Мегаобучалка Главная | О нас | Обратная связь


Теплоотвод в силовых электронных приборах



2015-12-15 1139 Обсуждений (0)
Теплоотвод в силовых электронных приборах 0.00 из 5.00 0 оценок




Тепловые режимы работы силовых электронных ключей

При работе силовых полупроводниковых приборов – диодов, тран­зисторов, тиристоров и других в ключевых режимах, в их внутренних структурах происходит выделение активной мощности, которая на­зывается мощностью потерь в ключевом элементе. Общие потери в ключевом элементе при работе в периодическом импульсном режиме принято разделять на статические и динамические. Эти потери приводят к нагреву полупроводниковой структуры прибора. Превышение этой температуры сверх допустимого значения для данного прибора приводит к выходу его из строя. Поэтому надежная работа прибора определяется не только электрическими параметра­ми, но и температурой внутренней структуры. Для снижения этой температуры принимаются меры как для снижения мощности потерь, в частности динамических, так и используются различные способы отвода тепла от прибора, т. е. его охлаждения. Обычно для этой цели используются металлические теплоотводящие радиаторы различной формы с искусственным или естественным охлаждением.

Рассмотрим тепловые режимы работы прибора, используя анало­гию тепловых и электрических процессов на примере упрощенных схем замещения. В целях упрощения будем считать, что тепловые процессы в приборе аналогичны электрическим процессам, протекающим в ли­нейной цепи с сосредоточенными параметрами. Тогда в установив­шемся тепловом режиме, полагая потери мощности в приборе посто­янными и равными среднему значению, можно составить схему замещения, приведённую на рис. 6.20.

 

Рис. 6.20. Схема замещения теплопроводящей системы

«полупроводниковый кристалл – корпус прибора - охладитель»

 

Здесь мощность потерь Рп соответствует току, а значения температуры в различных частях прибора Ti - потенциалам напряжения. По аналогии с законом Ома эти параметры связаны с сопротивлениями цепи Ri. В схеме замещения выбраны следующие тепловые сопротивления, как наиболее значимые:

- Rj-cтепловое сопротивление между полупроводниковым кристал­лом и корпусом прибора [°С/Вт];

- Rc-sтепловое сопротивление между корпусом прибора и охлади­телем;

- Rs-aтепловое сопротивление между охладителем и окружающей средой.

Соответственно, усредненная температура кристалла – Tj, корпуса прибора – Тс,охладителя – Т s и окружающей среды – Тa. Следует отметить, что под окружающей средой понимается среда, в которой находится охладитель, а не аппарат.

Согласно схеме на рис. 6.20. температуру кристалла прибора можно определить по формуле

Тj = Рп (Rj-c + Rc-s + Rs-a) + Та .

Из этой формулы видны основные пути снижения усредненного значения температуры кристалла. Реально значения этой температуры будут различаться в структуре кристалла. Обычно наибольшие значения имеют области р-п переходов.

В импульсных режимах работы потери мощности в ключах также имеют импульсный характер. При высоких значениях скважности импульсов мощности температура кристалла тоже начинает колебаться, значительно отличаясь от среднего значения. Эти явления возникают из-за инерционности процессов теплопередачи. При определённых параметрах импульсов мгновенное значение температуры внутри прибора может превысить допустимое значение, что приведёт к необратимым изменениям в структуре полупроводникового кристалла. На рис. 6.21. представлены диаграммы импульсов потерь мощности прямоугольной формы и соответствующего изменения температуры в кристалле полупроводникового прибора.

 

 

 

Рис. 6.21. Диаграммы импульсов мощности и изменения температуры в импульсном режиме работы ключа

 

При частотах много выше, чем постоянная времени теплового процесса, пульсациями температуры внутри прибора можно пренебречь, так как они становятся незначительными.

 



2015-12-15 1139 Обсуждений (0)
Теплоотвод в силовых электронных приборах 0.00 из 5.00 0 оценок









Обсуждение в статье: Теплоотвод в силовых электронных приборах

Обсуждений еще не было, будьте первым... ↓↓↓

Отправить сообщение

Популярное:
Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ...
Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной...



©2015-2020 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (1139)

Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку...

Система поиска информации

Мобильная версия сайта

Удобная навигация

Нет шокирующей рекламы



(0.006 сек.)