パワートランジスタの熱暴走対策について教えてください

質問先として最適なカテゴリー(たとえば電気回路)が見当たりませんので、科学カテゴリーに質問しました。

個人使用目的で小出力5W程度のごく普通のオーディオパワーアンプ(純コンプリAB級)を作成しました。
パワートランジスタは Pc20W級(V-CBO 100V,V-CEO 100V,Ic 3A)を使用しています。
パワートランジスタには熱暴走対策はしていません。
アイドリング電流は50mA流しています。
使用中にもパワートランジスタはほとんど熱くならず、実用上は何の問題もありません。

そこで質問なのですが、
書籍や雑誌の解説で「パワートランジスタには熱暴走対策が必要」という説明を見かけます。
定格を大きく下回ってる私のような条件のパワーアンプの場合でも熱暴走対策が必要なのでしょうか？

あまり厳密な(厳格な)回答は必要としていませんので、
熱暴走対策が必要となる目安などがあれば、おしえていただきたいと思います。

よろしくお願いします。

No.4 ベストアンサー 回答者： ytrewq 回答日時： 2008/08/05 07:12

パワートランジスタの熱暴走は次のようになる現象です。

温度上昇→バイアスの変化→アイドリング電流増加→コレクタ損失増大による発熱→温度上昇
したがって、対策はこの循環を断ち切ることです。
アイドリング電流を見ながら、ドライヤーなどで軽くパワートランジスタを暖めてみます。
もし、暖めるのやめても電流が増えつづけるようなことがあれば対策が必要です。
普通は温度上昇でVbeが低下してもバイアスが変化しないようにベースにいれたダイオードを熱的にパワートランジスタと近づけて温度保障に使います。

この回答へのお礼

アドバイスありがとうございました。

現在は可変ボリュームだけでバイアス調整した状態です。
アドバイス通りにバイアスにダイオードを追加して温度上昇に対応したいと思います。

お礼日時：2008/08/05 10:41

No.3 回答者： miyabi51 回答日時： 2008/08/04 21:48

熱暴走とは・・・自身の発熱により更に発熱を増大（通常は電流増大）させ許容電力を越え破壊に至ることによります。

純コンプリの回路で有ればエミッタフォロアで構成していると思います。
出力段PNP－NPNトランジスタ（ダーリントンであればその前段）のベース間に対策は施されているのでは無いでしょうか。
PNP-NPNトランジスタのベース間に信号の増幅とは無関係のトランジスタもしくは2～3本のダイオードが入っていませんか？
それが熱望走対策回路（部品）です。
バイポーラトランジスタは温度が上昇すると同じコレクタ電流を流すためのベース－エミッタ電圧が小さくなります（おおよそ-2.0～-2.5mV/K）温度が上昇したときにバイアス電流を減少させるための回路部品が有るはずです。あなたが参考とした回路図をよく見てください。

この回答へのお礼

アドバイスありがとうございました。
パワートランジスタに小型の放熱器だけは付けています。
小音量のみで音楽を聴いているせいかパワートランジスタが熱暴走している気配はありません。
アドバイスを参考に改良したいと思います。

お礼日時：2008/08/05 10:42

No.2 回答者： tance 回答日時： 2008/08/04 18:22

最大コレクタ損失20Wのトランジスタで出力5Wを出すというアンプは

定格を大きく下回っているとは言い切れませんよ。電源電圧が高すぎ
たり、終段のバイアス電流が温度に対して不安定だったりすると、あっと
いう間に熱暴走することがあり得ます。

そもそも20Wの石に20W喰わせると、無限大の放熱器をつけて、放熱器の
温度を25℃に保ったとき（多分水冷）ジャンクション温度が150℃になる
という、壊れる限界の状態になります。普通、これは「使える」とは
言えない状況です。

実際には放熱器は熱くなるし、触って火傷するような設計は、石が壊れ
ないとしてもまずいですから、実質20Wの石で扱えるパワーはだいたい
5Wくらいです。（石単体で5W。出力ではありません）

これは非常に乱暴な計算ですが、石の熱抵抗と同程度の放熱器をつけて
周囲温度40℃くらいで、ジャンクション温度を100℃に抑えた場合の
話しです。これだと火傷もしないし、寿命も大きな問題になりません。

プッシュプルでしょうから、石１個のパワーの何倍かの出力が得られる
ので、その分を余裕と見ることはできます。でも、これも電源電圧が
高すぎたり、バイアス電流が増えたりすると、十分な余裕かどうかは
要検討です。

個人で扱うアンプなら、あまり厳密なことは言わなくても良いと思います
が、バイアス電流の温度ドリフトを軽減する対策くらいはしておくこと
をお勧めします。実際、ASOの確認などはしたくても出来ないのが普通
でしょう。ならばせめて、出力ショートに対する保護くらいは考えて
おきたいところです。

やはり、熱暴走対策をするかしないかの元になる情報は、電源のパワー
かと思います。電源が貧弱なものなら暴走しても何も起こりません。

私は昔、自作アンプのヒューズが不良品だったために火事を出す寸前に
なったことがあります。

この回答へのお礼

ご意見ありがとうございました。

お礼日時：2008/08/05 10:39

No.1 回答者： miran_2006 回答日時： 2008/08/04 17:23

熱で壊れることはあると思いますが・・・

この場合の暴走って？
ちゃんと熱容量の計算をされているのなら、それが対策と言うことになると思います。

この回答へのお礼

ご意見ありがとうございました。

お礼日時：2008/08/05 10:38