5.3. Выбор транзистора

Транзистор выбираем по максимальному (амплитудному) значению тока стока (или коллектора) и максимальному напряжению сток-исток (или коллектор-эмиттер). Ранее без учета наличия всплеска импульса тока было определено максимальное значение тока первичной обмотки трансформатора I_1m =52,45 А.

С учетом коэффициента запаса по току k_з.т=2 ток стока транзистора I_{ст N} должен быть не менее 105 А.

В подразд. 2.4 приведены рекомендации по выбору транзистора по току с учетом всплеска импульса тока первичной обмотки

I_{ст max}=(1,2; …; 1,5)(1,2; …; 1,4)•1,2•Р_выхK'/(ηU_{вх max}_min)=

(7; …; 10)P_вых/U_{вх max} .

Значение γ = γ_min определим для режима работы преобразователя при максимальной величине входного напряжения U_{вх max}.

U_вх = U_{вх max} = 12(1+0,1) = 13,2 В;

U_{нг N} = (1/k_тр) (U_{вх max} - ΔU_кэ.нас)γ_min – ΔU_в.пр - ΔU_RL;

γ_min =(U_{нг N} + ΔU_в.пр + ΔU_RL)k_тр/ ( U_{вх max} - ΔU_кэ.нас) =

= (12 + 0,75 + 0,408) 0,2 / (13,2 – 0,5);

γ_min = 0,207.

Определим номинальное значение тока стока транзистора с учетом наличия всплеска импульса тока [4], воспользовавшись для этих целей вышеприведенной формулой.

Примем η=0,9 и определим остальные параметры:

K'=U_{вх max}./ U_{вх min}=1,1/0,9=1,222;

_min=0,207;

Р_вых=24•8=192 Вт;

U_{вх max}=1,1•12=13,2 В;

I_{ст max} =1,2•192•1,222/(0,9•13,2•0,207)=114 А.

Рассчитанный c учетом рекомендаций подразд. 2.4 ток стока I_{ст max} транзистора практически совпадает с рассчитанным выше значением тока стока транзистора (105 А). Для выбора транзистора примем значение

I_{ст max} =115 А.

Номинальное напряжение транзистора сток-исток U_с-и определим по формуле

U_{с-и max} = U_{вх max} + U _{вх max} _min/(1-_min) = U_{вх max} /(1-_min) =

=13,2/(1-0,207)=16,64 В.

С учетом рекомендаций подразд. 2.4, коэффициента запаса по напряжению, k_з.н, принимаем равным 4, т.е. k_з.н =4.

Таким образом, транзистор необходимо выбирать на напряжение не менее 70 В.

Окончательно принимаем решение по требуемым параметрам транзистора.

Номинальное значение тока стока должно быть не менее 115 А, а номинальное значение напряжения U_{с-и N} – не менее 70 В.

Учитывая, что рабочая частота f_p принята равной 50 000 Гц, а также учитывая рекомендации, приведенные в подразд. 2.4, необходимо выбирать транзистор MOSFET. Таким требованиям удовлетворяет транзистор (см. табл. 22) BSM111AR, параметры которого:

U_c-и =100 B; I_{ст max} = 200 А; R_нас = 8,5•10^-3 Ом.

Суммарное время включения и выключения транзистора (t_вкл + t_выкл) < 0,25 мкс.

Тепловое сопротивление переход-исток транзистора, R_п-и=0,18 ºС / Вт.

Таким образом, падение напряжения в открытом состоянии транзистора при токе I_1m = I_{cт m} = 52,45 А составит ΔU_с-и= 52,45•8,5•10^-3 = 0,446 В.

Это падение напряжения меньше принятого ранее при расчете падения ΔU_кэ.нас = ΔU_с-и= 0,5 В. Уточнение расчета не требуется.

5.4. Выбор диодов vd1 и vd2

Выбор диода VD1 проводим по среднему значению импульса тока вторичной обмотки трансформатора I_2ср = I_2m_max=8•0,5=4 А с учетом коэффициента запаса по току k_з.т=2, I_в.ср = k_з.т •4=2•4=8 A и максимальному обратному напряжению.

Амплитудное значение обратного напряжения на диоде VD1 определяется напряжением, прикладываемым к нему на интервале паузы:

U_{обр m} = (U_{нт N}+ΔU_в.пр+ΔU_RL)/γ_min ;

U_2m =( 8+0,75+0,408)/ 0,207 = 44,24 В.

С учетом коэффициента запаса по напряжению k_з.н=2 необходимо выбирать диод VD1 на номинальное обратное напряжение не менее 89 В.

В качестве диода VD1 выбираем диод Шoтки 8TQ100/IR (cм. табл. 20) на ток I_{в N} =8 А; U _{в.обр N} =100 В; ΔU_в.пр =0,72 В._.

Выбор диода VD2 проводим по среднему значению тока, протекающего по обмотке дросселя на интервале паузы t_п=T-t_и. При _max=0,5 этот ток равен току, протекающему по обмотке дросселя на интервале импульса t_и:

I_{VD2 ср}=I_{нг N}(1-_max)=8•0,5=4 А.

С учетом коэффициента запаса по току k_з.т=2

I_в.ср = k_з.т •4=2•4=8 A.

Максимальное обратное напряжение на диоде VD2 появляется на интервале импульса и равно амплитуде напряжения вторичной обмотки на интервале импульса:

U_{VD2 обр}=U_2m=U_{вх max}/ k_тр=(13,2-0,5)/0,2=63,5 В.

С учетом коэффициента запаса по напряжению k_з.н=1,5 необходимо выбирать диод VD2 на номинальное обратное напряжение не менее 100 В.

В качестве диода VD2 выбираем диод Шoтки 8TQ100/IR

на ток I_{в N} =8 А; U _{в.обр N} =100 В; ΔU_в.пр =0,72 В. _.