Изчисление на биполярен транзистор с индуктивен товар
Изчисление на транзистора, когато се използва индуктивен товар.
По време на работа, транзистори в индуктивен товар на статично загуби (загуби проводни) се добавят динамични загуби. Те са прави значителна добавка и, ако изберете параметрите неподходящи елементи могат да станат големи.
Динамични загуби транзисторни включват самите загуби и изключване загуби на транзистора. Основната причина за тези проблеми е наличието на капацитет между колектора и емитера на ЦОП, което не позволява на транзистора веднага да премине от отворен за затворен и обратно и го задръжте за известно време в линеен режим. В допълнение, при откриването на отрицателната роля на транзистора може да носи капацитет колектор-емитер SKE (също добавя към нея извън паразитни капацитет), което води до факта, че на транзистора трябва да се освободи, когато се отваря изходния капацитет.
Например, помислете за Flyback импулс от датчиците 220V AC до 40V DC максимална мощност от 700 вата, работещи при честота от 20 кХц (т.е. срок 50mks). Ние избираме транзистор и се изчислява за него.
Предположение 1: Трансформаторът е проектирана перфектно, не намагнитване обрат и обратен цикъл напълно се отказва своята енергия към товара.
В този случай, на вълната на токов чрез превключване на транзистора в цикъл ще има идеална форма на острие. Коефициентът на запълване при максимална мощност (съотношение на широчина на импулса за период) е равно на 2.
Предположение 2: напрежението в мрежата коригирано и напълно плоска, за да 280 волта напрежение (което на практика без използване на изхода еквалайзер е практически невъзможно, например, за мощност 1,2 кВт при капацитет на входните кондензатори 940 UF в постоянно напрежение, ще бъдат наложени променливо напрежение пулсации, триони връх - връх мрежа 310В , триони по-ниска стойност от около 260V)
Ние изчисляваме средния ток през транзистора.
Мощността, консумирана от мрежата:
Предположение 3: приемам ефективност 90% (добри преобразуватели имат 95-97%) # 951 = 0.9
По този начин консумацията на енергия от мрежата: Р = 700 / 0.9 = 778 W
Средна ток на транзистора: I КОе (ср) = PJN / Ucc = 778/280 = 2.78 А
Когато този връх ток е равен на (ток е под формата на триони, триони първоначалните ток, равен на 0, продължителност на половин период):
(2) I КОе (пик) = I КОе (т) * 2 / (т и / T) = I КОе (m) * 4 = 2,78 * 4 = 11,1 А
Ефективна (или валиден) актуални към трионообразна форма е:
Отворете директорията на висока мощност транзистори и изберете транзистор се основава на средния ток, а максималният изходното напрежение. Напрежението на колектора в обратноходов преобразувател ще бъде значително над захранващото напрежение поради импулсен трансформатор индуктивност. Изчисляване на трансформатора не е включена в предмета на статията, така че аз просто приемам, че максималната колектор напрежение е равно на два пъти максималното входно напрежение (връх на мрежата), т.е.
КОе U (макс) = 310 * 2 = 620 в
На пръв поглед, разтвор транзистор KT872A на с параметри А Imax = 8, I = пик КОе 15А и U = 700V (1500 V пулс).
Очакваме статични загуби, те са неразделна част от продукта на ефективен ток на на напрежението в транзистора.
За KT872A Няма данни за зависимостта на насищане напрежение на колектора ток за изчислява текущата стойност. Ето защо, ние приемаме възможните максимум (най-лошия случай) - 2.5V
(4) P во = I КОе (EFF) * U kenas = 4.53 * 2.5 = 11.3 W.
Определя стойността на базовата съпротивление на резистор на базата на управляващото напрежение, аз КОе (връх) и з 21 е коефициентът печалба.
За KT872A от графиките е очевидно, че приблизително равна 2, т.е., когато токоприемник 21е 8А з че когато КОе I (пик), транзистор остава в насищане, е необходимо да се осигури база ток I б = I КОе (пик) / ч 21e = 11,1 / 2 = 5,55 А. В този случай ток напрежение U BE = 1.3V. поеме контрола напрежение, равно на 5V.
(5) R B = (U U VH- б) / I В = (5-1.3) /5.55 = 0.6 ома
Ние очакваме динамични загуби. Приема се, че скоростта на отваряне и затваряне на транзистор колектор ограничен капацитет - основата (Miller капацитет). Напрежението на смяна на колектора чрез капацитет CSC произвежда ток в основата, противоположно насочено текущ контрол и позволява мигновено превключване.
В този случай включването се появява при нулево натоварване ток, следователно загуба на мощност, когато пренебрегване, но се изключва, когато максималния ток, аз Koe (връх), която подкрепя индуктивността трансформатор до транзистора пълно-OFF.
Ние вярваме, че спирането настъпва в линейна прогресия, след загубата на мощност, за да се изключи за периода ще бъде:
(6) P DYN (изключен) = (U КОе (макс) * I КОе (пик) / 2) * (т (OFF) / T)
от време се определя от израза, който отчита ток през кондензатор ЦОП:
(Което означава формула: затваряне на скоростта на транзистора е такава, че токът през колектор-база капацитет на транзистора се поддържа в провеждането на държавната), ние се движат към спецификата (тази формула е взета от книгата "Изкуството на схема дизайн" Хоровиц и Хил):
(7) т (OFF) = U КОе (макс) SDB * (R + R и б) / (U U BE- vh.n.u.)
където R и - източник импеданс сигнал
б г - вътрешен разпределена база резистентност (приблизително 5 ома)
U BE - база-емитер напрежение, когато основата ток I КОе (пик) / ч 21е
U vh.n.u. - напрежението на входа на ниско ниво на сигнала
В нашия случай ните = 125pF (типична стойност, ако изглед графиката на напрежение SKB, виждаме, че в напълно отворено транзистор капацитет е 550pF, но при напрежение над 10 V е намалял образец, т.е., най-на превключвателя се случва с контейнера 125pF)
R предварително изчислен като 0.6Om, U BE = 1.3V, U vh.n.u. вземе равен 0V (когато източникът е трансформатор изолация, след това U vh.n.u. може да бъде отрицателно)
т (OFF) = 620 * 125 * 10 -12 * (0,6 + 5) / (1.3-0) = 3,3 * 10 -7 = 0.33 микросекунди
P DYN (изключен) = (U КОе (макс) * I КОе (пик) / 2) * (т (OFF) / T) = (620 * 11,1 / 2) * (3,3 * 10 -7 / 50 * 10 - 6) = 23Vt
(8) P во = P суми + P DYN (изключен) = 11.3 + 23 = 34.3Vt
Очакваме максималната допустима температура на тялото на транзистора.
Като цяло, термичната устойчивост на кристалната структура на задържане (Cr-к) е транзистор. Това показва средната температура на кристала и е напълно вярно за постоянна мощност, и в този случай импулс мощност. В определен референтен данни се нанасят импулсна термична устойчивост на цикъла на продължителност на импулса и дълг. Той отчита, че по време на импулс температура действие чип достига максимум и изостава на определен минимум време на пауза. Използвайки тази графика, температурата пик на получената стойност кристал на предварително определено съотношение мито и времетраене на импулса, че е важно, защото pshiknet транзистор, веднага след като температурата достигне ограничението, и то не се окаже, че средната температура за периода е било позволено.
Така, максималната допустима температура KT872A кристал (като, наистина, по-голямата част от транзистори) е 150 ° С За съотношение мито Q а = 2, с продължителност на импулса 25mks Rt (Cr-к) е около 0,7 ° C / W
Основната формула за изчисляване:
(9) Ta = Toff + Rsumm * (Rt (CR-в) + Rt (к-Rad) + Rt (RAD-CP))
където Toff - температура на околната среда.
Rsumm - обща мощност разсейвана в транзистора
Rt (Cr-к) - термична устойчивост кристално тяло (в нашия случай, изчислена за цикъл и продължителността).
Rt (к-Rad) - термична устойчивост тяло радиатор (тази термична устойчивост, например, термично проводящ еластично уплътнение)
Rt (RAD-ср) - термична устойчивост радиатор среда (обикновено въздух)
естеството на импулси от товара се взема предвид, като правило, само кристала, тъй като в резултат на топлинната инертност на температурата на тялото на външната си страна е по същество не пулсация.
От уравнение (9) се получи максимално допустимата температура на тялото на транзистор:
T Corp. Тсг = - P * Rt (Cr-к) = 150-34.3 * 0,7 = 126 ° С
Термично интерфейс материал и вида на радиатора, на базата на формула 9 трябва да бъде избран така, че температурата на корпуса не надвишава изчислява, и още по-добре да се направи преглед на най-малко 20 ° С
Основните източници на предложената алгоритъм за изчисляване на грешката:
- U КОе (макс) - приема с "таван", зависи от изтичане индуктивност на трансформатора, и начини на работа, използвани схеми ударопоглъщащи вериги
- Формула 7 не включва тока стречинг в основата на транзистора и реалното време за изключване, ще бъдат по-малко.
- Във формулата, R 7 б взети 5 препоръки ома източник, действителната стойност може да бъде различен.