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26/06/2016 #1


Calcular potencia obtenible de un transistor
Hola

¿Como se puede calcular la potencia que se puede sacar de un transistor a partir de los datos del datasheet y los de la etapa que se esta construyendo?
Normalmente viene indicado en el esquema los transistores a utilizar, pero cuando no se consiguen los mismos surge la duda de cuantos colocar.

Como elemplo, podemos tomar el D209L, muy habitual en fuentes de PC.
http://radiolux.com.ua/files/pdf/D209L.pdf

Y como etapa, esta sacada del post de amplificadores 741 (adjunta)

Saludos
26/06/2016 #2
Moderador general

Avatar de Fogonazo

Amplificadores de audio: Tabla Tensión vs Potencia Posible
26/06/2016 #3


Hola

La tabla esa ya la conocia. El problema no es calcular la potencia de salida, sino como calcular la cantidad de transistores necesarios por rama en base a sus características para manejar esa potencia sin que se quemen o gastar de mas.

Saludos
26/06/2016 #4
Moderador general

Avatar de Fogonazo

Con la tensión de fuente y la impedancia de carga del amplificador calculas la máxima potencia posible
Con la máxima potencia calculas la corriente necesaria para lograr esa potencia
Con la tensión de la rama, la corriente y la curva SOA del transistor (Datasheet) calculas cuantos transistores necesitas.
10/10/2017 #5


Hola, tengo algunas dudas con respecto a este tema, por lo que entiendo el cálculo para determinar la cantidad de transistores de salida a utilizar es por ejemplo el siguiente:

- Quiero armar un amplificador cuya alimentación es de 90+90 Vdc, y quiero que trabaje a 4 ohm, por lo tanto miro la tabla de tensión/potencia y redondeando determino una potencia de 800W.

- Para calcular la corriente eficaz utilizo el valor de la potencia y la tensión eficaz.

Irms = 800W / (90V x 0,7) = 12,7 A

- Miro el gráfico de SOA del transistor a utilizar, en este caso el mj21194, y veo que para Vce=90V a cada transistor le podemos exigir una corriente de 2,5 Amper.

- Por ultimo para determinar la cantidad de transistores divido la corriente eficaz calculada por la corriente que soporta cada transistor.

Cant-transistores = 12,7 (Arms) / 2,5 (A/transistor) = 5,08 (transistores)

Por lo tanto utilizo 6 transistores.

Aquí tengo una duda. Son 6 transistores por rama o en total (3 por cada rama)?

Yo creo que son 3 por cada rama, ya que los transistores de cada rama solo disipan potencia la mitad del tiempo. Si me pueden aclarar esto o algo en lo que le haya pifiado en el cálculo se los agradezco…

Saludos!!
Archivos Adjuntos
Tipo de Archivo: pdf datasheet MJ21193.PDF (122,4 KB (Kilobytes), 4 visitas)
10/10/2017 #6
Moderador general

Avatar de DOSMETROS

Te falta además calcular el derating . . . los transistores calientes = menos Amperes

Leete éste tema , generoso aporte de Cacho San Cálculo básico de disipadores
11/10/2017 #7


Gracias DOSMETROS por responder. He leído ese tutorial de Cacho de cálculo de disipadores y me ha sido muy útil, lo utilicé para calcular el disipador para un transistor de una fuente de alimentación regulada. Pero en este caso, el dato power derating (que de hecho no lo encuentro en el datasheet del mj21194) no se utiliza para el cálculo del/los disipadores?, o también interviene en el cálculo de la cantidad de transistores a utilizar?... gracias.

Saludos!.
11/10/2017 #8
Moderador general

Avatar de DOSMETROS

Si , digamos que cada transistor conduce la mitad del tiempo , pero si arrancás con el derating , a 70ºC la potencia disponible solo será de 175 W y ya no 250 W. A rehacer los cálculos.

Te dejo el datasheet del MJ15025 que es el mismo que el tuyo , página 1.
11/10/2017 #9


Ah bien, ya vi el gráfico de power derating y como cambia la potencia capaz de disipar un transistor en función de la temperatura del mismo, el cálculo que hice anteriormente fué sin tener en cuenta la potencia máxima del transistor (250W en este caso), solo utilicé el grafico de SOA con los datos de corriente-tensión para determinar la cantidad de transistores. Hay alguna forma o fórmula para determinar la curva SOA del transistor a distintas temperaturas o es un dato que debería proporcionar el datasheet?.

Voy a intentar entonces calcular la cantidad de transistores a utilizar haciendo uso de la potencia que puede disipar cada uno a 70°C por ejemplo, sin utilizar el grafico SOA, ya que no tengo uno especificado para esa temperatura.

- Para calcular la potencia pico disipada en los transistores de una rama tengo en cuenta la Vpico (Vfuente), corriente máxima, y un desfasaje de 45° producida por la carga inductiva.

corriente y tension en transistores de salida.jpg

Con este desfasaje tenemos que la potencia pico en los transistores se produce cuando la tensión en los mismos es Vpico/2 y la corriente es Imax.

Imax = 90V / 4Ω = 22,5 A

Ppdis = (V/2) * Imax = (90V/2) * 22,5 A = 1012,5W

- Obtengo un valor de potencia a disipar gigante, pero tomo 3db como rango dinámico de la música, que hace que existan diferencias de amplitud entre los picos musicales a disipar y el resto (“cuerpo” lo llama Cacho en el tutorial de cálculo de disipadores).

Pdis = Ppdis / 2 = 1012W / 2 = 506W

- Ahora a esta potencia calculada la divido entre la potencia que es capaz de disipar cada transistor, tomo 175W como tal valor para el mj21194 o el mj15124 teniendo en cuenta el power derating como me menciona DOSMETROS y resulta:

Cant-transist = Pdis / Ptrans. = 506W / 175[W/trans.] = 2,9 transistores.

Teniendo en cuenta de que no me falte nada en el cálculo (cosa muy difícil) llego a la misma conclusión que antes, la de utilizar 6 transistores (3 por cada rama).

El tema aquí es que no he tenido en cuenta el gráfico SOA, que debo hacerlo pero no sé cómo, es decir un cálculo en donde intervenga la potencia máxima de cada transistor teniendo en cuenta el power derating y también el gráfico SOA.

Saludos!.
11/10/2017 #10
Moderador general

Avatar de Fogonazo

La curva SOA a veces aparece para mas de un valor de temperatura.
Si no es el caso, personalmente calculo una pérdida de un 35% para una variación de 50° de temperatura.
13/10/2017 #11


Perfecto, es un buen dato a tener en cuenta, Gracias..

Saludos!.
13/10/2017 #12


pero con 3 transistores no estas en el limite? hay que tener un margen de seguridad... yo utilizaria 4 transistores.
17/10/2017 #13


Si, para dar un margen de seguridad y no exigir al máximo a los transistores, me imagino que es recomendable utilizar un par más de la cantidad suficiente. Simplemente planteé ese ejemplo para realizar el cálculo y que me puedan guiar los que saben si está bien.

Saludos!.
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