Не срабатывает защита, в выходном каскаде УМЗЧ Опции

[Ydaloj]

Усилитель мощности для испытаний. Усиливает синус 50Гц. Нагрузка - трансформатор, но пока работает на резистивном эквиваленте 100 Ом.

Питание прямое от сети, с емкостной средней точкой из конденсаторов 680мкФ.
Источник сигнала - квадратурный генератор на ОУ, далее - высоковольтный ОУ от Арех, потом - этот вых.каскад.

Требование к усилителю - он должен держать к/з в нагрузке, это одна из основных функций. Так вот, данный выходной каскад терпит короткое при питании до ±100В. Стоит только вывести его на ±150В - сразу схема идёт на взлёт.

Почему?

Эскизы прикрепленных изображений

 

[iosifk]

Требование к усилителю - он должен держать к/з в нагрузке, это одна из основных функций. Так вот, данный выходной каскад терпит короткое при питании до ±100В. Стоит только вывести его на ±150В - сразу схема идёт на взлёт.

Почему?

А возможно, что при ограничении тока транзисторы Q7 и Q3 начинает подвозбуждаться и в какой-то момент каскад выгорает... Вы сделайте следующее.
1. Уберите со входа синус и подайте сингал постоянного напряжения. Ну, допустим 10% от номинала. Питание пока возьмите тоже меньшего номинала, при котором ничего не горит... При этом же ничего гореть не должно. Так, чтобы например ток шел через верхнее плечо усилителя.
2. А вот теперь самое интересное. Возьмите отдельный гальванически развязанный источник питания и от него через резистор, хотя бы такой же как R31 подайте напряжение на R31. Это напряжение будет имитировать ток при перегрузке на R31. И смотрите, что произойдет с Q7. Он должен начать закрываться. При каком напряжении на R31 это произойдет? Дальше считаете мощность на выходном каскаде при ограничении тока....
3. Чтобы усилитель не "захлебывался" при пиках нагрузки или при возбуждении защиты, можно К-Э Q7 зашунтировать емкостью.. Но осторожно, т.к. при большом номинале защита "может не успеть"...
Удачи!

[shf_05]

А возможно, что при ограничении тока транзисторы Q7 и Q3 начинает подвозбуждаться и в какой-то момент каскад выгорает... Вы сделайте следующее.

очень может быть, возможно, и сам эмиттерный повторитель звенит при определенных условиях, у меня такое было, потом одел колечки на провода, идущие к транзисторам и возбуд пропал.

Для MJE13007 при напряжении К-Э 150 В постоянный ток коллектора не должен превышать примерно 100 мА.

ваше замечание в точку, но если я не ошибаюсь переменный может быть при этом в несколько раз больше даже по действующему значению, но все равно может и от soa гореть.

[Леонид Иванович]

но если я не ошибаюсь переменный может быть при этом в несколько раз больше даже по действующему значению, но все равно может и от soa гореть.

Когда происходит КЗ в нагрузке, к транзистору прикладывается полное напряжение питания, а ток коллектора определяется порогом схемы защиты. В таких условиях ток коллектора ограничен не величиной максимального тока коллектора, а областью безопасной работы (ОБР или SOA - Safe Operation Area). Это ограничение связано с образованием на кристалле зон локального перегрева. Поскольку для биполярного транзистора ток коллектора растет с увеличением температуры, при выходе за границы ОБР происходит лавинообразный процесс перегрева локальных зон, приводящий к выходу транзистора из строя. При уменьшении длительности импульсов тока ОБР расширяется. Но в данном случае при частоте 50 Гц и КЗ на выходе будем иметь импульсы тока длительностью 10 мс, что много, ОБР расширяется совсем незначительно: при напряжении 150 В максимальный ток коллектора составит около 200 мА (см. datasheet на MJE13007G, Figure 6. Maximum Forward Bias Safe Operating Area). Выход из ситуации - применение полевых выходных транзисторов, у которых ОБР ограничена только максимальным током коллектора, максимальным напряжением сток-исток и максимальной рассеиваемой мощностью. У полевых транзисторов ток стока падает при повышении температуры, поэтому точек локального перегрева кристалла не образуются. Или пойти экстенсивным путем - применить параллельное включение нескольких биполярных транзисторов, расширив таким образом ОБР до нужного значения. В данном случае пороговый ток защиты примерно 0.6 А, это потребует 3 - 4 параллельных транзистора. При этом нужно принять меры по выравниванию их коллекторных токов (чего в приведенной схеме нет, и это очень плохо).