6.2.6. Расчет площади радиатора транзистора

S_p > 1000 / (R_р.с •σ_т),

где S_p – площадь радиатора;

σ_т – коэффициент теплоотдачи от радиатора в окружающую среду;

R_р.с – тепловое сопротивление радиатор – окружающая среда;

R_р.с << R_т – R_п.к – R_к.р ,

здесь R_т – суммарное тепловое сопротивление;

R_п.к – тепловое сопротивление переход – корпус транзистора;

R_к.р–тепловое сопротивление корпус–радиатор; R_т <(Θ_п.доп – Θ_ср)/P_VT,

Θ_п.доп – допустимая температура перехода транзистора;

Θ_ср – температура окружающей среды (указана в задании на проектирование).

R_т <(125 – 25) /20,919= 4,78 ºС / Вт;

R_р.с <<(4,78– 0,3 – 0,33)= 4,15 ºС / Вт;

S_p > 1000 /(4,15•1,5) =160,6 см².

В качестве радиатора берем три алюминиевые пластины общей площадью 200 см² и скрепляем их вместе так, как это показано на рис. 49.

Рис. 49. Радиатор в сборке

Вопросы для самоконтроля

1. Как рассчитать требуемое значение индуктивности первичной обмотки трансформатора ООП?

2. Как рассчитать располагаемое значение индуктивности первичной обмотки трансформатора ООП?

3. Перечислите элементы, на которых происходит выделение потерь мощности и как рассчитать эти потери?

4. Как рассчитать КПД ООП?

5. Как убедиться в том, что требование задания по ограничению величины пульсаций напряжения нагрузки выполнено?

6. Как рассчитать амплитудное, среднее и действующее значение коллекторного тока (или тока стока для MOSFET) транзистора?

6.3. Схема управления

В качестве схемы управления используем универсальную микросхему К1114ЕУ3 (рис. 50). Микросхема представляет собой схему управления импульсными источниками питания на коммутируемые мощности 8–10 Вт. Микросхема выполняет следующие функции: формирование опорного напряжения, усиление сигнала рассогласования, формирование пилообразного напряжения, широтно-импульсную модуляцию, формирование двухтактного и однотактного выхода, защиту от сквозных токов, усиление сигнала датчика тока или напряжения, обеспечение « запуска». Корпус типа 4112.16-15.01, масса не более 1,4 г.

Рис. 50 . Функциональная схема универсальной микросхемы К1114ЕУ3,

обозначения элементов:

1 – генератор пилообразного напряжения;

2 – компаратор паузы;

3 – компаратор ШИМ;

4,7 –операционные усилители (ОУ);

5,8 –11– логические элементы;

6 – триггер;

12 – источник опорного напряжения (ИОН);

G – источник смещения компаратора;

1 – опорное напряжение;

2,5 – инвертирующие входы;

3,4 – неинвертирующие входы;

6 – частотная коррекция;

7 – регулировка паузы;

8 – выод задания частоты (С);

9 – вывод задания частоты (R);

10 – коллектор VT1;

11 – эмиттер VT1;

12 – эмиттер VT2;

13 – коллектор VT2;

14 – напряжение питания;

15 – общий;

16 – блокировка фазорасщепителя

Схема включения универсальной микросхемы К1114ЕУ3 показана на

рис. 51.

Рис. 51. Схема включения универсальной микросхемы К1114ЕУ3

R₁=R₃=3–100 кОм; R₂=0–1 кОм; R₄=0–3 кОм; R₅, R₇ – определяются значениями U_вх, I_вых; R₆=1–10 кОм; R₈–R₁₀, R₁₂=3–30 кОм;

R₁₁=10 кОм–1Мом; С₁=С₃=0,1–10 мкФ; С₂=510 пФ–0,22 мкФ.

Тип резисторов: С1-4.

Тип конденсаторов: К50-24.

Тип диодов: 2Д201 А.

Паспортные данные микросхемы К1114ЕУ3 приведены в табл.7 и 8.

Таблица 7

Электрические параметры микросхемы

Напряжение питания	9–36 В
Опорное напряжение при Uп=9 В, Uком.вх =10 В, Iвых=0	4,7–5,3 B
Остаточное напряжение при Uп=9 В, U ком.вх =10 В, Iвых=0 fN=10 кГц	Не более 1,5 В
Ток закрытой микросхемы при Uп=9 В, U ком.вх =10 В, Iвых=0	Не более 50 мкА
Ток потребления при Uп=36 В, U ком.вх =10 В, Iвых=0	Не более 15 мА
Температурный коэффициент опорного напряжения	Не более 0,01 %/оС
Нестабильность по напряжению ИОН при Uп=36 В, U ком.вх=10 В, Iвых=0	Не более 0,05 %
Длительность фронта (среза) импульса выходного тока	Не более 200 нс

Таблица 8

Предельно допустимые режимы эксплуатации микросхемы К1114ЕУ3

Напряжение питания в предельном режиме	9–36 В 7–38 В
Входное коммутирующее напряжение в предельном режиме	2–40 В 1–42 В
Входной ток в предельном режиме	Не более 200 мА Не более 250 мА
Рассеиваемая мощность	Не более 0,8 Вт
Частота коммутации в предельном режиме	4–400 кГц 0,1–500 кГц
Температура окружающей среды	-10, ...,+100 оС

Допускается подключение нагрузки в цепь коллектора или эмиттера выходных транзисторов. При включении нагрузки в цепь эмиттера выходных транзисторов остаточное напряжение не превышает 3 В при I_вых=200 мА. Допускается параллельная работа выходных транзисторов на общую нагрузку. Для осуществления синхронной работы выходных транзисторов и увеличения выходного тока до 0,4 А необходимо соединить вывод 16 с общей шиной. Допускается использовать источник опорного напряжения в качестве маломощного стабилизатора фиксированного напряжения с выходным током до 5 мА.

Допускается изменение коэффициентов усиления и частотная коррекция усилителей с помощью резисторов и конденсаторов, включаемых между выходом усилителей (вывод 6) и их входами (выводы 4, 5 и 2, 3) по схеме, отличающейся от основной схемы включения. При этом вытекающий и выходной ток усилителей не должен превышать 1 мА, а втекающий выходной ток усилителей не должен превышать 0,3 мА. Напряжения на выводах 4, 5 и 2, 3 должны находиться в пределах 0–5 В. Суммарная емкость радиокомпонентов и монтажа, подключенных к выходным транзисторам микросхемы, не должна превышать 510 пФ.

Частота генератора пилообразного напряжения определяется по формуле:

,

где R₁, C₂ – резистор и конденсатор задания частоты.

Допускается монтаж микросхемы в аппаратуру 2 раза, демонтаж 1 раз. Допустимое значение статического потенциала 500 В.

Расчет и выбор элементов схемы управления

f=1/(0,666•3•10³•0,01•10^-6)=50 000 Гц;

С₁=10 мкФ; R₃=100 кОм;

R₁=12,5 кОм; R₄=2 кОм;

C₂=0,01 мкФ; R₅=R₇=U_вх/I_затв=12/0,01=1,2 кОм;

C₃=5 мкФ; R₆=5 кОм;

R₂=0,5 кОм; R₈=R₉=R₁₀=R₁₂=15 кОм;

R₁₁=500 кОм.

При подключении микросхемы к цепи управления транзистора преобразователя необходимо выход 2 (вывод 13) подключить к базе транзистора, а общую шину питания (вывод 15) подключить к эмиттеру транзистора.