Главная -> Книги

(0) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) ( 24 ) (25) (26) (27) (28) (29) (30) (31) (32) (33) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) (55) (56) (57) (58) (59) (60) (61) (62) (63) (64) (65) (66) (67) (68) (69) (70) (71) (72) (73) (74) (75) (76) (77) (78) (79) (80) (81) (82) (83) (84) (85) (86) (87) (88) (89) (90) (91) (92) (93) (94) (95) (96) (97) (98) (99) (100) (101) (102) (103) (104) (105) (106) (107) (108) (109) (110) (24)

Теперь найдем напряжение U:

Таким образом.

зи о

1+"

-3U о L

dU dt

Приближенно считая величину

dUcu dt

постоянной, мы можем вычислить; Окончательно:

и.и =

{о/л

Покажем, насколько опасно для транзистора слишком маленькое время открытия. Возьмем соотношение С/ С = 1/4, U(;j = 250 В. Тогда С/ц = 50 В, что находится значительно выше зоны порогового напряжения. Следовательно, транзистор может самостоятельно открыться в тот момент, когда мы пытаемся его закрыть. Мало того, транзистор может вообще выйти из строя из-за пробоя затвора высоким напряжением.

Борьба с эффектом самопроизвольного открытия может вестись несколькими способами, один из которых наиболее эффективен, - снижение выходного сопротивления источника управления. Это означает, что сопротивление должно быть достаточно малым, тогда оно будет шунтировать емкость С, ослабляя влияние [dU(y,l di\. Типичное значение i?3 для управляющих источников не превышает нескольких сотен ом.



5.3. Как оценить тепловой режим полевого транзистора

в импульсных источниках электропитания первоочередными являются меры по защите силовых транзисторов от теплового пробоя. Как мы уже выяснили, полевые транзисторы не имеют вторичного пробоя, поэтому в своих расчетах нам вполне можно руководствоваться значениями максимальной температуры и максимальной рассеиваемой мощности. Читатели, хотя бы немного знакомые с импульсными источниками, например, телевизионными или компьютерными, наверняка обращали внимание на радиатор, к которому прикреплен силовой транзистор. Размеры и конструктивное исполнение радиатора в значительной степени определяют работоспособность проектируемого импульсного источника. Поэтому в конечном итоге наш расчет будет посвящен расчету мощности потерь в транзисторе.

Полная мощность, выделяющаяся в транзисторе во время его переключения, определяется из выражения:

I пер пр упр ут

где Р - полная рассеиваемая мощность;

Рпер - потери мощности при переключении;

Р„р-потери на активном сопротивлении открытого транзистора;

Рупр ~ потери на управление в цепи затвора;

Руи - потери мощности за счет тока утечки в закрытом состоянии.

Сразу отметим, что потери мощности, вызванные током утечки (Рут) пренебрежимо малы, поэтому их вообще нет смысла учитывать. Кроме того, как мы выяснили ранее, одно из главных преимуществ полевого транзистора-это исчезающе малые потери в цепи его управления (Ру„р). Потери на управление также исключим из наших расчетов. Итак, формула для расчета полнык. потерь приобретает следующий вид:

Р = р + р

пер пр •

Рассмотрим подробно слагаемые, стоящие в правой части. Потери проводимости являются основной составляющей потерь в полевом транзисторе. Эти потери можно вычислить, зная эффективное (действующее) значение тока стока:



РцР -DS(,on) Сэфф 5

где RDS(on) - сопротивление транзистора в открытом состоянии.

Чтобы правильно воспользоваться данной формулой, необходимо уметь определять эффективное значение тока стока для наиболее характерных его форм. Нам еще не раз встретится понятие эффективного значения, поэтому запишем формулу для его определения. Более того, воспользовавшись этой формулой, вычислим эффективные значения тока для типичных в импульсной технике случаев:

mfdt.

и 15 Е

а 10

25 50 75 100 125 Тс, Case Temperature (°С)

Рис. 5.12. График зависимости допустимого (максимального) тока стока от температуры кристалла IRFP250

Как видно из рис. 5.12, допустимый ток через открытый транзистор снижается с повышением температуры. Форма тока через транзистор в значительной степени определяется характером нагрузки. Мы бу/ем иметь дело в основном с индуктивными нагрузками.

Гораздо сложнее обстоит дело с потерями переключения. Если нагрузка полевого транзистора чисто активная, потерями на переключение можно пренебречь. Индуктивная нагрузка характеризуется тем, что фаза тока и фаза напряжения йе совпадают. Кроме того, в транзисторах, работающих в двухтактных схемах, возникают специфиче-



(0) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) ( 24 ) (25) (26) (27) (28) (29) (30) (31) (32) (33) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) (55) (56) (57) (58) (59) (60) (61) (62) (63) (64) (65) (66) (67) (68) (69) (70) (71) (72) (73) (74) (75) (76) (77) (78) (79) (80) (81) (82) (83) (84) (85) (86) (87) (88) (89) (90) (91) (92) (93) (94) (95) (96) (97) (98) (99) (100) (101) (102) (103) (104) (105) (106) (107) (108) (109) (110)