"3" Замена транзисторов импортных

Журнал Радио 5 номер 1998 год. ВИДЕОТЕХНИКА
КОМПОНЕНТЫ В БЫТОВОЙ ВИДЕОТЕХНИКЕ
Японские биполярные транзисторы — параметры, замена
Ю. ПЕТРОПАВЛОВСКИЙ, г. Таганрог

С трудностями замены вышедших из строя элементов, в частности транзисторов, в зарубежной аппаратуре сталкиваются ремонтники и радиолюбители, занимающиеся ее ремонтом. О проблемах замены японских транзисторов и пойдет речь в публикуемой статье.


В современной бытовой технике применяют широчайшую номенклатуру полупроводниковых приборов самых различных видов. Биполярные транзисторы в этом отношении уверенно доминируют. Несмотря на то, что они в огромных количествах выпускаются электронной промышленностью десяткоа стран Европы, Америки и Азии, а в последние годы даже Африки и Океании, удельный вес японских разработок и их использования в бытовой радиоэлектронной аппаратуре выше всех остальных вместе взятых. По крайней мере, это касается бытовой техники, продаваемой в СНГ.

В Европе и Америке ситуация возможно иная. Следует иметь в виду, что японскую маркировку и соответственно характеристики имеют транзисторы, выпускаемые и в других странах. Например, южнокорейская компания LG — ELECTRONICS (бывшая GOLD STAR) на принципиальных схемах своей продукции часто употребляет наименования КТС, КТА и др., соответствующие японским 2SC, 2SA и др. На корпусах транзисторов японская и корейская маркировки нередко одинаковы.

Большинство полупроводниковых корпораций Японии, наряду с другими приборами, выпускают и биполярные транзисторы. В настоящее время в их число входят ORIZON DENKI, SANKEN DENKI, SANYO DENKI, SHINDENGEN, TOSHIBA, NEC DENKI, HITACHI, FUJITSU, FUJI DENKI, MATSUSHITA, MITSUBISHI DENKI, ROHM. Предоставленная ими информация вошла в справочник «THE JAPANESE TRANSISTOR DATA MANUAL», изданный в Сингапуре издательством TECH PUBLICATIONS РТЕ LTD. Параметры транзисторов, указанные в этой статье, взяты в основном из него.

Обозначения большинства транзисторов соответствуют требованиям JIS — промышленного стандарта Японии и зарегистрированы в EIAJ — ассоциации электронной промышленности Японии. Биполярные транзисторы часто имеют буквенно-цифровую маркировку, например 2SC780AG. Цифры и буквы разбиты на четыре группы: 1 — 2SC, 2 — 780, 3 — А, 4 - G.

Трехзначное обозначение транзисторов в группе 1 соответствует:

2SA — p-n-р, высокочастотный;
2SB — р-n-р, низкочастотный;
2SC — n-p-n, высокочастотный;
2SD — n-р-n, низкочастотный.

Группа 2 обозначает регистрационный номер EIAJ (от 11 до 9999).

Буква группы 3 соответствует модификации (указывает тип корпуса, коэффициент шума и др.).

Буква в группе 4 обозначает область применения:
G — для средств связи;
D — для изделий, применяемых корпорацией NTT;
N — для изделий, применяемых корпорацией NHK.

Особо следует подчеркнуть, что существует большое число транзисторов, обозначения которых не соответствуют вышеприведенным и устанавливаются самими производителями. В основном это относится к транзисторам с встроенными резисторами, диодами, для монтажа на поверхность, СВЧ, сборкам и другим специализированным типам. Например, фирма NEC для транзисторов с встроенными резисторами при структуре n-р-n использует обозначения АА, АВ, АС, ВА, ВВ, СЕ, FA, FB; при структуре р-n-р — AN, AP, AQ, AR, BN, BP, FN, FD и др. Изделия фирмы RHOM имеют обозначения DTA, DTB, DTC, DTD. Транзисторные сборки фирмы MATSUSHITA — PU, XN; фирмы TOSHIBA — RN, HN и т. д.

При работе с транзисторами следует иметь в виду, что их обозначения в документации и на схемах отличаются от маркировки на корпусах. Так, в маркировке часто отсутствуют первые два-три знака. Например, 2SC3310 — С3310; 2SC3399 — 3399; DTC143 — С143 и т. д. Кроме того, на миниатюрных (для монтажа на поверхность) транзисторах производители наносят маркировку в виде разнообразных кодов (символы, буквы, цифры в различных комбинациях), поэтому разобраться в них без сервисной документации весьма затруднительно.

Группа корпусов, зарегистрированная a EIAJ и JEDEC (американская система обозначений), имеет конструкции и цоколевки, принятые многими производителями (COMMON CONNECTION DIAGRAM). Кроме того, почти все они используют и собственные системы обозначений типов корпусов: SANKEN CONNECTION DIAGRAM, TOSHIBA CONNECTION DIAGRAM и т. д.

Выход из строя транзисторов в бытовой видеотехнике и других видах аппаратуры широкого применения — явление довольно распространенное, поэтому конкретный подбор аналогов для замены вышедших из строя транзисторов приобретает немаловажное значение для обеспечения хорошей работы отремонтированной аппаратуры и ее надежности. В отличие от разработчиков электронной аппаратуры, располагающих полной и точной информацией по применению изделий электронной техники, ремонтники в наших мастерских чаще всего лишены полноценного информационного обеспечения. Во многих случаях отказавшие транзисторы они просто заменяют точно такими же исправными. Приобрести наиболее распространенные транзисторы в крупных городах в последнее время не представляет большой проблемы. Однако часто выходят из строя и отсутствующие в продаже или очень дорогие транзисторы. Вот тут-то для подбора аналогов и необходима информация о параметрах и цоколевках как заменяемых, так и вновь устанавливаемых деталей.

Причины отказов полупроводниковых приборов в основном связаны с перегрузками по мощности рассеяния, току и напряжению. Самую большую группу риска составляют транзисторы, работающие в выходных каскадах строчной и кадровой разверток телевизоров и импульсных источниках питания. Для конкретного подбора аналогов далеко не всегда достаточно только основных параметров, приводимых в различных популярных изданиях и рекламных проспектах торговых фирм.

В публикуемых здесь табл. 1 и 2, по мнению автора, указаны достаточные сведения для подбора мощных импульсных биполярных транзисторов, основное назначение которых — работа в блоках строчной и кадровой разверток телевизоров и мониторов, импульсных блоках питания телевизоров и видеомагнитофонов. Они применяются и в качестве силовых импульсных ключей в самой разнообразной бытовой технике. В табл. 2 приведены сведения из [2].

Увеличить

В названные таблицы вошли в основном данные о транзисторах, продававшихся на радиорынке г. Ростов-на-Дону весной 1997 г. Поэтому перечисленная номенклатура, конечно, не покрывает и десятой части всего числа типов, выпускаемых японскими фирмами.

К сожалению, в названном выше справочнике не приведена полная информация о наличии в силовых импульсных транзисторах встроенных компонентов (диодов, резисторов и др.). Поэтому в табл. 3 перечислены транзисторы с защитными диодами между коллектором и эмиттером из [2]. Однако там нет информации о наличии защитных резисторов между базой и эмиттером и их номиналах, поэтому для наиболее распространенных транзисторов в табл. 3 указаны сопротивления, непосредственно измеренные универсальным прибором ВУ-15.

Следует отметить, что транзистору 2SA1186 есть комплементарная пара 2SC2837. Кроме того, такие приборы, как 2SD1402, 2SD1403, 2SD1545, 2SD1554, 2SD1555, 2SD1651, 2SD1710, 2SD2331, 2SD2333, S2000AF, имеют граничную частоту коэффициента передачи тока 3 МГц, 2SC4517 — 6 МГц, BU508A и BU508DF - 7 МГц, a 2SC2023 (при Uкэ = 12 В и lK = 0,2 А ) и BUT11 АХ — 10 МГц.

Рассмотрим некоторые общие подходы к ремонту бытовой техники, связанные с заменой силовых биполярных транзисторов. Степень сложности ремонта в наших условиях можно классифицировать так:
1. Простой — на корпусе неисправного транзистора имеется четкая маркировка, однозначно определяющая его тип; такой прибор не дорог и всегда имеется в продаже.
2. Средней сложности — искомый транзистор, хотя тип его известен, очень дорог или дефицитен, в то же время о нем имеется справочная информация в указанной литературе.
3. Сложный — невозможно определить тип транзистора или отсутствуют справочные сведения о нем, нет в наличии на местном рынке электронных компонентов.

Описание простых случаев ремонта вряд ли интересно читателям, поскольку фирмы, торгующие транзисторами (включая радиорынки крупных городов), постоянно имеют в ассортименте наиболее ходовые приборы, такие как 2SC3979, 2SC4517, 2SD1555, 2SD1710, BUT11, BU50B, BU2508 и др. по цене 1...3 долл.

А вот случаи сложного ремонта и средней сложности вполне заслуживают описания, так как отсутствие нужных транзисторов или информации по их применению надолго задерживают ремонт наиболее редких и дорогих видов бытовой техники.

Прежде всего, отметим, что по многим причинам подбор подходящих отечественных аналогов мощных импульсных транзисторов для замены неисправных импортных сделать не так просто. Не в последнюю очередь это связано с отсутствием подходящих по параметрам отечественных транзисторов в пластмассовых и миниатюрных корпусах. Исключением можно назвать, пожалуй, только транзисторы в металлических корпусах ТО-3, имеющие отечественные аналоги. Например, перечисленные в табл.1 приборы 2SC1942, 2SC3026 можно заменить на КТ838А, имеющий даже лучшие параметры [3], причем их размеры и цоколевки полностью совпадают.

Несмотря на большое разнообразие типов корпусов мощных импульсных транзисторов, многие из них имеют близкие габаритные и присоединительные размеры, что при соблюдении определенных требований позволяет корректно их заменять. На рис. 1 показаны цоколевки транзисторов, перечисленных в табл. 1 и 2. Различные типы корпусов, близких по присоединительным размерам, сгруппированы и показаны одним рисунком. В действительности каждый корпус имеет индивидуальные особенности. Однако для выбора аналогов зто не имеет большого значения. Важно только учитывать, изолирован ли транзистор полностью, имеет ли изоляционную втулку в креплении или коллектор транзистора электрически соединен с теплоотводящей пластиной корпуса.

Обратим внимание на некоторые характерные случаи замены транзисторов с различными корпусами. Например, неисправный прибор выполнен в изолированном корпусе, аналог не изолирован, но имеет пластиковую втулку в креплении. Здесь достаточно установить слюдяную или фторопластовую прокладку под корпус транзистора. Дополнительная изоляция винта крепления требуется для аналогов без изолирующей втулки. В ситуации, когда неисправный транзистор в неизолированном корпусе заменяют на «пластмассовый», необходимо оценить эффективность теплоотвода, так как температура кристалла изолированных транзисторов при одинаковых условиях будет выше, чем у их «металлических» аналогов.

Другие нюансы, возникающие при замене, такие как малая длина выводов и т. п., при проведении ремонта мало существенны и легко преодолимы. Основная проблема все же — выбор аналогов с нужными электрическими параметрами. Следует, однако, отметить, что, несмотря на большое число выпускаемых типов транзисторов, аналогов, у которых близки все или большинство измеряемых параметров, встречается не так уж много. Поэтому необходимо определять, какие из параметров имеют первостепенное значение, а какие вообще учитывать не обязательно. Сделать такие выводы можно, только имея достаточно четкое представление о конкретных условиях и схемах включения, в которых работает заменяемый транзистор.

Перейдем к конкретным ситуациям, наиболее часто встречающимся в ремонтной практике. В первую очередь, это касается подбора аналогов транзисторов для выходных каскадов импульсных блоков питания телевизоров, видеомагнитофонов и другой бытовой техники. В импульсных блоках питания видеомагнитофонов AKAI VS-G205, VS-G405, VS-G411, VS-G415, VS-G417, VS-G418, VS-G511 и др. применен ключевой транзистор 2SC4304 фирмы SANKEN, выполненный в изолированном корпусе FM20 (на время написания статьи транзистор отсутствовал в продаже и не включен в таблицы). К параметрам, на которые следует обратить внимание при подборе аналогов, относятся : Uкэ max = 800 В, lк max = 3 А, Рк max = =35 Вт, h21э min = 10 (при lк = 0,7 A), tвкл max = 0,7 МКС, tвыкл max = 4,7 МКС, UKэ нас min = 0,5В(при Iк = 0,7А).

От быстродействия транзистора (tвкл / tвыкл, на рис. 2 показано, по какой схеме включения и как они определяются) зависит КПД преобразователя. Чем короче переходные процессы, тем меньше мощность, рассеиваемая на транзисторе. Поэтому замена на существенно менее быстродействующий, хотя и восстанавливает работоспособность аппарата, нередко приводит к повторным отказам из-за перегрева корпуса.

Напряжение насыщения UKэнас в некоторой степени влияет на значение максимального импульсного тока транзистора и, следовательно, на мощность, отдаваемую в нагрузку, особенно при пониженном сетевом напряжении. Поэтому иногда транзисторы с большим UKэ нас «не тянут», т. е. блок питания не развивает необходимую мощность (для конкретной схемы включения).

Из транзисторов в изолированных корпусах (перечисленных в таблицах) «кандидатами» на замену можно назвать 2SC3559, 2SC3866, 2SC3979 (встречаются и исполнения в «металле»). Потребляемая мощность выше названных видеомагнитофонов AKAI не превышает 19 Вт, и если КПД блока питания принять равным 75%, то мощность, рассеиваемая на ключевом транзисторе, не превышает 5 Вт, что значительно меньше предельно допустимой для всех предполагаемых аналогов. Остальные их параметры весьма близки, поэтому для замены пригоден любой из них (более высокое UKэ нас У 2SC3979 в нашем случае не имеет особого значения по причине небольшого токопо-требления).

Самый дешевый и доступный аналог — 2SC3979. Правда, применим и более дешевый BUT11AX, но, к сожалению, отсутствие у автора полных справочных сведений по нему не позволяет его рекомендовать (хотя на практике ремонтники в подобных случаях широко используют транзисторы BUT11, BUT11А, BUT11AF,BUT11AX).

В предвыходном каскаде рассматриваемого блока питания применен дефицитный транзистор 2SD2132 фирмы RHOM, отличающийся низким сопротивлением «открытого ключа» ROTKp = 0,8 Ом (при IБ = 1 мА), h21э = 560...2700 и высоким быстродействием fT = 350 МГц. Для замены подойдет распространенный 2SC4204 или 2SC3246.

Не менее широкое применение нашли мощные импульсные транзисторы в выходных каскадах блоков строчной развертки телевизоров и мониторов. В телевизорах FTM536, FTM542, FTM551 фирмы FISHER в блоке развертки применен дефицитный транзистор 2SD1425, выпускаемый фирмой TOSHIBA. Он выполнен в неизолированном корпусе 2-16D3A с пластиковой втулкой и имеет следующие параметры:
UKэ max = 600 В, Iк max = 2,5 А, Рк = 80 Вт, h21э min = 8, UKэ нас = 8 В, fT = 3 МГц.В него встроен резистор сопротивлением 36 Ом между базой и эмиттером, а в некоторых исполнениях — и защитный диод между коллектором и эмиттером. Полноценные недефицитные аналоги 2SD1426, 2SD1427, 2SD1428 отличаются только большим Iк max (3,5; 5 и 6 А соответственно).

Из таблиц видно, что по электрическим параметрам для замены подходят и многие другие транзисторы, но выполненные в изолированных корпусах или без защитных диодов и резисторов. Это обстоятельство нужно обязательно учитывать, устанавливая при необходимости дополнительные диоды и резисторы и ориентируясь на конкретную схему включения.

Для обеспечения высокой надежности особо важно напряжение UKэ max , а не обычно указываемое в популярных справочниках UKб max. которое для рассматриваемых транзисторов всегда больше. Поэтому следует с осторожностью относиться к фразам вроде «транзистор на 1500 В», так как обычно имеют В ВИДУ Ukб max.

Как видно из таблиц, для транзисторов "на 1500 В" сами производители допускают Uкэ max, равное 600...800 В. С этой точки зрения лучшими по надежности будут транзисторы 2SD1402, 2SD1403, 2SD1651, 2SD1877, 2SD1878, 2SD1887 фирмы SANYO (из числа вошедших в таблицу).

Специфические трудности возникают при подборе транзисторов для видеокамер, поскольку во многих случаях трудно определить даже тип прибора (биполярный, полевой, n-p-n, р-n-р и др.) и его конкретное наименование. Непросто найти и справочные данные. Ниже указаны параметры ключевых транзисторов преобразователя напряжения, применяемого в широко распространенных у нас камкордерах PANASONIC: NV-M3000, NV-M9000, NV-MS4E, AG455 и др.

Q1001, Q1003 — 2SB1202 (р-n-р): Uкэ max = 50В, lK max = 3 А, Рк = 1 Вт. h21Э = 100...560, Uкэ нас = 0,7 В, tвкл = 0,07 мкс, tвыкл = 0,48 мкс, корпус — SC-64 (SANYO).

Q1004 - 2SD1624 (n-р-n): Uкэ max = 50 В, lK max = 3 А, Рк = 0,5 ВТ, h21Э = 100...560,Uкэ нас = 0,5 В,tвкл = 0,07мкс, tвыкл = 1 мкс, корпус — SC-62 (SANYO).

Основная трудность при замене этих транзисторов связана с их миниатюрностью. Доступные транзисторы с подходящими параметрами трудно разместить в очень малом объеме под экраном преобразователя напряжения, а расположение их вне экрана недопустимо из-за большого уровня создаваемых помех (рабочая частота преобразователя — около 500 кГц).

В рассматриваемом случае транзистор 2SB1202 можно заменить на менее дефицитные 2SA1241, 2SA1244 (оба в корпусе SC-64), 2SA1020 (корпус ТО-92MOD), 2SB892 (корпус SC-51), а также на отечественные 2Т836А, которые отличаются несколько меньшими быстродействием (tвкл = 0,3 мкс) и коэффициентом передачи тока (h21Э = 80... 125).

Сравнительно недефицитный транзистор 2SD1207 в корпусе SC-51 можно считать близким аналогом 2SD1624. Реально применение и отечественных КТ630Д, КТ630Е, хотя в этом случае требуется небольшая конструктивная доработка преобразователя напряжения (увеличение высоты стоек крышки экрана).

образование В заключение приведем пример замены выходных транзисторов блоков кадровой развертки телевизоров. В современных аппаратах они выполнены преимущественно на специализированных микросхемах, а дискретные транзисторы использованы в моделях 70 — 80-х годов. Выходной каскад кадровой развертки телевизора HITACHI — CR415 (кинескоп 370САВ22, 37 см по диагонали) выполнен на комплементарной паре транзисторов 2SB546 (р-n-р) и 2SD401 (п-р-п), характеризующихся Uкэ max= 150 В, IKmax = 2 А, Рк = 25 Вт, h21Э = 40...200, fT = = 5 МГц, Uкэ нас = 1 В, IКБ обр = 50 мкА, корпус — ТО-220 АВ. Транзисторы мало распространены, поэтому дефицитны. Однако они практически полностью эквивалентны отечественным КТ850В (n-р-n) и КТ851В (р-n-р) и, естественно, легко могут быть ими заменены.

ЛИТЕРАТУРА
1. Морита А. Сделано в Японии. — М.: Изд. группа «Прогресс». — «Универс», 1993,
с. 111—118.
2. Биполярные транзисторы. — Электронные компоненты, 1996, ╧ 1, с. 41 —44.
3. Транзистор КТ838 А. — Радио, 1994, ╧ 3, c. 4; ╧ 4, с. 45.