Простой прибор для подбора пар мощных транзисторов

Предельно простое, но удобное устройство для подбора пар кремниевых транзисторов средней и большой мощности с определением коэффициента передачи по току.

↑ Предыстория

При изготовлении любительских конструкций, особенно усилителей, весьма желательно, чтобы пары транзисторов, как одной проводимости, так и комплементарных, имели возможно близкие параметры. При прочих равных условиях, лучше работают транзисторы, подобранные по коэффициенту передачи по току, особенно в эпоху моды на усилители с неглубокой ОООС или даже без нее. Современные промышленные приборы слишком дороги и не рассчитаны на любителей, а старые неэффективны. Встроенные в дешевые цифровые тестеры измерители транзисторов вообще не годятся для этой цели т. к. обычно проводят измерения при токе 1 мА и напряжении 5 В. Поиски в интернете простой, но функциональной конструкции результатов не дали, а заниматься очередной раз подбором «на коленке» уже не хочется, хочется комфорта. Пришлось изобретать самому. Надеюсь, что найдутся желающие повторить эту конструкцию.

↑ Техническое задание

Как всегда, считаю, что любительская конструкция, как правило, должна быть простой, дешевой, технологичной, состоять из недефицитных деталей. Кроме того, я давно пришел к выводу, что для подобных целей лучше делать небольшие простые платы без блока питания, без цифрового индикатора, без сложного корпуса.
Достаточно предусмотреть зажимы для подключения внешнего лабораторного регулируемого блока питания, индикатора в виде простого цифрового тестера или стрелочного прибора, при необходимости — осциллографа и т. п.

Такие приборы быстро делаются и переделываются, а главное — они работают и приносят пользу. Если же задумать многофункциональный самодостаточный прибор в отдельном красивом корпусе, он обычно так и останется в прожектах. Кроме того, если прибор сделан, вдруг оказывается, что надо добавить еще одну функцию, например, капацитовизор, а места на передней панели уже нет и дизигн надо портить…
Поэтому я считаю, что неказистые любительские узкофункциональные изделия имеют право на жизнь.

Итак, задумана проверка кремниевых транзисторов в режиме — ток 200 мА, напряжение К-Э = 2 В. Оперативно можно изменять ток в диапазоне примерно 150…300 мА, напряжение К-Э до 5…7 В. Можно проверять (чуть изменив настройки) составные транзисторы с двумя последовательными P-N переходами.

Тумблером можно изменить ток, например, в 10 раз. Это позволит проверять и маломощные транзисторы при токе 15…30 мА (заменой одного резистора можно установить любой разумный ток). Важным считаю удобство подключения любых транзисторов. Для транзисторов КТ814-819 на плате стоят панельки, для мощных транзисторов в корпусах типа ТО-247, ТО-3Р, есть зажимы. В них устанавливают провода с «крокодилами», которые позволяют подключать транзисторы в корпусе ТО-3, любые транзисторы с гнутыми паяными выводами и т. д.

Изменение напряжения К-Э осуществляется внешним источником питания, цель – проверка идентичности режимов при большем напряжении и значительном нагреве транзисторов. При 5 В и 200 мА получаем предельную мощность для КТ814 без теплоотвода — 1 Вт. Для бОльших корпусов без теплоотводов тепловая мощность обычно = 2 Вт.

Легко заметить, что усиление транзистора зависит в некоторых пределах как от напряжения, так и от температуры, поэтому определение абсолютного значения усиления транзистора с помощью микропроцессора с точностью до седьмого знака, не имеет смысла. По этой причине выбрано простейшее схемное решение, которое дает достаточную для практики точность и позволяет обойтись без ОУ, МК и нескольких источников питания. Для измерения тока базы годится любой цифровой тестер, например, М-832.

↑ Принципиальная схема

Схема предельно проста, но имеет несколько изюминок. Первая — измерение при фиксированном токе эмиттера (фактически и коллектора), а не базы (идея из журнала «Радио», взята с датагорского форума). Это позволило поставить транзисторы в одинаковые условия и выбрать режим по току, в котором будут работать эти транзисторы.

Вторая — регулируемый стабилитрон на TL431 позволяет плавно установить ток, с обычными стабилитронами это невозможно, да и подбор пар «стабилитрон+резистор в цепи эмиттера» вызвал бы проблемы. Третья — двухканальная схема и отдельные панельки для P-N-P и N-P-N транзисторов, что упрощает коммутацию, позволяет моментально сравнивать опытную пару и проверять идентичность, изменяя напряжение питания.

↑ Настройка

Считаю, что это не кофеварка и человек, которому нужен подбор пар транзисторов, должен представлять себе режимы их работы и возможности изменения.

При сопротивлении резистора в цепи эмиттера 15 Ом и изменении тока измерения в 10 раз, параллельный резистор должен иметь номинал в 9 раз больше, т. е. 135 Ом (подобрать из имеющихся 130 Ом, большая точность не нужна). Общее сопротивление резисторов будет 13,5 Ом. (Можно взять резисторы 15 и 150 Ом и подключать их тумблером поочередно, но я люблю безобрывность). Установить в панельку транзистор и переменным резистором выставить напряжение на эмиттере 2,7 В (клеммы для измерения тока базы временно закоротить).
Настройка закончена.

Измерить ток базы. Отношение тока эмиттера к току базы даст коэффициент передачи транзистора по току (правильнее будет из тока эмиттера вычесть ток базы и получить ток коллектора, но погрешность мала). При замене транзисторов отключать питание не надо, при испытаниях я неоднократно ошибался и включал транзисторы «наоборот», тестер показывал, что ток базы равен нулю, больше никаких проблем.

Прибор делался для тока 200 мА и напряжения К-Э равному 2 В, этим вызван выбор номинала 15 Ом. Естественно, если вы захотите установить ток 300 мА, напряжение на эмиттере составит 4 В и для сохранения напряжения К-Э = 2 В напряжение питания должно быть не 5, а 6 В.

Можно делать измерения при токе 1 А, тогда резистор должен быть 3 Ома. При увеличении напряжения питания до 8…10 В, лучше увеличить номинал резистора, ограничивающего ток через TL431 до 200 Ом.
Короче, если вы захотите существенно изменить параметры измерения, придется изменить номиналы одного-двух резисторов.

По сравнению с «фирменным» прибором, делающем измерения на коротком импульсе, данный прибор позволяет прогреть испытуемый транзистор — этот режим ближе к рабочему.
Вместо М-832 можно включить обычный стрелочный миллиамперметр (или стрелочный авометр), шкалу отградуировать в единицах усиления по току, годится прибор на 1/10 мА, он покажет усиление от 20 до 200…400. Но тогда нельзя будет плавно менять ток измерений.

↑ Возможная модернизация

1. Транзисторы типа КТ814, вставленные в панельки «смотрят» надписями от пользователя. Для устранения надо зеркально поменять справа налево рисунок печатной платы.

2. Если пробит переход К-Б, на стабилитрон TL431 поступит напряжение без ограничительного резистора. Поэтому сомнительные транзисторы надо предварительно проверять на замыкание омметром тестера. Для защиты TL431 можно вместо резистора 100 кОм (он предотвращает режим с оторванной базой, я поставил его для перестраховки) поставить резистор 100 Ом и включить его последовательно с миллиамперметром.

3. При длительной подаче повышенного напряжения питания, мощность на балластном резисторе TL431 превышает номинальную. Резистор надо умудриться сжечь, но если есть такие таланты, можно поставить его мощностью 0,5 Вт сопротивлением 200 Ом.

Я не стал вносить эти изменения — делать «защиту от дурака» для себя в схеме из одного стабилитрона и нескольких резисторов считаю ненужным.
Плата просто приклеена к кусочку пенопласта с жесткой пленкой. Выглядит неэстетично, но работает, меня это устраивает, как говорится: «дёшево, надёжно и практично».

↑ Печатная плата

Прилагаю рисунок платы в формате lay.
🎁it.rar  16.81 Kb ⇣ 311
Вариант на фото немного не соответствует ему т. к. по небрежности я допустил несколько ошибок, пришлось резать дорожки. Вам предлагаю исправленный вариант, надеюсь, что на нем ошибок нет. Впрочем, схема и плата настолько просты, что ошибки легко исправить.

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации