo przesuwają się punkty pracy.
Pomimo tego, że tranzystory są tego samego typu to i tak mają rozrzut charakterystyk w granicach tolerancji dla danego typu.
Parowanie znaczy to, że charakterystyki obu tranzystorów są maksymalnie do siebie podobne.
Najczęściej kupujemy już zparowane tranzystory. W przeciwnym wypadku selekcjonuje się je z większej ilości tranzystorów (metoda droższa, chyba, że ma się znajomego sprzedawcę, który pozwoli na selekcję)
Przepraszam, ale zapomniałem o Twórcy tego FORUM czyli o tobie kolego "Mariuszek15"
Już Ci odpowiadam na twoje pytania. Powiem to, co wiem - z doświadczenia.
Zadałeś 4 krótkie pytania więc krótko odpowiem ;
-Jakimi głównymi czynnikami powoduje palenie tranzystorów mocy??
Odp; jest to fizyczne przekroczenie granicznych właściwości danego materiału (struktury).
-Czego nie należy robić i na co należy zwrócić uwagę?
Odp; nie należy: wpiąć 230V na wejście: ,wpiąć 230V na wyjście: ,wpiąć zasilanie wzmaka pod 380V: , ---------
..na co należy zwrócić uwagę: na myślenie
-Jakie są przyczyny najczęstszego palenia tranzystorów?
Odp; źle dorane warunki pracy.
-Jak unikać uszkodzeń wzmacniacza?
Odp; nie możliwe!
Pozdrawiam wszystkich ŚWIRÓW AKUSTYCZNYCH , zwłaszcza tych, którzy trzymając w rękach dwa "kable", nie wiedzą do czego je podpiąć:
Jak uniknąć uszkodzenia?
- Zabezpieczenia nadprądowe na wyjściach (osobno na gałąź dodatnią i ujemną)
- Zabezpieczenie termiczne, ostatecznie odpowiedni radiator (nadmiarowy).
- Zabezpieczenie wejścia (np. szeregowy rezystor a za nim diody zenera)
- Prawidłowe prowadzenie szyn zasilania, pomaga uniknąć wzbudzenia.
- Robienie wszystkiego z zapasem, przy jednostkowej produkcji nie powinno aż tak bardzo po kieszeni uderzyć.
Można jeszcze zasilać stopień prądowy napięciem ok. 15% wyższym
o zasilającego stopnie wstępne napięciowe , wtedy ew. przester , czyli obcinanie polówek nie występuje w stopniu ostatnim najbardziej obciążonym .
Mozna sobie wtedy darowac ten patent z zenerami na wejsciu .
Z Pozdrowieniem !
Ja dodałbym jeszcze jedną przyczynę palenia się tranzystorów (nie tylko we wzmacniaczach) - coraz gorszą ich jakość oraz dużą ilość podróbek sprzedawanych na rynku...
Zależy jeszcze na jaką podróbkę się utrafi. Nabyłem kiedyś na wolumenie jakieś ewidentnie ruskie KT opisane jako BD911/912 i ... zaskoczenie było szokujące. Pracowały znacznie stabilniej i ostatecznie poszły do klientów na zasilaniach +/_75V i pracują do dziś poza 4 parami ugotowanymi w fazie "testów przedmiotowych" . Natomiast uważajcie na Toshiby szczególnie na takie z lekko przesuniętym w lewo żółtawym nadrukiem. Kumpel ugotował właśnie ostatnią 6 parę i tęskni za TO3. Ale nie chce się przyznać gdzie nabywał Mi najczęściej padają przy wzbudzeniach i czasem (mimo wszystko) przy błędach montażowych. Przy cięciu końcówek elementów po montażu potrafi któryś puścić (szczególnie na małych padach).
Inną częstą przyczyną są przepięcia tranzystorów mocy. Szczególnie wrażliwe są na to mosfety (o czym boleśnie się przekonałem). Radzę więc też wpinać diody zaporowo pomiędzy wyjście a gałęzie zasilania i odpowiednie diody zenera zabezpieczające bramkę mosfeta.
Dla tych uruchamiających i naprawiających podaję ,że nie ma nic lepszego na wzbudzenia jak zapinanie żarówek na wyjścia uruchamiane .Można też uruchamiac na obniżonym napięciu zasilającym.
A tranzystory są na rynku w olbrzymich ilościach podróbkami.
Warunkiem zakupu tranzystora mocy jest przede wszystkim jego obudowa z miedzi -a nie z żelaza - więc trzeba miec magnesik neodym za 50groszy -i unikać błędnych zakupów.Jak nie bedzie chętnych i niemądrych zakupowiczów wtedy zniknie podrabianie.
Zelazo przewodzi ciepło ok. 4-6 razy gorzej ..............
Parowanie tranzystorów to nie parowanie w jakimś jednym punkcie pracy
bo taki punkt pracy wyznacza jakiś tam miernik -dowolny-dowolny punkt ale tylko jeden .PRZEZ JEDEN PUNKT PRZECHODZI WIELE PROSTYCH .
Zatem to żadna info-chyba że dobór dotyczy pary różnicowej wejściowej -z partii 50 szt jakichś bc547 itp. ..
Część tranzystorów wymienianych we wzmacniaczach "żyje " dzięki sprzężeniom zwrotnym-one pilnują żeby tranzystory równo działały..
ale jeśli sprzęzenie zwrotne pilnuje tranzystorów mocy /"krzywych"/-to nie pilnuje zniekształceń.Chcę tu powiedzieć ,że dobrze dobrane tranzystory to swobodna i dobra praca wzmacniacza-mał wydzielanego ciepła w spoczynku wzmacniacza.
Pozdr.
Warunkiem zakupu tranzystora mocy jest przede wszystkim jego obudowa z miedzi -a nie z żelaza - więc trzeba miec magnesik neodym za 50groszy -i unikać błędnych zakupów.Jak nie bedzie chętnych i niemądrych zakupowiczów wtedy zniknie podrabianie.
Zelazo przewodzi ciepło ok. 4-6 razy gorzej ..............
Oj tu się nie zgodzę bo obudowy TO3 to miedziane widziałem tylko w KD502, 3. Cała reszta to żelastwo nawet rodzimej produkcji BDP z tego samego okresu łapie magnes. Z miedzi mają wprasowany tylko mały krążek i do niego przylepioną strukturę. Tranzystory całe miedziane to jeszcze widziałem produkcji naszych sąsiadów z za Buga. Tak że metoda na magnes ma się nijak do rzeczywistości i z teraźniejszych produktów byś nic nie kupił. Wiadomo że żelazo dużo tańsze niż miedź, a w obecnych czasach idzie się na ilość a nie na jakość
Przykro mi, ale włąśnie nie kupuję żelastwa.Po prostu zajmuje sie parowaniem tranzystorów i wiem co piszę .Wiem ,że nasze tranzystory -CEMI- też maja żelazo wszedzie -ale one maja dopasowana moc strat do tego żelaznego kapelusza.Podobnie ros, KT940-też zelazo -ale przy
milionach sztuk i małej mocy strat- oszczedność miedzi jest.
Natomiast tranzystor -jakiś MJE,.......-Z NASZEGO RYNKU -KTÓRY MA W KATALOGU MOC STRAT 125W -nie może mieć kapelusza z żelaza -nie odprowadzi ciepła ...Ewidentny bubel.
Japończycy stosują inne obudowy i jak narazie nie spotkałem żelaza w ich obudowach...
Jest jeszcze jedna kwestia - TO-3 to sobie nawet i z żelaza może być, tudzież aluminium. Ta obudowa ma większą powierzchnię wymiany ciepła niż maleńka (względnie) TO-220. Dlatego w TO-220 przy mocy strat rzędu kilkudziesięciu watów musi być już miedź.
Zresztą jak kolega wyżej napisał, moc strat dopasowana jest do obudowy, lub też odwrotnie i nie ma sensu w tranzystor o mocy strat kilkanaście W pakować miedzianej blachy, która do najtańszych nie należy, kiedy można dać tam kawał stali.
Dlatego przy wyborze tranzystorów większej mocy w obudowach TO-220 test za pomocą magnesu jest, myślę, bardzo rozsądnym rozwiązaniem.
ja myślę że przyczyną palenia tranzystorów mocy w normalnie działającym wzmacniaczu ( czyli już po fazie testów ) jest brak zabezpieczeń , kiedyś w dawnych czasach gdy świat był jeszcze młody wychodził taki miesięcznik jak radioelektronik ( podobno teraz tez wychodzi , ale nie daje sie go czytać ) i w numerze 5/1979 był artykuł pt. obliczanie wzmacniacza mocy m.cz autor E.Feszczuk , był tam narysowany schemat , dokładny opis jak wszystko policzyć , a do tego na schemacie było zabezpieczenie przeciwzwarciowe z tzw. podciętą charakterystyką prądową , i wzmacniacza zrobionego według tego opisu nie dało sie spalić , od tamtego artykułu zbudowałem kilka wzmacniaczy z pewną modyfikacją schematu zmniejszającą zniekształcenia TIM , i żaden nie został spalony , jeden gra mi w domu od ponad 20 lat i dalej gra , więc uważam że najszybciej można wzmacniacz spalić robiąc zwarcie na wyjściu , a same bezpieczniki niestety nie potrafią uchronić wzmacniacza przed zwarciem , oczywiście można te wzmacniacz przegrzać grając długo na oporze , ale wymaga to czasu , natomiast spalenie poprzez zwarcie to ułamek sekundy .
