Как найти рабочий аналог BUT11A для строчной развёртки и не сжечь его через час после замены

Телевизор щёлкнул, экран погас, и в воздухе потянуло характерным запахом подгоревшего пластика. Строчный транзистор ушёл в пробой, это знакомо каждому, кто занимался ремонтом старых телевизоров. BUT11A стоит в корпусе TO-220, его легко найти по маркировке, легко выпаять, и вот здесь начинается самое трудное: найти замену, которая не повторит судьбу предшественника через несколько часов работы. Наивная логика подсказывает купить любой транзистор с похожими предельными параметрами. Опыт подсказывает совершенно другое.

Что делает BUT11A в строчной развёртке и почему к нему такие требования

Выходной каскад строчной развёртки работает на частоте 15625 Гц в системах PAL и SECAM. Это означает, что за одну секунду транзистор открывается и закрывается 15625 раз. Каждый цикл начинается с нарастания тока через отклоняющие катушки, потом следует резкое запирание, во время которого на коллекторе транзистора возникает высоковольтный выброс. Амплитуда этого выброса достигает 1200-1500 В при питании строчного трансформатора от шины 110-130 В. Именно поэтому BUT11A при рабочем напряжении VCEO 450 В имеет импульсное напряжение коллектор-эмиттер VCES до 1000 В.

Максимальный ток коллектора BUT11A составляет 5 А постоянный и 8 А импульсный. Рассеиваемая мощность достигает 100 Вт при температуре корпуса 25 градусов, что при монтаже на радиатор обеспечивает надёжную работу в условиях реального нагрева шасси. Коэффициент передачи тока hFE у BUT11A невысок и находится в диапазоне 5-40 в зависимости от рабочего тока и версии производителя. Это нормально для мощных высоковольтных транзисторов.

Но главный параметр, который определяет пригодность транзистора для строчной развёртки, это не напряжение и не ток, а скорость переключения. Точнее, время рассасывания неосновных носителей в базе.

Что такое время рассасывания и как оно убивает неподходящий транзистор

Биполярный транзистор в режиме насыщения накапливает в базовой области избыточный заряд носителей. Когда управляющий сигнал переходит в состояние запирания, транзистор не выключается мгновенно. Сначала должен рассосаться накопленный заряд, и только после этого ток коллектора начинает спадать. Время, за которое происходит этот процесс, называется временем рассасывания ts.

Для строчной развёртки с периодом 64 микросекунды время рассасывания транзистора должно укладываться в несколько микросекунд максимум. У BUT11A время рассасывания ts составляет около 2-4 мкс, время спада тока tf около 1.5-3 мкс. Суммарное время выключения toff не превышает 6-7 мкс. Это позволяет транзистору уверенно закрыться за время обратного хода строки, которое составляет примерно 12 мкс.

Что происходит, если поставить транзистор с большим временем рассасывания? Он не успевает полностью закрыться до следующего рабочего цикла. Транзистор находится в переходном режиме, когда на него уже подаётся открывающий ток базы, а предыдущий цикл ещё не завершён. Сквозной ток через транзистор и демпферный диод резко возрастает, мощность рассеивания на коллекторном переходе взлетает выше допустимого предела, и через минуту, иногда через час, транзистор уходит в тепловой пробой. Именно так заканчиваются истории про замену "с похожими параметрами по напряжению и току".

Современные аналоги BUT11A и на что смотреть при выборе

Оригинальный BUT11A от STMicroelectronics, Philips Semiconductors или ON Semiconductor в наши дни встречается в продаже, но нередко под этим именем продаётся перемаркированный дешёвый транзистор из Китая с параметрами, не имеющими отношения к оригиналу. Проверить подделку мультиметром полностью невозможно: омметр не измерит скорость переключения.

Надёжные прямые аналоги BUT11A с совпадающими параметрами переключения и допустимым напряжением следующие:

1. BU508A в корпусе TO-218 или TO-3P. Напряжение VCEO 700 В, ток 8 А, мощность 150 Вт, время выключения аналогично BUT11A. Превосходит оригинал по всем предельным параметрам, встречается в продаже широко и по разумной цене.
2. MJE13007 от ON Semiconductor в корпусе TO-220. Напряжение VCEO 400 В, ток 8 А. Предельное напряжение чуть ниже, чем у BUT11A, поэтому применяется в шасси с питанием строчного каскада до 90-100 В. В шасси с более высоким питанием лучше не рисковать.
3. 2SC4769 в корпусе TO-220F. Японский транзистор с напряжением VCEO 500 В, toком 7 А и исключительно малым временем рассасывания. Отличный выбор для шасси с жёсткими требованиями к скорости переключения, хотя найти его сложнее.
4. КТ872А в отечественном корпусе КТ-43-2 (TO-218). Разработан именно для строчных развёрток, напряжение VCEO 700 В, ток 10 А, время выключения сопоставимо с BU508A. Реальная альтернатива для тех, кто предпочитает отечественную компонентную базу.

Выбор конкретного аналога определяется шасси телевизора. Перед покупкой замены разумно измерить напряжение питания строчного трансформатора: если оно превышает 100 В, MJE13007 с его 400 В VCEO рискует получить разрушительный выброс на коллекторе при отклонении режима от нормы.

Как отличить оригинальный транзистор от поддельного перед установкой

Проверка транзистора мультиметром в режиме измерения h21э даёт первое приближение. У BUT11A коэффициент усиления при токе коллектора 1 А должен находиться в диапазоне 10-40. Показание ниже 5 или выше 100 сигнализирует о несоответствии. Проверка p-n перехода коллектор-эмиттер в режиме прозвонки: прямое падение напряжения на переходе база-эмиттер для кремниевых транзисторов составляет 0.55-0.70 В. Показание ниже 0.5 В говорит о деградации или перемаркировке.

Сопротивление между базой и эмиттером у оригинального BUT11A в направлении от базы к эмиттеру составляет обычно 50-200 Ом. Это объясняется наличием внутреннего резистора в базовой цепи у некоторых версий транзистора. Значение менее 20-30 Ом в обоих направлениях говорит о том, что под маркировкой спрятан дешёвый транзистор без этого резистора, что само по себе не катастрофа, но является косвенным признаком перемаркировки.

Внешний осмотр корпуса: у оригинальных транзисторов TO-220 поверхность теплоотводящей пластины ровная, без раковин и царапин. Маркировка наносится лазером или тиснением, края букв чёткие. Размытая маркировка, следы химического травления предыдущей надписи и несимметричное расположение выводов относительно корпуса встречаются у перемаркированных экземпляров.

Нюансы установки и почему базовая цепь так же важна как сам транзистор

Замена строчного транзистора на аналог с лучшими параметрами не гарантирует успеха без проверки базовой цепи. Форсирующая цепь управления базой, которая обеспечивает быстрый отбор заряда при запирании транзистора, рассчитана под конкретное время рассасывания оригинального прибора.

Если аналог имеет меньшее время рассасывания, чем оригинал, базовая цепь с тем же форсирующим конденсатором будет работать с избыточным ускорением. Транзистор будет переключаться быстрее, чем нужно, что само по себе не проблема. Однако если время рассасывания аналога заметно больше, чем у оригинала, форсирующей цепи может не хватить для полного отбора заряда за время обратного хода, и транзистор будет систематически работать на грани режима, постепенно деградируя.

Практический контроль после замены: температура корпуса транзистора на штатном радиаторе через 10-15 минут работы в нормальном режиме не должна превышать 70 градусов Цельсия. Это простой и надёжный критерий. Транзистор, греющийся выше 80 градусов при нормальной нагрузке, либо не справляется с переключением, либо имеет заниженные параметры относительно заявленных.

Что проверить в шасси прежде чем включать телевизор после замены

Строчный транзистор редко выходит из строя сам по себе. Причина пробоя почти всегда скрыта в окружающей схеме, и замена транзистора без устранения причины повторит историю с той же развязкой.

Первое, что проверяется: демпферный диод, который стоит параллельно коллектору и эмиттеру строчного транзистора. Его задача поглощать обратный выброс напряжения. Пробитый диод убивает новый транзистор в первые секунды работы. Диод прозванивается мультиметром: в прямом направлении падение напряжения 0.5-0.7 В, в обратном прибор показывает обрыв. Любое отличие от этой картины означает замену.

Второе: разделительный конденсатор в базовой цепи. Этот конденсатор, обычно ёмкостью 1-4.7 мкФ на напряжение 63-100 В, определяет форму управляющего импульса на базе. Высохший конденсатор с высоким ESR искажает фронты управляющего сигнала, и транзистор работает в режиме неполного переключения. Конденсатор меняется превентивно при каждом ремонте строчного каскада, это правило, выработанное годами практики ремонта.

Третье: строчный трансформатор. Межвитковое замыкание в его обмотках создаёт перегрузку по току, которая неизбежно уничтожит любой транзистор независимо от его параметров. Трансформатор проверяется отдельно, прежде чем включать шасси с новым транзистором, и этот шаг пропускать нельзя.