Расчет теплового режима транзистора и диода

Полная мощность, выделяющаяся в транзисторе

Р = Р _пер+ Р _пр+ Р _упр+ Р _ут,

где Р _пер – потери мощности при переключении;

Р _пр – потери на активном сопротивлении открытого транзистора;

Р _упр – потери на управление в цепи затвора;

Р _ут – потери мощности за счет тока утечки.

Потери мощности, вызванные током утечки и управлением в цепи затвора пренебрежимо малы, поэтому их можно не учитывать. Следовательно, формула для расчета полных потерь приобретет следующий вид:

Р = Р _пер+ Р _пр.

Второе слагаемое можно определить зная эффективное (действующее) значение тока коллектора и напряжение насыщения коллектор- эмиттер. по формуле

,

где i _с.эф – эффективное значение тока:

i _с.эф =i _НСР. · , i _c.эф=38.455 А.

С учетом этого

Р_пр =2·38.455=76.9 Вт.

Потери мощности при переключении

P _пер=[ Е_on (I_c) + E_off (I_c)] f _пр, P _пер=24.75 Вт.

Тогда полная мощность потерь в транзисторе

Р= 76.9+24.75=101.65 Вт.

Требуемое тепловое сопротивление «радиатор-окружающая среда»:

, ºС/Вт,

где T _a – температура окружающей среды, равная 30 ºС.

Полная мощность, выделяющаяся в диоде, равна

, Вт.

Требуемое тепловое сопротивление «радиатор- окружающая среда»

, ºС/Вт.

Полученные значения тепловых сопротивлений позволяют выбрать или спроектировать радиаторы, имеющие требуемые тепловые сопротивления.

 

Допустимая температура радиатора для транзистора

T_s =(T_j - P ·(R_jc + R_cs))· g, T_s =65.3 ºС,

где g= 0,98–поправка на тепловое изменения сопротивления вследствие неравномерности распределения температуры по поверхности радиатора.

Температура перегрева радиатора составляет

Δ T_s = T_s - T_a, Δ T_s =35.3 ºС.

Конвективный коэффициент теплообмена для радиатора, расположенного вертикально

, Вт/(м²· ºС),

где А₂ =1,32 – коэффициент воздушной среды (таблица 7.2 [4]);

h – высота пластины радиатора, равная 0.268 м.

Коэффициент теплообмена излучением:

, Вт/(м²· ºС)

где ε_s– приведенная степень черноты поверхности излучения,

ε_s =0.85;

φ_sa – коэффициент облученности, равный 1;

– переходная температурная функция, определяемая разностью температур среды и радиатора (табл. 7.3 [4]).

Суммарный коэффициент теплообмена

α= α_к+α_л, α; =10.422 Вт/(м²· ºС).

Площадь поверхности радиатора

S_s = P /(Δ T_s · α;), S_s =0.276 м².

Аналогично расчет выполняется для радиатора обратного диода.