Dr. Pap László jegyzete - BME Hálózati Rendszerek és ...

5. fejezet
Teljesítmény és hatásfok,
teljesítményfokozatok
Ebben a fejezetben azokkal a kapcsolási elrendezésekkel foglalkozunk, amelyek arra szolgálnak, hogy
lehetőleg jó hatásfokkal nagy teljesítményt juttassanak el a fogyasztóra. Azért, hogy a különböző
kapcsolásokat össze tudjuk hasonlítani, azt feltételezzük, hogy a fogyasztón szinuszos jel jelenik meg.
A tranzisztor vezérlésével külön nem foglalkozunk, mindössze úgy képzeljük, hogy a vezérlés hatására
szinuszos jel jelenik meg a kimeneten.
A teljesítmények számításakor az alábbi elvek szerint járunk el:
• Az áramkör alkatrészein az áramok és feszültségek időben változó jelek, emiatt minden alkatrészen
a feszültség és áram szorzataként előálló "pillanatnyi" P (t) teljesítmény időben változik.
• A pillanatnyi teljesítmény időbeli változása általában érdektelen, mivel a fizikai jelenségeket
(az alkatrészek melegedését, a hangszóróból szóló hang intenzitását, az áramkört tápláló telep
üzemidejét) a teljesítmény időbeli átlaga határozza meg. Ebben a fejezetben a teljesítmény alatt
a teljesítmény időbeli átlagát fogjuk érteni (P = P (t), ahol a felülvonás az időbeli átlagra utal).
• A vizsgálat során feltételezzük, hogy az alkatrészek feszültségei és áramai periódikusak, így a
P (t) pillanatnyi teljesítmény is periódikus, ami miatt az időbeli átlagok az egy periódusra eső
átlagokkal azonosak, azaz
ahol T a jel periódusideje.
P = P (t) = 1 T
∫ T
0
P (t)dt, (5.1)
• A vizsgálatnál az áramkör frekvenciafüggésétől eltekintünk, ezért a teljesítmények is függetlenek
a frekvenciától.
A problémák felvetésére és a teljesítményfokozatokkal kapcsolatos alapfogalmak bevezetésére
vizsgáljunk meg egy elvi jelentőségű elemi példát.
5.1. A probléma felvetése
Az elemi példaáramkör kapcsolása az 5.1. ábrán látható, ahol a fogyasztót közvetlenül csatoltuk az aktív
eszközhöz. A továbbiakban feltételezzük, hogy a tranzisztor földelt bázisú áramerősítési tényezője
egységnyi (α = A = 1, i C = i E ).
A kéttelepes kapcsolásnál a mukaponti áramot úgy állítjuk be, hogy a fogyasztón ne folyjon egyenáram,
azaz a munkapontban a tranzisztor emitterén nulla egyenfeszültség legyen. Ilyenkor a tranzisztor