ทำไม BJT จึงเป็นเรื่องธรรมดาในขั้นตอนเอาต์พุตของเพาเวอร์แอมป์?


15

จากความเข้าใจของฉันบทบาทของขั้นตอนการส่งออกคือการลดความต้านทานการส่งออกไปเกือบ 0. สำหรับที่ MOSFETs ดูเหมือนดีเหมาะตั้งแต่พวกเขาได้มีวิธีลด{}Rds

แต่ฉันเห็นบ่อยครั้งที่ BJTs เป็นบัฟเฟอร์ในการออกแบบที่ไม่ต่อเนื่องบ่อยครั้งในการกำหนดค่าดาร์ลิงตันเพื่อเพิ่มความต้านทานอินพุตในขณะที่มีเพียง MOSFET เดียวเท่านั้นที่จะมีความต้านทานอินพุตที่สูงพอ

ความคิดของฉันคือว่ามันถูกกว่าหรือง่ายกว่า Power BJTs นั้นราคาถูกกว่า MOSFET เล็กน้อยและดูเหมือนว่ามันง่ายกว่าที่จะสร้างบัฟเฟอร์เชิงเส้นด้วย BJT emitter follower ในขณะที่ผู้ติดตาม MOSFET อาจต้องการคำติชมบ้าง


ฉันคิดว่าแรงดันที่หัวเข่านั้นคมกว่า BJT ต่ำกว่า mosfet และนั่นคือเหตุผลหลักว่าทำไม
Harry Svensson

2
ปัญหาก็คือ MOSFET เสริม Biasing เชิงเส้นใน MOSFETs ในโซนเชิงเส้นที่มีการนำข้ามและผล R * Ciss BJT สามารถทำนาย Vbe ได้มากกว่า MOSFETs สำหรับ Vgs (1A)
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

อย่างไรก็ตามเราไม่ได้หยุดคุณจากการพยายามทำให้มันเป็นเส้นตรงกับลูปลบคู่เพื่อลดการสูญเสีย shoothru และกำจัดเอฟเฟกต์ VI กำลังสอง
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

การออกแบบของ BJT นั้นโดยรวมถูกกว่าอย่างแน่นอน ฉันจะไม่พูดว่ามันเป็นเรื่องธรรมดาเพราะฟังดูดีกว่างานออกแบบอื่น ๆ
ทอดด์วิลค็อกซ์

คำตอบ:


14

ในการสร้างแหล่งสัญญาณแรงดันเสียงคุณต้องการให้การบิดเบือนของแรงดันครอสโอเวอร์เป็นโมฆะซึ่งต้องการกระแส DC ที่นิ่ง> 1% ของกระแสสูงสุด ความผิดเพี้ยนเล็กน้อยและความต้านทานเอาต์พุตนี้ลดลงไปอีกเมื่อได้รับผลตอบรับเชิงลบหรือการได้รับวงเปิดที่มากเกินไป แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงไดโอดไบแอสที่ใช้งานสามารถคาดการณ์ได้ใน mV สำหรับสเตจเอาท์พุทดาร์ลิงตัน

อย่างไรก็ตามสำหรับ MOSFETs เกณฑ์การนำไฟฟ้าอาจแตกต่างกัน 50% เช่น 1 ถึง 2V หรือ 2 ถึง 4V ดังนั้นการให้น้ำหนักของการนำความร้อนแบบไขว้เพื่อขจัดความผิดเพี้ยนข้ามแบบไขว้จึงไม่ทำได้อย่างง่ายดายด้วยแอมป์พลังงานเชิงเส้นแรงดันต่ำ

แก้ไขวันที่ 22 พฤษภาคม:
Thermal Runway ยังคงมีอยู่ตามที่ระบุไว้โดย @Thor จากโครงสร้าง FET ขนาดเล็กที่ใช้ร่วมกันในปัจจุบันพร้อมเอฟเฟกต์ Vgs NTC ในโหมดเชิงเส้น แต่ผล PTC สำหรับ RdsOn ในโหมดการนำเต็ม หากไม่มีการเลือกองค์ประกอบทรานซิสเตอร์ที่เหมาะสมสิ่งนี้อาจส่งผลให้เกิดความล้มเหลวอย่างรุนแรง


14

MOSFETS มักจะใช้กันทั่วไปในเพาเวอร์แอมป์ แต่มักจะเป็นมอสเฟ็ตกำลังแบบด้านข้าง

MOSFETs ที่ทันสมัยที่สุด (MOSFETs แนวตั้ง / HEXFETs) จะได้รับการปรับให้เหมาะสมที่สุดสำหรับการสลับและจำเป็นต้องมีการออกแบบอย่างระมัดระวังในการออกแบบแอมป์เชิงเส้น ตัวอย่างเช่นสวิตช์ชนิดใหม่นี้มีความจุเกตแบบไม่เชิงเส้นขนาดใหญ่ซึ่งขับได้ยาก

นอกจากนี้ไลค์ของ HEXFETs สามารถทนทุกข์ทรมานจากเอฟเฟกต์การทำความร้อนที่มีการแปลซึ่งอาจทำให้เกิดความร้อนที่วิ่งหนีในแอพลิเคชันเชิงเส้น

คำอธิบายที่ดีของปัญหาเหล่านี้สามารถดูได้ที่นี่

MOSFETs ด้านข้างยังคงมีอยู่ แต่มีราคาค่อนข้างแพงกว่า ดูที่นี่

ดังนั้นจึงไม่ใช่กรณีที่ MOSFET ไม่สามารถใช้งานได้ แต่มักจะยากและมีประสิทธิภาพน้อยกว่าเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือที่เหมือนกันสำหรับราคาที่กำหนด


การออกแบบ MOSFET ของโรงเรียนเก่าแตกต่างจากการออกแบบ BJT อย่างแน่นอน บางคนบอกว่ามันฟังดูดีขึ้นและฉันจะไม่เถียงกับพวกเขา แต่มันเป็นเรื่องของรสนิยม
ทอดด์วิลค็อก

12

รายละเอียดที่สอง

(มาก) แอมพลิฟายเออร์เสียงใช้งานเอาต์พุตในพื้นที่เชิงเส้น

MOSFET พลังงานที่ทันสมัยไม่ได้ถูกออกแบบมาให้ทำงานในพื้นที่เชิงเส้น หลายคน (HEXFETS) ประกอบด้วยตารางขององค์ประกอบ FET ขนาดเล็กกว่าแสนเพื่อเพิ่มความหนาแน่นพลังงานและความเร็วในการเปลี่ยน ตระกูล MOSFET ที่ได้รับการปรับเปลี่ยนอื่น ๆ มีโครงสร้างที่คล้ายกันพร้อมพื้นที่ตายขนาดใหญ่และ / หรืออาร์เรย์ขององค์ประกอบขนาดเล็ก

สำหรับ MOSFETs แรงดันไฟฟ้าเกณฑ์มีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเชิงลบ เมื่อส่วนใดส่วนหนึ่งขององค์ประกอบ die / FET ร้อนขึ้นแรงดันไฟฟ้าก็จะลดลงและเนื่องจาก MOSFET กำลังทำงานในพื้นที่เชิงเส้นของมันพื้นที่นั้นจะมีกระแสไฟฟ้าส่วนใหญ่มากขึ้นดังนั้นมันจึงร้อนขึ้น อีกไม่นานความร้อนที่ได้รับการแปลบนเศษเสี้ยวเล็ก ๆ ของท้องถิ่นทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรมักเรียกว่า "การแตกครั้งที่สอง"

แต่...

แอมพลิฟายเออร์ชนิดใหม่ที่ค่อนข้าง "แอมพลิฟายเออร์" Class D "ทำงานโดยการสลับเปิดและปิดทรานซิสเตอร์สเตจเอาท์พุทอย่างรวดเร็วที่ความถี่สูงกว่าลำโพงที่คาดว่าจะสร้างขึ้นมาใหม่ ฟิลเตอร์กรองความถี่ต่ำกรองสัญญาณรบกวนความถี่สูงและการขยายสัญญาณทำได้ผ่านวงจรการทำงานที่แตกต่างกัน

MOSFET นั้นเป็นเรื่องธรรมดามากในการออกแบบเช่นนี้เนื่องจากแอมพลิฟายเออร์คลาส D มีองค์ประกอบเอาท์พุตแบบเปิดหรือปิดอย่างสมบูรณ์ ในฐานะที่เป็นมอสเฟตกำลังได้รับการปรับให้เหมาะสมนั่นคือสิ่งที่พวกเขาใช้


-1 เพราะดูเหมือนว่าคุณกำลังพูดถึง MOSFET ระบายความร้อน (เมื่อไม่ใช่ปัญหาจริงของ MOSFET แต่เป็นปัญหากับ BJTs) คุณพูดด้วยวิธีแปลก ๆ ซึ่งทำให้ดูเหมือนว่าคุณกำลังพูดถึงเรื่องอื่นดังนั้นการชี้แจงจึงจำเป็นต้องแยกแยะระหว่างเอฟเฟกต์ทั้งสองนี้
DKNguyen

4
@toor temco ของแรงดันไฟฟ้าเกณฑ์ FET นั้นเป็นค่าลบเช่นเดียวกับ BJT Thermal runaway ยังคงเป็นปัญหาของ FET ในโหมดเชิงเส้น
sstobbe

2
@Toor ฉัน dunno เรื่องราวของเขาดูเหมือนจะ เช็คเอา ท์ ...
23919

2
@Toor Thermal Runway เป็นไปตามที่ระบุไว้จากโครงสร้าง FET ขนาดเล็กแบบแบ่งกระแสในปัจจุบันที่มีเอฟเฟกต์ Vgs NTC ในโหมดเชิงเส้นแต่ยังมีผล PTC สำหรับ RdsOn ในโหมดการนำเต็มรูปแบบ
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.