Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ДПТ. Последняя редакция(новая новая) / metoda_po_kursachu_SvSU_samaya_poslednyaya_redaktsia(10.11.14).doc
Скачиваний:
168
Добавлен:
24.02.2016
Размер:
5.6 Mб
Скачать

5. Расчет тепловых потерь мощного ключа

Типовой расчет потерь ключа основан на типовых формах токов и напряжений. Реальные кривые имеют отличительные особенности, связанные с переходными процессами и действием паразитных элементов схемы. На рис. 4.1 показан типовой процесс кривых тока и напряжения в переходном процессе включения и выключения полупроводникового ключа для индуктивной нагрузки [9]

Мощность потерь транзистора равна:

.

где – максимальный ток коллектора (стока) мощного транзистора в пусковом режиме (Iпус);

(см. мощный каскад);

– напряжение на ключе в открытом состоянии, для транзисторов IGBT и (см. раздел 1) для транзисторов MOSFET.

Т – период коммутации;

tвыкл – время выключения VT (время спада тока стока – справочная величина);

tвкл – время включения мощного транзистора (время нарастания тока стока – справочная величина).

Рис. 4.1. Типовые кривые переходного процесса при включении и выключении ключа

на индуктивную нагрузку

Необходимо проверить правильность временных параметров в соответствии с выражением:

(самая опасная ситуация для ключей).

Отсюда можно определить tоткр.

После вычисления Pтр эту величину сравнивают с Pдоп VT. Если выполняется соотношение , то выбор VT произведён корректно и необходимо определить допустимую температуру переходов транзистора для обеспечения рассчитанной мощности в соответствии с рис. 4.2 (справочная зависимость дляVT типа MOSFET).

Для транзисторов IGBT обычно приводятся Рдоп при t˚C=25˚C и коэффициент снижения Ксниж (в Вт/˚C). С использованием Ксниж легко самостоятельно построить зависимость Рдоп=f(t˚C).

Рис. 4.2 обязателен в расчетно-пояснительной записке.

Расчет площади теплоотвода можно производить в соответствии с формулой [5, c. 117].

[см2],

где Pтр – мощность VT, полученная из расчетов;

KT – коэффициент, характеризующий радиатор. Для алюминия чернёного ;

tc – максимальная температура среды (см. задание);

Rп–к – тепловое сопротивление переход–корпус;

RTKM – тепловое сопротивление корпус–радиатор и, применяя шлифовку контакта корпус–радиатор, различные пасты, медные шайбы, можно принять, что .

Tп max – min (T1˚C, T2˚C).

Рис.4.2. Зависимость Рдоп=f(t˚C) для VT

Если при расчетах S будет отрицательной величиной, то радиатор не обеспечит теплоотвод, и необходимо подыскать другой транзистор с большим запасом по току или понизить температуру среды за счет различного рода охладителей.

6. Задатчик

6.1 Задатчик на базе терморезисторов

Для терморезистивного датчика из [2] берутся данные для построения характеристики R=(tC) (рис. 5.1).

Рис.5.1. Выходная характеристика датчика

Для заданного диапазона температуры (например – 15С – 30С) определяется диапазон изменения сопротивления датчика (Rmin, Rmax). Кроме того, необходимо написать уравнение характеристики (прямая, проходящая через две точки) R=(tC), которое будет использоваться в дальнейших расчетах.

Наиболее часто датчик включается в мостовую схему вида рис. 5.2.

Рис 5.2. Задатчик: двухпроводная схема подключения датчика температуры(а);

трехпроводная схема подключения датчика температуры(б)

Резистор R2 – это сам датчик, R5 – непосредственно задатчик, который позволяет установить требуемую температуру, и его можно оцифровать не в Ом, а в tС. При достижении температуры мост будет уравновешен и Uвых=0. Для расчета всех резисторов можно воспользоваться известным соотношением для уравновешенного моста, причем стоит задача рассчитать R5 так, чтобы обеспечить работу системы во всем заданном диапазоне работы датчика. При R2 min мост уравновешен, когда движок R5 будет находиться в крайнем левом положении, т. е. будет справедливо равенство

R2 min(R4+R5)=R1 R3.

Когда температура максимальная, то равновесие моста будет при движке R5 вправо и тогда R2 max R4=(R1+R5) R3.

Есть два уравнения и 4 неизвестных R1, R3, R4 и R5. Поэтому необходимо задать величины двух любых резисторов (желательно не R5) и решить эту систему уравнений, при этом следует учитывать две проблемы:

1) желательно, чтобы мост состоял из низкоомных резисторов (выходное сопротивление моста будет меньше, что повысит точность системы и будет легче его настройка);

2) ток через датчик должен быть такой, чтобы не было эффекта саморазогрева датчика от источника E1. Следует знать этот ток или допустимую мощность рассеивания и проверить в рассчитанной схеме следующее неравенство: IR2<Iсаморазг (обычно Pдат1 мВт).

Рассчитывать резисторы для определения равновесия моста необходимо очень точно (4 знака после запятой). Затем необходимо уточнить баланс моста для R2 min или R2 max, т.е. определить Uвых (например, для R2 min), приняв E1=5 В:

; (5.1)

; (5.2)

ε1= Uaв= Uас –Uвс .

Напряжение Uав (Uас и Uвс) следует определить с точностью до 5 знаков после запятой (величины резисторов необходимо подставлять с точностью до 4 знаков после запятой; Uав должно быть порядка Uав=0,00000…). В противном случае мост неуравновешен и следует пересчитать резисторы.

Затем необходимо из уравнения датчика определить R2 (отличное от R2min) при уходе температуры на 1% от заданного диапазона. Если рассчитываемый диапазон t˚C=30 – (–15)=45С, 1% составит 0,45С, т. е. необходимо определить R2 при t˚C= –15+0,45С. Затем эту величину подставляем в (5.2) и определяем ε1. Это уже будет напряжение на выходе задатчика, которое и должна отрабатывать САУ (будет определять ее чувствительность или точность).

Трехпроводная схема (рис. 5.2, б) компенсирует погрешности соединительных проводов.

После расчетов выбирают резисторы в соответствии с общими требованиями (см. раздел 2).

Соседние файлы в папке ДПТ. Последняя редакция(новая новая)