солютне значення цієї потужності в десятки разів менше, ніж у типових режимах сучасних МДП-транзисторів, але і щільність струму повинна бути зменшена в десятки разів, що призводить до відповідного збільшення обсягу транзистора або транзисторної збірки. Таким чином, методи істотного зменшення статичних втрат в силових транзисторах і діодах досить ясні і вельми ефективні, але їх реалізація обійдеться недешево, так як МДП-транзистор в принципі повинен бути дорожче діода, а вартість будь-якого транзистора зростає з збільшенням площі, кристала. Спостерігається тенденція до підвищення частоти комутації транзисторів до мегагерца і навіть декількох мегагерц з метою зменшення обсягу реактивних елементів і ІВЕ в цілому. Для всіх електротехнічних пристроїв на основі фундаментальних співвідношень справедливі Залежно, які полягають в тому, що в міру збільшення j, ОІ, П‰ і зменшується конструктивний обсяг і збільшуються втрати, тобто збільшується необхідна теллоотводящая поверхню. У всіх випадках обсяг конструкції із заданим перегрівом виходить мінімальним при оптимальному поєднанні j, ОІ, П‰. Тому підвищення частоти, якщо це не є наближення до її оптимального значення, відволікає сили і кошти на створення нової, більш дорогий елементної бази, параметри якої повинні забезпечувати в першу чергу малі частотні втрати, а статичні залишаються на другому плані. Знову нічого не робиться для підвищення ККД, і прогрес ІВЕ зводиться до зменшення конструктивного об'єму.
2. Тенденції розвитку транзисторних перетворювачів електроенергії
Тенденції розвитку транзисторних перетворювачів електроенергії можна в узагальненому вигляді представити і якісно прогнозувати на основі розвитку електротеплової моделі транзисторної збірки.
Вважаємо заданими струм навантаження I і поверхню, необхідну для тепловідведення I Вт потужності
S TO = 1/K T О”T,
де K T - коефіцієнт теплопередачі;
О”T - різниця температур перехід-середовище.
Транзистор представляємо вихідним опором R1 і займаної ним площею S 1 . При зміні кількості паралельно включених транзисторів n визначаємо поверхню, необхідну для відводу тепла, S T , і поверхня, необхідну для їх розміщення, S K :
В
Графічне представлення цих залежностей (рис.3) дозволяє розглядати безліч конструкцій, кожна з яких характеризується точкою в координатах S і п,. Вище лінії S T розташовані зображують точки недогретой конструкцій, нижче S T - перегрітих. Очевидно, що площа конструкції мінімальна (точка I) при S T = S K , тобто при оптимальній кількості транзисторів
В В
Цьому оптимальному кількістю транзисторів відповідають оптимальна щільність струму і цілком певне значення ККД при заданому напрузі живлення.
В
Рис.3. Узагальнені теплові та конструктивні параметри транзисторного ключа як варіанти виконання конструкції при різних щільності струму
Розглянемо конструкцію з кількістю транзисторів n 2 ≤ n 1 (точка 2), що має меншу площу S K = n 2 S 1 і перегріту при заданих умовах теплообміну. Для створення розрахункового теплового режиму необхідна додаткова Тепловідвідна поверхню S g .
Нова зображає точка 3 характеризує конструкцію, що складається з корпусу збірки з приєднаним до нього радіатором. Сумарна їх площа обов'язково більше площі оптимальної конструкції:
В
Аналітичні залежності і їх графічне представлення залишаються справедливими для плоскої тонкої конструкції висотою h, при заміні S об'ємом V = Sh (нехтуючи теплоотводом від бічних сторін збірки). З урахуванням двостороннього тепловідведення треба думати
S T = 2 S K
Всі висновки залишаються справедливими для об'ємної моделі, що складається з корпусу з приєднаним до нього ребристим радіатором, якщо врахувати, що в результаті перетворення пластини площею S g у набір ребер з кроком m виходить радіатор, габаритний об'єм якого дорівнює m S g . Тоді сумарний об'єм корпусу і радіатора визначається виразом
В
Для плоских конструкцій при h = 10-20 мм значення h і т зазвичай дуже близькі, так як зменшення кроку ребер обмежено умовами теплообміну і товщиною ребер. При цієї умови практично завжди справедливо нерівність.
В
Очевидно, що при незмінних параметрах елементів сумарний обсяг будь-якої конструкції з приєднаним радіатором більше, ніж обсяг оптимальної конструкції. У загальному вигляді це підтверджується виразами
В
Тому необмежену зменшення конструктивного обсягу пристрою є безглуздим, так як це призводить до необмеженого збільшення необхідної поверхні тепловідведення.
Переходячи від сп...
