Расчет импульса мощности, выделяемой в приборе.

Для расчета температуры перехода необходима величина средней греющей прибор мощности Рср. Ее можно найти, зная закон изменения тока через прибор и его вольт-амперную характеристику (ВАХ).

При периодическом протекании через прибор импульсов тока произвольной формы и длительности необходимо сначала найти джоулев интеграл W одного импульса (т.е. количество энергии, выделяемой в приборе за один импульс).

(2.1)

где Р – мощность, выделяемая в приборе,

Ти – время импульса мощности

Расчет джоулева интеграла может производиться математически (например, в програмном пакете MathCAD) либо графоаналитическим методом.

Для этого необходим график импульса тока через прибор и прямая ветвь его ВАХ (для тиристоров - ВАХ открытого состояния).

Обычно приборы работают при температурах близких к предельно допустимым. Поэтому для расчетов используется и ВАХ, снятая при этой же температуре.

Порядок расчета импульса мощности и средней температуры перехода:

1. Определяется закон изменения тока через прибор (рис. 2.1).

Рис.2.1. – форма тока через прибор.

Для этого можно воспользоваться осциллограммой тока i = f(t), снятой на реальном электронном устройстве или его физической модели, либо рассчитать его по выражениям, полученным в результате анализа математической модели электронного устройства.

2. По ВАХ прибора (рис.2.2.) для предельно допустимой температуры перехода Tjm для различных моментов времени определяется величина падения напряжения на приборе.

Рис.2.2. ВАХ прибора.

3. Строится график (рис.2.3.) зависимости напряжения u = f(t) на приборе от времени.

Рис.2.3.

4. Для различных моментов времени определяется выделяемая в приборе мощность путем перемножения тока и напряжения для конкретных моментов времени.

5. Строится график зависимости мощности, выделяемой в приборе, от времени (рис.2.4).

Рис.2.4.

6. Математическим интегрированием или графо-аналитическим методом по формуле (2.1) находят джоулев интеграл, численно равный площади под графиком мощности.

7. В ряде случаев (для расчетов переходных режимов) реальный импульс мощности сложной формы (рис. 2.4) может быть заменен эквивалентным прямоугольным импульсом длительностью Ltп и амплитудой Н, имеющим тот же джоулев интеграл, что и реальный импульс. Например, можно принять амплитуду эквивалентного импульса равной амплитуде реального Н=Рm, тогда Тп=Ltп = S/H.

8. Расчитываем среднее значение мощности, выделяемой в приборе:

Рср = W / T = W·f,

где T и f – период и частота следования импульсов соответственно.

9. По формулам (1.1 - 1.3) находят температуру перехода Tj.