Мощные стабилизированные источники питания. Требования к ИВЭП, основные параметры и противоречия, страница 3

Прежде чем рассматривать конкретные варианты реализации других устройств ИВЭП ознакомимся с элементной базой, её характеристиками и особенностями режима работы.

Диоды (п/п)

Основные (для ИВЭП) характеристики: I_прм; U_обр; I_обр; t_{восст. обр}) – вычисляется широкая номенклатура по всем этим параметрам ( токи от десятых А до тыс. А; U_обрдо тыс. В; I_обр– до 0, 002 мА ( характерные значения от 0,1 до 20 мА); t_восст от 4 нс до 1 мкс); U_прот 1,2 до 0,6 В.

Потери:

Наилучшими по прямому падению τ_восст являются диоды Шоттки (KD219 – U_пр = 0,6; τ = 0,03 мкс).

Стабилитроны (п/п)

Характеристики: I_{ст мин, макс}; ткн = для ,

т.к. прямая ветвь имеет “–“ тнк, то (непонятно) диоды используют для термокомпенсации (α_н → 0,00005 – 0,001).

При низких U_ст – используют стабисторы (прямая ветвь – КС107 – 119 и др.).

Тиристоры

Используются как переключающиеся элементы очень широко благодаря большому диапазону токов и напряжений (тысячи В и А) в многокиловатных (до тыс. кВт) ИВЭП, однако возможности тиристоров в ИВЭП с высокой удельной мощностью  существенно ограничены следующими факторами: видом ВАХ (увеличение U_прпо – сравнению  с диодами и транзисторами), неполной управляемостью (наиболее удобны в цепях переменного тока на частотах 50 – 2400 Гц), низким быстродействием (τ_зап – от единиц до десятков мкс).

В целом тиристоры эффективны в мощных преобразователях при питании переменным током 50 – 2400 Гц и повышенных требованиях к удельной мощности.

Биполярные транзисторы

Для ИВЭП важны: h_21э, I_{к макс} ( до 300 ÷ 400 А); U_кэ? (до 1500 В), Р_{к макс} (определяется температурой), U_{кэ нас} – 0,6 ÷ 1,2 и τ_выкл – до 0,5 мкс. Основные недостатки – снижение h_21эи его большой разброс, что заставляет увеличивать токи управления и тем самым снижается к.п.д. ИВЭП; (непонятно) к вторичному пробою, заметное время рассасывания. Всё это заставляет применять при проектировании схемы силовой цепи много сложных и мощных вспомогательных цепей, обеспечивающих управление и защиту. Поясню это подробнее:

1)  h_21эи его разброс → ток управления по  h_21э  мин. и поэтому большой, большинство транзисторов имеет повышенный h_21э, что увеличивает глубину насыщения и время рассасывания, которое углубляется при ↓I_н; при этом тепловые потери в цепях управления могут превысить их в цепи (непонятно);

2)  для предотвращения вторичного пробоя необходимо формировать (далее непонятно);

3)  значительное время рассасывания → во многих схемах возникает опасность сквозных токов, что усложняет управление.

МДП – транзисторы

Не требует тока управления в статическом (ВКЛ или ВЫКЛ) состоянии. Ток управления необходим только для перезарядки входных ёмкостей и зависит от их величины и требуемого времени переключения. Благодаря малым токам управления возможно (непонятно) развязок.

Пример: МДП – транзистор с I_макс = 20 А; С_вх = 1000 пФ; I_упр?= 10 мА переключится за 0,5 мкс (т.е. I_упр?= 0,25 мА при f = 50 кГц); U_пр = 0,6 ÷ 0,8 В; U_упр= 5 ÷ 10 В (r_вых = 0,03÷0,04 Ом), т.е. Р_сил  Р_к биполярн. P_у↓. Разработаны силовые МДП – транзисторы с Iдо 200 А (имп. до 800 А) и Uдо 60 В. Не склонны к развитию вторичного пробоя, т.к. при повышении температуры r_д растёт. Применение МДП – транзисторов с ИМС (п/п) считается самым ( непонятно) направлением развития ИВЭП ( непонятно решении проблем миниатюризации, унификации управляющих структур и силовых цепей и т.д.).

Замечание. При построении мощных транзисторных ключей (стабилизаторов ИВЭП, импульсных) часто целесообразно разгрузить транзисторы по току (т.е. вместо одного использовать несколько), что может дать уменьшение суммарной мощности потерь в силовых цепях за счёт уменьшения теплового сопротивления – переход – корпус ППП.

Микросхемы

Могут быть использованы микросхемы общего примения – операционные усилители, компараторы, но эффективнее – если ИМС для ИВЭП (серия К142), обеспечивающие функции регулирования, управления и защиты для непрерывных импульсных стабилизаторов. Однако считается, что в мощных импульсных ИВЭП наиболее эффективно использование гибридной технологии с применением в микросборках достаточно сложных (свысокой степенью интеграции) ИС при их минимальном числе.

Конденсаторы

Используются в помехоподавляющих сглаживающих фильтрах.

Основные требования: мин. индуктивность и r_эквпри расчётной ёмкости.

В СФ - , кроме того

Это связано с потерями и тепловыделением:

При несинусоидальном воздействии - U_~доп – определяется по (непонятно), при этом Р – по действующему току.

, r_пэ = 0,1÷1,0 Ом

Для повышения f_резиспользуются конденсаторы с четырьмя выводами (К53-25, К50 – 33) или контактными площадками (керам. К10 – 17, 47 и (непонятно), а также параллельные соединения электролитического и керамического или плёночного конденсаторов.