Расчёт силового трансформатора ИБП

hε=0,4+1,0+0,24+0,12+7,43+0,24+0,12+3,12+0,24+0,12+0,12=12,91 мм.

Полученное значение hε меньше минимального размера окна магнитопровода hо=16 мм, что обеспечивает размещение катушки в окне.

Определение потерь мощности в транзисторах инвертора.

Потери в транзисторе, работающем в режиме переключения, состоят из суммы статических и динамических потерь. Статические потери определяются потерями Рнас в режиме насыщения и Ротс в режиме отсечки:

Рпот= Рнас+ Ротс,

где Рнас= (I²си∙r си∙τи) /Т= (5²∙0,15∙8) /20=3,75 Вт;

Ротс≈ Iси ∙U си (1 - τи/Т) ≈0.

Потерями в режиме отсечки в данном случае можно пренебречь ввиду отсутствия тока сток-исток при запирании транзистора. Статические потери в двух транзисторах инвертора

Σ Рст=2 Рст=2 ∙3,75=7,5 Вт.

Форма импульса мощности в процессе включения и выключения определяется взаимным расположением и длительностью фронта и спада кривых изменения тока стока Iс и напряжения на переходе сток-исток U с-и.

Изменения Iс и U си зависят от характера и сопротивления нагрузки, частотных свойств и технологии изготовления транзисторов, характера изменения монтажных ёмкостей и индуктивностей.

Динамические потери выделяются, в основном, в двух транзисторах, работающих в режиме ШИМ. Они делятся на потери при включении и потери при выключении. Каждую из составляющих потерь можно определить, используя диаграмму переключения тока и напряжения на рис.3.5

Рис.3.5 Диаграмма изменения тока и напряжения при переключениях транзистора

Среднее значение потерь при включении.

Рвклср= (к1 ∙ Iс ∙ U си ∙ tвкл) /Т= (0,25 ∙5 ∙300 ∙0,1 ∙10ֿ⁶) /20∙10ֿ⁶=1,875 Вт,

где к1-коэффициент, учитывающий значения тока и напряжения при переключении кривых их изменения:

Т=1/fп=1/5 ∙10⁴=20 мкс; к1=0,25;

τи=8 мкс; tвкл=100 нс; tвыкл=70 нс. Среднее значение потерь при выключении

Рвыклср= (к2 ∙ Iс ∙ U си ∙ tвкл) /Т= (⅔ ∙5 ∙300 ∙0,07) /20=3,5 Вт,

где к2=0,5-0,7-коэффициент, зависящий от параметров контура и режима выключения транзистора: t си= tвыкл =70 нс. Суммарные динамические потери в двух транзисторах инвертора

Σ Рдин=2 (Рвклср+Рвыклср) =2 (1,875+3,5) =10,75 Вт.

Расчёт теплоотводов проводим по методике изложенной в [6]. Рассеиваемая транзисторами мощность Р1=Рпот/2=18,25/2=9,125 Вт.

За основу потерь в расчёте принимаем Р1пот=10 Вт; температура окружающей среды tср=65°C; допустимая температура корпуса tдоп=85°C; условия охлаждения: естественная конвекция.; условия крепления транзисторов на радиаторах аналогичные креплению диодов (раздел 3.2).

Для расчёта радиаторов принимаем удельное тепловое сопротивление между корпусом транзистора и радиатором

Rк=1,47∙10ֿ⁴ м²°C/Вт.

Для улучшения теплового контакта транзистор устанавливается на радиатор на пасту. Удельное контактное тепловое сопротивление с пастой