ичних проблем мініатюризації ІВЕ, який перешкоджає подальшій мініатюризації систем. Ці проблеми дуже серйозні і їх не вирішити зміною способу розрахунку питомої потужності.
Тому цілком природно використовувати і розвинути ті висновки, які були отримані і опубліковані на початку 70-х рр.. при аналізі енергетичних можливостей і обмежень мініатюризації силових напівпровідникових пристроїв. У відношенні статичних втрат в напівпровідникових приладах цих висновків три:
1. ККД випрямляча на напівпровідникових діодах має теоретичну межу, і він неприпустимо малий при вихідних напругах в одиниці вольт [1]. Тому в якості вентилів у таких випрямлячах слід використовувати не діоди, а польові транзистори як ключі в синхронному випрямлячі [3].
2. Для зменшення втрат у транзисторному ключі слід оптимізувати щільність струму в структурі транзистора, що досягається при заданому струмі застосуванням певного кількості паралельно включених транзисторів або зміною площі кристала [1,2]. p> 3. Для зменшення втрат у транзисторному ключі необхідно зменшувати не тільки вихідний опір, але і потужність управління, причому значна потужність управління може перешкоджати отриманню корисного результату від оптимізації щільності струму. Тому польовий транзистор має принципові переваги перед біполярним [1,4]. З цих висновків найбільш швидко був реалізований другий, і експериментальна транзисторна збірка, описана в [2], стала прототипом серійної зборки 2ТС843, що випускається до теперішнього часу.
Правильність третього висновку підтверджується всім станом і тенденціями розвитку сучасних силових транзисторів. Тривалий час не використовувався перший висновок, але в останні роки у зв'язку з необхідністю отримання напруг 3,3; 2,2; І, 5 У заміна діодів синхронними ключами на МДП-транзисторах визнається неминучою.
Всі ці висновки витримали перевірку часом і залишаються найважливішими способами зменшення статичних втрат в перетворювачах. Тому коротко розглянемо їх обгрунтування. ККД двухлолуперіодного випрямляча прямокутного напруги на ідеальних діодах максимальний при умові 2V h /П† T = I H /I V і визначається виразом
В
На рис.2 зображені значення теоретично граничного ККД випрямляча на ідеальних діодах в області малих випрямлених напруг. Штрихуванням відзначена область значень ККД, не досяжних для діодного випрямляча. У. Діапазоні V H від 1,5 До 5 В напруга на переході при максимальному ККД становить І20-І5С мВ, а значення Ін/Iо змінюється від 120 до 400. Це означає, що в даному режимі щільність струму в діоді на кілька порядків менше зазвичай використовуваної, а площа переходу на кілька порядків більше зазвичай застосовувана, тобто вона неприйнятно велика. Оскільки створити ідеальний р-п-перехід неможливо, слід розглядати перехід з коефіцієнтом m = 2 при П† T . ККД стає ще нижче і неприйнятна площа переходу зберігається. При збільшенні щільності струму до зазвичай використовуваної напруга на діод зростає до 0,5 В (Діод Шотки), що і визначає реальну залежність ККД від напруги на навантаженні (См.ріс.2). Очевидно, що будь-які варіанти використання діодів, аж до теоретично ідеальних, чи не дозволяють отримати прийнятних значень ККД в випрямлячах низьких напруг. У Водночас досить використовувати навіть не спеціальний, а серійний низьковольтний МДП-транзистор з вихідним опором 0,005 Ом при струмі 20 А, отримати падіння напруги 0,1 В, і ККД синхронного випрямляча стає вище, ніж ідеалізованого діодного (см.ріс, 2) при цілком прийнятною площі кристала. Порівнюючи випрямлячі на діодах Шотки і на МДП-транзисторах, зауважимо, що втрати у випрямлячі можуть бути зменшені приблизно в 5 і більше раз, що дуже істотно для підвищення загального ККД перетворювача.
В
Рис.2. Залежність граничного ККД діодних випрямлячів від необхідного значення напруги на навантаженні в порівнянні з ККД синхронного випрямляча на МДП - транзисторах
Інший питання, що вимагає розгляду, - це методи зменшення статичних втрат в транзисторному ключі при заданому струмі навантаження. Цей метод заснований на оптимізації щільності струму в силовому ланцюзі паралельно включених транзисторів при зміні їх кількості [1].
Енергетичні можливості транзистора характеризуються двома параметрами: твором площі кристала (або корпусу) на вихідний опір R 1 S 1 , ом * см 2 , і питомою потужністю, що витрачається в ланцюга управління, P УПР1 /S 1 Вт/см 2 . Змінюючи кількість паралельно включених транзисторів або площа кристала одного транзистора при заданому струмі I, тобто змінюючи щільність струму, можна визначити умови, за яких сумарна розсіює потужність буде мінімальна, і значення цієї потужності складе
В
Сумарна розсіює потужність мінімальна при рівності втрат у вихідний ланцюга і в ланцюзі управління. Аб...
