Problem mit einem Klasse-AB-Verstärker

Ich habe eine einfache Vorverstärkerschaltung, die mit einer Klasse-AB-Endstufe gekoppelt ist. Das Design ist ziemlich einfach und ich bin mir ziemlich sicher, dass ich es schon vor ein paar Jahren zum Laufen gebracht habe.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Die Leistungstransistoren sind TIP31C und TIP32C.

Während der Vorverstärker korrekt funktioniert, brennen einige Komponenten, wenn ich den Klasse-B-Verstärker einschalte:

  • TIP31 (immer);
  • C3 (häufig);
  • C2 (immer);
  • D1 (immer);
  • C4 (manchmal);

Die Last ist ein Elektromagnet; Die 50/-50-V-Versorgung ist erforderlich, damit der Elektromagnet funktioniert. Es sollte nicht mehr als 1,5 A bei voller Leistung verbrauchen.

Ich denke, dass es keinen Verdrahtungsfehler in der Schaltung gibt, da ein Freund und ich es dreifach überprüft haben.

Schließlich sind die Gleichstromversorgungen beide unabhängige Laborversorgungen, erdfrei und nicht geerdet.

Also stimmt etwas mit dieser Schaltung nicht? (offensichtlich... ;) )

BEARBEITEN:

Hier ist das Ergebnis einer 3s-Frequenzanalyse. Ich habe die Polarität von C2 und C3 vertauscht und L1 entfernt, da Circuit Lab damit nicht simulieren konnte.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Was mich verwirrt ist, dass der Ausgang des Vorverstärkers (blaues Signal) nicht die gleiche Amplitude hat wie das, was ich mit dem Oszilloskop gemessen habe. Ich habe ein Signal mit einer Vorspannung von 26-27 V DC und einem unteren Ausschlag von 4 V und einem oberen Ausschlag von 49,8 V gemessen (sorry, ich habe gerade kein Bild).

Ich werde mit OrCAD Pspice simulieren und sehen, ob es ein anderes Ergebnis gibt ...

An der gezeichneten Schaltung sind einige Dinge falsch: C2 und C3 sind umgekehrt polarisiert, C4 sollte nicht benötigt werden, es sei denn, Sie haben einen Fehler mit den Netzteilen und der Masse gemacht.
Dan hat Recht mit den Transistoren. Wenn Sie die Transistoren tatsächlich in der Nähe der Schiene ansteuern können, ist es schlechte Praxis, sie so nahe an den maximalen V(CE, max)-Spezifikationen zu verwenden.
Beachten Sie, dass der obere Transistor Q2 nicht höher als ungefähr +25 V angesteuert werden kann. Sagen wir h(FE)= 25, R6 = 37 Ohm. Die Größenordnung an der Basis von Q2 ist die Größenordnung von R2.
Q1 kann leicht über seine Grenzen hinausgetrieben werden. Angenommen, 25 V liegen über dem Transistor, sodass 25 V über den Widerständen verbleiben. Der Strom beträgt ungefähr 25 V / (510 + 51) = 45 mA. 45 mA × 25 V = 1,1 W. Der Transistor Q1 wird jedoch wahrscheinlich gesättigt sein, da sein Basisstrom zu niedrig ist.
Sie haben die Schaltung im Schaltungslabor gezeichnet. Probieren Sie die DC-Analyse aus und sehen Sie, was an den verschiedenen Knoten passiert. Es wird eine gute Übung sein. Es gibt nur einen Weg, Elektronik zu lernen, und das ist, aus seinen Fehlern zu lernen. Sie haben einige Hinweise, worauf Sie jetzt achten müssen. Ich bin sicher, dass die Leute bereit sind, bei Ihren Erkenntnissen zu helfen und Ihre Schaltung zu verbessern.
Danke, ich werde versuchen, die Polarität der Kappen zu ändern und zu simulieren, und Sie auf dem Laufenden halten!
Wie kann dies AB sein, mit nur einem Diodenabfall der Vorspannung über zwei BE-Übergänge in der Ausgangsstufe? Sieht aus wie Klasse B. Da Sie kein globales Feedback haben, wird dies eine Menge Crossover-Verzerrung haben.
Ja, das war ein schlechtes AB-Design, ich habe eine zweite Diode hinzugefügt ...
Führen Sie Ihre DC-Analyse vor Ihrer AC-Analyse durch. Überprüfen Sie, ob alle Knotenspannungen und Ströme sinnvoll sind. Berechnen Sie die Verlustleistung in den Komponenten und prüfen Sie, ob diese auch Sinn macht. Es wäre auch gut, zuerst zu versuchen, die verschiedenen Spannungen und Ströme selbst abzuschätzen und sie dann mit Simulationsergebnissen zu verifizieren.

Antworten (1)

Ich sehe ein paar Probleme.

  1. Wie Jippie sagt, sind C2 und C3 vertauscht. Der Kollektor von Q1 wird irgendwo zwischen +50 V und Masse vorgespannt. Die Basen Ihrer Ausgangstransistoren sollten irgendwo in der Nähe von Masse vorgespannt sein.

  2. Dein Preamp-Biasing sieht etwas suspekt aus. Mit einem minimalen Beta von ~75 (aus dem Datenblatt) würde der Kollektor von Q1 kaum auf 10 V unter der Versorgungsspannung herunterkommen. Wenn Sie eine 10-V-Ausgangsschwingung wünschen, ist das nicht viel Platz. Der Transistor, den Sie gerade in der Schaltung haben, funktioniert möglicherweise, ist aber wahrscheinlich nicht zuverlässig.

  3. Möglicherweise benötigen Sie mehr als eine Diode zwischen den Ausgangstransistorbasen. Ihre Diodenspannung wird ~ 1 V betragen, aber Ihre Vbe-Abfälle summieren sich wahrscheinlich auf ~ 1,5 V.

Stellen Sie abschließend sicher, dass Sie sich im sicheren Betriebsbereich der TIP31s (aus diesem Datenblatt ) aufhalten:

TIP31C Sicherer Betriebsbereich

1. Im Moment liegt experimentell am Ausgang des Vorverstärkers die Vorspannung bei etwa 26-27 V und die Amplitude variiert zwischen 4 V und 49,8 V. Es ist möglich, dass das Eingangs-Sinussignal größer als 1 Vpp ist, ich bin nicht mehr im Labor, also werde ich später nachsehen
3. Das werde ich versuchen, du hast recht!
Ihre aktuelle Vorspannung stimmt mit einem Beta von ~ 200 überein, was für diesen Transistor angemessen ist. Es ist normalerweise besser, mit einem Spannungsteiler anstelle eines Basiswiderstands vorzuspannen. C1 könnte zu klein sein – bei 5 Hz entspricht es etwa 3000 Ohm. Haben Sie erwogen, anstatt alles mit Wechselstrom zu koppeln, einen anderen Transistor zu verwenden und den Kollektor auf halbem Weg zwischen den beiden Versorgungen (dh auf 0 V) ​​vorzuspannen?
Problem mit einem Klasse-AB-Verstärker
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