Защита силового транзистора. часть 1. перенапряжение

Введение

CoolMOS силовые транзисторы почти 20 лет являются первой, существенно новой технологией производства высоковольтных полевых транзисторов MOSFET, обладают значительными преимуществами в работе с точки зрения потерь проводимости и потерь на переключение, а также обеспечивают выигрыш в габаритах. Однако при 5-кратном уменьшении размера кристалла для той же самой величины _RDSon и его 3-кратном уменьшении при том же самом номинальном токе могут возникнуть сомнения в устойчивости работы этих улучшенных силовых транзисторов по сравнению с их предшественниками. Усовершенствования в области полного теплового сопротивления (благодаря тонкой структуре кристалла) и высокая, свойственная данной МОП-ячейке прочность конструкции обеспечивают превосходную область безопасной работы (SOA), а также устойчивость при лавинном процессе. В данной статье исследуются методы контроля и оценки лавинного процесса при обычном одиночном импульсе. Обсуждаются прикладные проблемы в импульсных источниках питания, включая схемотехнические проблемы, присутствующие в источниках питания с периодически повторяющимся лавинным процессом

Особое внимание уделено производительности CoolMOS полевых транзисторов, и как она соотносится с задачами практической реализации.

Прямоходовой преобразователь напряжения с одиночным транзистором

Прямоходовой преобразователь напряжения с одиночным силовым транзистором (рис. 7) предлагает несколько существенных преимуществ работы по сравнению с импульсными преобразователями напряжения обратного хода, но за счет использования дополнительных компонентов. Вместо того чтобы объединять запасание энергии и развязку/преобразование напряжения в одном индуктивном компоненте, используются отдельный силовой трансформатор и фильтрующий дроссель, обеспечивающие более предпочтительную трапецеидальную форму сигнала тока и сниженные пульсации выходного тока и напряжения, таким образом снижая шум и уменьшая воздействие на полупроводниковые компоненты схемы и конденсаторы. В обычном прямоходовом преобразователе напряжения с одиночным силовым транзистором восстановление сердечника трансформатора происходит после цикла передачи мощности, и в данном случае требуется, чтобы напряжение пробоя в транзисторе, коммутирующем входную обмотку силового трансформатора, было как минимум вдвое больше входного напряжения. На практике связь между размагничивающей обмоткой с фиксацией уровня и силовой обмоткой первичной цепи может быть не идеальной, и индуктивность рассеяния на первичной обмотке может запасать энергию, вызывающую перенапряжения с лавинным процессом, если отсутствует ограничение демпфирующей цепью RCD, установленной параллельно мощному силовому транзистору Q1. При максимальном продетекти-рованном напряжении шины 360 В требуется мощный транзистор Q1 с номинальным значением пробойного напряжения V_DS 800 В, если не предпринимаются специальные меры по изменению максимального значения рабочего цикла и установке блокирующей обмотки с целью понижения наведенного напряжения на Q1.

Рис. 7. Прямоходовой преобразователь с одиночным силовым транзистором

Передача энергии происходит через разделительный силовой трансформатор: когда мощный силовой транзистор Q1 включается, напряжение первичной обмотки наводится на выходную обмотку и детектируется в CR1, заряжая выходную катушку индуктивности. При выключении транзистора в первичной обмотке бифилярная ограничивающая обмотка проводит ток через фиксирующий диод, ограничивая напряжение стока в транзисторе Q1 на уровне двойного входного напряжения, и возвращает энергию из индуктивности намагничивания трансформатора в имульсный источник питания первичной обмотки (C_In). Вход дросселя на выходе схемы ограничен разрядным диодом на уровне -0,7 В относительно потенциала «корпуса». Выходной дроссель с выходным конденсатором запасают энергию и суммируют ее за полный рабочий цикл таким образом, что выходное напряжение становится пропорционально произведению продетектированного выходного напряжения и рабочего цикла.

Если первичная обмотка не является бифилярной, но в то же время содержит ограничивающую обмотку, на первичной обмотке будет существенная величина нефиксированной индуктивности рассеяния. Эта индуктивность рассеяния и любая дополнительная паразитная индуктивность запасают энергию, которая не будет ограничена фиксирующей обмоткой и должна быть рассеяна при лавинном пробое на стороне первичной обмотки мощным силовым транзистором (или дополнительными защитными устройствами демпфирующей цепи).

Часть 2: Расчет тепловыделения MOSFET при ШИМ

Теперь рассчитаем рассеиваемую мощность в случае использования ШИМ. Пусть сигнал ШИМ на затвор поступаем напрямую с микроконтроллера. Максимальный ток 25мА. Во время ШИМ есть 4 фазы: открытие затвора, высокий уровень, закрытие затвора, низкий уровень. Выделение тепла идет во всех фазах, кроме низкого уровня. Во время высокого уровня мощность равна U*I, как обычно. Мощность в фазе открытия затвора зависит от времени открытия, которое зависит от емкости затвора и тока драйвера. Пусть в нашем примере частота пусть будет 240Гц. Коэф. заполнения: 0.5. Ток 3А. Пусть это будет управление светодиодами, транзистор включен со стороны общего провода. Напряжение питания 5В.

Рассчитать теоретически точно потери по всех фазах довольно сложная задача, так как параметры и результаты расчет зависят друг от друга и есть процессы происходящие в подложке. Но на практике такая точность и верность теории не требуется. Есть приблизительные оценки потерь в фазах открытия и закрытия, которые дают практические цифры, которые можно использоваться при вычислении тепловыделения. Для расчета эффективности (КПД) этот метод не годится.

Потери в фазе высокого уровня (фазе полного открытия) мы считали в первой части и там нет ничего сложного. Для закрытия и открытия оказывается важным вид нагрузки: резистивная или индуктивная.

Потери при переключении возникают из-за того, что в процессе переключения через транзистор проходит большой ток при большом напряжении. Можно взять идеализированную форму этого процесса и рассчитать потери с приемлемой точностью для практического расчета тепловыделения.

Для резистивной нагрузки Psw=1/2 * Fs *Vds*Id*tsw

Для индуктивной Psw=1/6 * Fs *Vds*Id*tsw

Где Fs- частота Vds – напряжение сток-исток (в закрытом состоянии) Id- ток проходящий через транзистор (в открытом состоянии) tsw – время переключения

Время переключения в первом приближении можно рассчитать по графику зависимости зарядка на затворе от напряжения затвор-исток.

При напряжении 3.3В по графику заряд будет не более 4nC tsw= ЗарядЗатвора/ТокДрайвера =4nC/0.025A=160.4ns Считаем процессы закрытия и открытия симметричными. Тогда итоговые потери переключения, например, для резистивной нагрузки:

Psw=1/2 * Fs * Vds * Id *tsw= 1/2 * 240* 20*3*160ns=1 мВт

Время во включенном состоянии намного больше времени переключения, поэтому время переключения игнорируем (для больших частот это не так). Тогда потери в проводящей фазе равны D*I^2* Rds(on), где D – коэф. заполнения Pcond=0.5*3*3* 0,6563 = 2,95 Вт

Видно, что потери на переключение пренебрежительно малы в сравнении с потерями в открытой фазе.

Еще существуют потери связанные с паразитной емкостью сток-исток. Psw2=Coss* Voff^2*fs Где, Coss – выходная емкость, 130pF, из даташита

Voff – напряжение сток-исток, когда mosfet выключен, 5В Fs – частота переключения, 240 Гц Рассчитаем Psw2=(130*10-12)*5^2*240=0,78 мкВт

Т.е. на 3 порядка меньше основных потерь при переключении. А потери при переключении на 3 порядка меньше потерь проводимости.

Ради интереса рассчитаем потери при частоте 2МГц, D=0,8 и тоге 20 А. Psw=10,6Вт Pcond=210 Вт Psw2=0.78мкВт

Видно , что даже при таких условиях потери на переключение на порядок меньше потерь проводимости. Т.е. когда вы будете искать радиатор на 210 Вт, дополнительные 10Вт просто попадут в инженерный запас, который вы обязательно должны сделать (около 20%).

Кроме этого рассчитывать надо крайний случай, которым является D=0.99, Pcond=260 Вт при этом Psw сохраняется прежним.

Из приведенных формул можно сделать интересные выводы:

Чтобы сократить потери на переключение, надо сократить время переключения. Для этого надо иметь мощный драйвер, который может отдавать большой ток в затвор.
Малый ток затвора ограничивает скорость переключения. В нашем примере время включения и выключения было в районе 160 нс. Т.е. даже если только открывать и закрывать затвор минимальный период будет равен 320нс, т.е. максимальная частота, с которой можно открывать и закрывать затвор током драйвера в 25мА составит примерно 3МГц.
Вклад частоты в потери линейный, а общий вклад потерь при переключении не существенный.
При частотах до 1МГц и при токах до 20А вклад потерь при переключении составляет 1-2% от общих потерь и может быть смело проигнорирован. В этом случае потери на mosfet-е можно просто считать как Iout^2*Rdn(on)*D
Выходное сопротивление управляющего сигнала и емкость затвора представляющий собой ФНЧ с частотой 1/Rout*Cgs,где Cgs=Ciss-Crss, но из фактических значений для любого разумного случая это сотни мегагерц минимум.

Тип радиатора

Если систему отопления будет комплектоваться секционными радиаторами, в которых осевое расстояние имеет высоту 50 см, то расчет секций радиаторов отопления особых затруднений не вызовет. Как правило, солидные производители имеют собственные сайты с указанием техническим данных (включая тепловую мощность) всех моделей. Иногда вместо мощности может указываться расход теплоносителя: перевести его в мощность очень просто, ведь потребление теплоносителя 1л/мин соответствует примерно 1 кВт. Чтобы определить осевую дистанцию, необходимо замерить расстояние между центрами трубы подачи до обратки.

Для облегчения задачи множество сайтов оснащены специальной программой по калькуляции. Все, что необходимо для расчета батарей на комнату – внести ее параметры в указанные строки. Нажав поле «Ввод», на выходе мгновенно высвечивается число секций выбранной модели

Определяясь с типом обогревательного прибора, берут во внимание разницу тепловой мощности радиатора отопления по площади, в зависимости от материала изготовления (при прочих равных условиях). Облегчит понимание сути вопроса простейший пример расчета секций биметаллического радиатора, где в учет берется только площадь помещения

Определяясь с количеством биметаллических нагревательных элементов со стандартной межосевой дистанцией в 50 см, за отправную точку берут возможность обогревания одной секцией 1,8 м2 жилища. В таком случае для комнаты 15 м2 потребуется 15:1,8 = 8,3 шт. После округления получаем 8 шт. Схожим образом проводится расчет батарей из чугуна и стали

Облегчит понимание сути вопроса простейший пример расчета секций биметаллического радиатора, где в учет берется только площадь помещения. Определяясь с количеством биметаллических нагревательных элементов со стандартной межосевой дистанцией в 50 см, за отправную точку берут возможность обогревания одной секцией 1,8 м2 жилища. В таком случае для комнаты 15 м2 потребуется 15:1,8 = 8,3 шт. После округления получаем 8 шт. Схожим образом проводится расчет батарей из чугуна и стали.

Для этого потребуются следующие коэффициенты:

Для биметаллических радиаторов — 1,8 м2.
Для алюминиевых — 1,9-2,0 м2.
Для чугунных — 1,4-1,5 м2.

Эти параметры подходят для стандартной межосевой дистанции 50 см. В настоящее время выпускаются радиаторы, где это расстояние может колебаться от 20 до 60 см. Встречаются даже т.н. «бордюрные» модели высотой менее 20 см. Понятное дело, что мощность этих батарей будет другой, что потребует внесения определенных корректив. Иногда эта информация указывается в сопроводительной документации, в других же случаях потребуется самостоятельный подсчет.

Для примера рассчитаем алюминиевый радиатор. Для помещения в 15 м2 расчет секций радиаторов отопления по площади помещения выдает результат 15:2 = 7,5 шт. (округляем до 8 шт.) Намечена была эксплуатация маломерных приборов высотой 40 см. Вначале нужно найти соотношение 50:40 = 1,25. После корректировки количества секций получается результат 8х1,25 = 10 шт.

Простой способ расчета радиаторов по площади

В расчете мощности отопительного устройства и количества его секций могут принимать участие большое количество параметров. Расчет батарей отопления на площадь – самый простой способ, выполнить его способен даже человек без специального образования, не имеющий никакого отношения к теплотехнике.

Суть этого метода в том, что на 1 квадратный метр отапливаемой площади должно приходиться 100 Вт мощности отопительного устройства. В этом случае количество секций батареи будет рассчитываться по такому алгоритму: N= (S*100)/P, где S — площадь отапливаемого помещения, N – количество секций радиатора, P — мощность каждой секции.

Стоит отметить, что данная формула актуальна для типовых домов с высотой потолков 2,5 метра. Если отапливаемое помещение является угловым или в нем находится большое окно и балкон, то результат вычислений рекомендуется скорректировать на 20%.

Пробой перехода «затвор–эмиттер»

Перенапряжение перехода «затвор–эмиттер» может быть вызвано несколькими причинами: неисправность драйвера, наводки на линии связи драйвера с транзистором, попадание напряжения на затвор через емкость Миллера. Последнее, к слову сказать, очень трудно диагностируемая причина выхода из строя. Несмотря на то, что современные транзисторы обладают достаточно малой емкостью Миллера, которая не способна привести к выходу из строя затвора, среди транзисторов все еще встречаются «атавизмы», для которых пробой затвора через емкость «коллектор–затвор» не редкость. Особенно этим страдают транзисторы специального назначения; бывали случаи, когда MOSFET на 200 В уже при бросках напряжения «сток–исток» амплитудой всего лишь 70–80 В, правда с довольно существенной скоростью нарастания тока и напряжения, выходил из строя (нагрузка — двигатель в несколько сот ватт). Решить эту проблему удалось только путем установки стабилитрона непосредственно на затвор; на расстоянии 50 мм (через витую пару) этот стабилитрон практически не играл никакой роли.

Ограничители напряжения

В большинстве случаев бороться с данной причиной проще всего: достаточно между затвором и эмиттером установить ограничитель напряжения (как правило, на 18 В); емкость затвора сама снизит dU/dt до значений, с которыми справится ограничитель, тем более, что у большинства транзисторов затвор выходит из строя при напряжении не менее 35, а то и 45 В, а значит, есть существенный запас для подавления импульса перенапряжения. Единственное обязательное требование — ограничитель должен быть установлен как можно ближе к транзистору; даже если есть связь проводами длиной всего несколько сантиметров, для отдельных транзисторов это расстояние может стать губительным. Что касаемо типа ограничителя и вообще выбора между стабилитроном и ограничителем, то, как показывает практика, разницы здесь практически нет. Для примера скажу, что при сравнении 1,5КЕ18 и 2С218 отличий в амплитуде выбросов на затворе видно не было; разница, конечно, в мощности, но это уже другая история.

Обратные диоды

Еще один не менее эффективный способ — установка обратного диода с затвора на цепь плюсового питания драйвера. Диод, желательно, Шоттки. Такой способ очень эффективен для большой скорости нарастания напряжения на затворе и, в частности, очень широко используется совместно с «активной» защитой от перенапряжения «коллектор–эмиттер», о которой будет сказано далее. Но применение этого схемного решения ограничено: во-первых, транзистор должен быть подключен непосредственно к драйверу, без дополнительных линий связи, а во-вторых, выходная емкость DС/DC-преобразователя драйвера должна составлять не менее 47–100 мкФ, чтобы «проглотить» импульс, а его мощность, по возможности, должна быть хотя бы несколько десятков ватт, иначе (если импульсы будут проходить постоянно, например на каждом выключении) можно перегрузить преобразователь, и тогда не транзистор, а драйвер выйдет из строя. Впрочем, обратный диод — скорее для перестраховки; хватает и одного ограничителя, установленного непосредственно на затворе транзистора.

Доработка схемы

Если вход схемы подключен к push-pull выходу, то особой доработки не
требуется. Рассмотрим случай, когда вход — это просто выключатель,
который либо подтягивает базу к питанию, либо оставляет её «висеть в
воздухе». Тогда для надёжного закрытия транзистора нужно добавить ещё
один резистор, выравнивающий напряжение между базой и эмиттером.

Кроме того, нужно помнить, что если нагрузка индуктивная, то
обязательно нужен защитный диод. Дело в том, что энергия, запасённая
магнитным полем, не даёт мгновенно уменьшить ток до нуля при
отключении ключа. А значит, на контактах нагрузки возникнет напряжение
обратной полярности, которое легко может нарушить работу схемы или
даже повредить её.

Совет касательно защитного диода универсальный и в равной степени
относится и к другим видам ключей.

Если нагрузка резистивная, то диод не нужен.

В итоге усовершенствованная схема принимает следующий вид.

Резистор R2 обычно берут с сопротивлением, в 10 раз большим, чем
сопротивление R1, чтобы образованный этими резисторами делитель не
понижал слишком сильно напряжение между базой и эмиттером.

Для нагрузки в виде реле можно добавить ещё несколько
усовершенствований. Оно обычно кратковременно потребляет большой ток
только в момент переключения, когда тратится энергия на замыкание
контакта. В остальное время ток через него можно (и нужно) ограничить
резистором, так как удержание контакта требует меньше энергии.

Для этого можно применить схему, приведённую ниже.

В момент включения реле, пока конденсатор C1 не заряжен, через него
идёт основной ток. Когда конденсатор зарядится (а к этому моменту реле
перейдёт в режим удержания контакта), ток будет идти через резистор
R2. Через него же будет разряжаться конденсатор после отключения реле.

Ёмкость C1 зависит от времени переключения реле. Можно взять,
например, 10 мкФ.

С другой стороны, ёмкость будет ограничивать частоту переключения
реле, хоть и на незначительную для практических целей величину.

Расчет количества секций радиаторов отопления по объему

Чаще всего используется значение, рекомендованное СНиП, для домов панельного типа на 1 куб.метр объема требуется 41 Вт тепловой мощности.

Если у Вас квартира в современном доме, со стеклопакетами, утепленными наружными стенами и откосами из гипсокартона. то для расчета уже используется значение тепловой мощности 34вт на 1куб.метр объема.

Пример расчета количества секций:

Комната 4*5м, высота потолка 2,65м

Получаем 4*5*2,65=53 куб.м Объем комнаты и умножаем на 41вт. Итого, требуемая тепловая мощность для обогрева: 2173Вт.

Исходя из полученных данных, не трудно рассчитать количество секций радиаторов. Для этого необходимо знать теплоотдачу одной секции, выбранного Вами радиатора.

Допустим: Чугунный МС-140, одна секция 140Вт Global 500,170Вт Sira RS, 190Вт

Тут следует заметить, что производитель или продавец, часто указывает завышенную теплоотдачу, рассчитанную при повышенной температуре теплоносителя в системе. Поэтому ориентируйтесь на меньшее значение, указанное в паспорте на изделие.

Продолжим расчет: 2173 Вт делим на теплоотдачу одной секции 170Вт, получаем 2173Вт/170Вт=12,78 секций. Округляем в сторону целого числа, и получаем 12 или 14 секций.

Этот метод, как и следующий является приблизительным.

Расчет количества секций радиаторов отопления по площади помещения

Является актуальным для высоты потолков помещения 2,45-2,6 метра. Принимается равным, что для обогрева 1кв.метра площади достаточно 100Вт.

То есть для комнаты 18 кв.метров, требуется 18кв.м*100Вт=1800Вт тепловой мощности.

Делим на теплоотдачу одной секции: 1800Вт/170Вт=10,59, то есть 11 секций.

В какую сторону лучше округлить результаты расчетов?

Комната угловая или с балконом, то к расчетам добавляем 20% Если батарея будет устанавливаться за экраном или в нишу, то потери тепла могут достигать 15-20%

Но в то же время, для кухни, можно смело округлить в меньшую сторону, до 10 секций. Кроме того, на кухне, очень часто монтируется электрический теплый пол. А это минимум 120 Вт тепловой помощи с одного квадратного метра.

Точный расчет количества секций радиаторов

Определяем требуемую тепловую мощность радиатора по формуле

Qт= 100ватт/м2 х S(помещения)м2 х q1 х q2 х q3 х q4 х q5 х q6 х q7

Где учитываются следующие коэффициенты:

Вид остекления (q1)

Тройной стеклопакет q1=0,85

Двойной стеклопакет q1=1,0

Обычное(двойное) остекленение q1=1,27

Теплоизоляция стен (q2)

Качественная современная изоляция q2=0,85

Кирпич (в 2 кирпича) или утеплитель q3= 1,0

Плохая изоляция q3=1,27

Отношение площади окон к площади пола в помещении (q3)

Минимальная температура снаружи помещения (q4)

Количество наружных стен (q5)

Тип помещения над расчетным (q6)

Обогреваемое помещение q6=0,8

Отапливаемый чердак q6=0,9

Холодный чердак q6=1,0

Высота потолков (q7)

100 вт/м2*18м2*0,85 (тройной стеклопакет)*1 (кирпич)*0,8 (2,1 м2 окно/18м2*100%=12%)*1,5(-35)* 1,1(одна наружная)*0,8(обогреваемое,квартира)*1(2,7м)=1616Вт

Плохая теплоизоляция стен увеличит это значение до 2052 Вт!

количество секций радиатора отопления: 1616Вт/170Вт=9,51 (10 секций)

Мы рассмотрели 3 варианта расчета требуемой тепловой мощности и на основании этого получили возможность расчета необходимого количества секций радиаторов отопления. Но тут следует отметить, что для того чтобы радиатор выдал паспортную мощность его следует правильно установить. Как это сделать правильно или проконтролировать не всегда грамотных работников ЖЭКа, читайте в следующих статьях на официальном сайте Школы ремонта Remontofil

Достоинства и недостатки интегральных схем силовой электроники, реализованных по разным технологиям

Основные достоинства и недостатки интегральных схем силовой электроники, изготовленных по разным технологиям (биполярным, КМОП, ДМОП, КДМОП, БиКМОП, БиКДМОП), в обобщенном виде представлены в сводной таблице.

Таблица. Основные достоинства и недостатки ИС силовой электроники
Технология	Достоинства	Недостатки
Биполярная	Легко реализуются элементы ИС силовой электроники со всеми необходимыми защитами: от превышения температуры кристалла; от короткого замыкания; от превышения входного напряжения. Малый технологический разброс электрических параметров схем.	Достаточно высокий собственный ток потребления (биполярный транзистор управляется током). Большие значения проходных напряжений Uds (для интегральных схем стабилизаторов напряжения). Низкая плотность упаковки.
КМОП	Низкий собственный ток потребления. Низкие значения проходных напряжений Uds. Высокая плотность упаковки.	Большой технологический разброс электрических параметров схем. На КМОП-технологии не реализуется защита от превышения температуры кристалла (необходимо дополнительно использовать биполярный транзистор).
ДМОП	Повышенные пробивные напряжения.	Необходимость использовать дополнительные типы транзисторов (только совместно с КМОП, биполярные).
БиКМОП	Сочетает преимущества биполярной и КМОП-технологий.	Большая стоимость кристаллов.
КДМОП	Сочетает преимущества биполярной, КМОП- и ДМОП-технологий.	Недостатки КМОП.
БиКДМОП	Сочетает преимущества биполярной, КМОП- и ДМОП- технологий.	Большая стоимость кристалла.

Поскольку процесс разработки новых силовых интегральных схем начинается с этапа составления технического задания, при выборе технологического базиса реализации конструкции необходимо принимать во внимание данные, приведенные в таблице, наряду с анализом требований, предъявляемых заказчиком к функциональным возможностям, электрическим и динамическим параметрам, конструкции корпуса проектируемого силового устройства. Главным достоинством рассмотренных технологий является возможность сочетания на одном кристалле высоковольтных и низковольтных элементов схем, что, вкупе с возможностью использования методов программного управления, позволяет проектировать новые поколения интеллектуальных интегральных схем силовой электроники

Несколько элементов на одном радиаторе.

Если на одном теплоотводе установлено несколько элементов, то расчет выглядит так. Сначала рассчитываем температуру радиатора по формуле:

[Температура радиатора, грЦ] = [Температура окружающей среды, грЦ] + [Тепловое сопротивление между радиатором и окружающей средой, грЦ / Вт] * [Суммарная мощность, Вт]

Далее рассчитываем для каждого элемента.

[Температура кристалла, грЦ] = [Температура радиатора, грЦ] + ([Тепловое сопротивление между кристаллом и корпусом элемента, грЦ / Вт] + [Тепловое сопротивление между корпусом элемента и радиатором, грЦ / Вт]) * [Мощность, рассеиваемая элементом, Вт]

Проверяем, что температура кристалла на превышает максимально допустимую.

(читать дальше…) :: (в начало статьи)

:: ПоискТехника безопасности :: Помощь

К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости, чтобы быть в курсе.

Если что-то непонятно, обязательно спросите!Задать вопрос. Обсуждение статьи.

Еще статьи

Практика проектирования электронных схем. Самоучитель электроники….
Искусство разработки устройств. Элементная база радиоэлектроники. Типовые схемы….

Инвертор, преобразователь, чистая синусоида, синус…
Как получить чистую синусоиду 220 вольт от автомобильного аккумулятора, чтобы за…

Перемножение сигналов. Умножение, деление напряжения. Перемножить, раз…
Схемы для перемножения сигналов, деления друг на друга, извлечения корня, возвед…

Импульсный источник питания светодиода светодиодного фонаря, светильни…
Схема импульсного источника питания ярких светодиодов….

Силовой мощный импульсный трансформатор, дроссель. Намотка. Изготовить…
Приемы намотки импульсного дросселя / трансформатора….

Искровой запал, трансформатор розжига, поджига. Запальный блок. Источн…
Как сделать запальный блок с питанием от 12 вольт. Схема, принцип действия, инст…

Резонансный инвертор, преобразователь напряжения повышающий. Схема, ко…
Инвертор 12/24 в 300. Резонансная схема….

Усилитель / Генератор синусоиды на тиристоре (динисторе, тринисторе, с…
Схемы усилителя и генератора синусоидального сигнала на тиристоре в нестандартно…

Формула для точного расчета

Существует довольно непростая формула, по которой можно сделать точный расчет мощности радиатора отопления:

Q_т = 100 Вт/м₂ × S(помещения)м₂ × q1 × q2 × q3 × q4 × q5 × q6× q7, где

q1 – тип остекления: обычное остекление – 1,27; двойное остекление – 1; тройное – 0,85.

q2 – изоляция стен: плохая – 1,27; стена в 2 кирпича – 1; современная – 0,85.

q3 – соотношение площадей оконных проемов к полу: 40% – 1,2; 30% – 1,1; 20% – 0,9; 10% – 0,8.

q4 – наружная температура (минимальная): -35°C – 1,5; -25°C – 1,3; -20°C – 1,1; -15° C – 0,9; -10C° – 0,7.

q5 – число наружных стен: четыре – 1,4; три – 1,3; угловая (две) – 1,2; одна – 1,1.

q6 – тип помещения, располагаемого над расчетным: холодное чердачное – 1; отапливаемое чердачное – 0,9; обогреваемое жилое – 0,8.

q7 – высота помещений: 4,5м – 1,2; 4м – 1,15; 3,5м – 1,1; 3м – 1,05; 2,5м – 1,3.

Произведем расчет радиаторов отопления по площади:

Помещение в 25 м 2 с двумя двухстворчатыми оконными проемами с тройным стеклопакетом, высотой 3 м, ограждающими конструкциями в 2 кирпича, над помещением расположен холодный чердак. Минимальная температура воздуха в зимний период времени — +20°C.

Q_т = 100Вт/м ₂ × 25 м ₂ × 0,85 × 1 × 0,8(12%) × 1,1 × 1,2 × 1 × 1,05

В результате получаем 2356,20 Вт. Данное число разделим на 150 Вт. Итак, для нашего помещения потребуется 16 секций.

Возможно, вам также будет интересно

Все статьи цикла Сигнал «сброс» используется для того, чтобы… … привести аппаратуру в исходное состояние. И применяется данный сигнал как в одном отдельно взятом схемном «кирпичике» триггере, так и в более крупных блоках и узлах аппаратуры: в микросхемах, модулях и в устройствах в целом. В этом разделе будут рассмотрены некоторые аспекты применения сигнала сброса в

Программа симпозиума была насыщенной и крайне интересной. В первый день с докладами выступили специалисты из Швеции: Ларс-Олаф Уоллин (Lars-Ollaf Wallin), представитель IPC в Европе, и Ларс-Гуннар Кланг (Lars-Gunnar Klang), независимый эксперт в области пайки. Во второй день Вернер Энгельмайер (Werner Engelmaier), председатель главного комитета IPC по вопросам надежности изделий, США, а в третий, заключительный день

Решение по проверке совместимости сигнализации абонентского оборудования LTE компании Agilent.

Пример расчёта простой схемы

Пусть, например, требуется включать и выключать светодиод с помощью
микроконтроллера. Тогда схема управления будет выглядеть следующим
образом.

Пусть напряжение питания равно 5 В.

Характеристики (рабочий ток и падение напряжения) типичных светодиодов
диаметром 5 мм можно приблизительно оценить по таблице.

Цвет
Красный	20 мА	1,9 В
Зеленый	20 мА	2,3 В
Желтый	20 мА	2,1 В
Синий (яркий)	75 мА	3,6 В
Белый (яркий)	75 мА	3,6 В

Пусть используется белый светодиод. В качестве транзисторного ключа
используем КТ315Г — он подходит по максимальному току (100 мА) и
напряжению (35 В). Будем считать, что его коэффициент передачи тока
равен (наименьшее значение).

Итак, если падение напряжения на диоде равно , а
напряжение насыщения транзистора то напряжение на
резисторе R2 будет равно . Для
рабочего тока светодиода получаем

Значение сопротивление было округлено, чтобы попасть в ряд
E12.

Для тока управляющий ток должен быть в раз меньше:

Падение напряжения на переходе эмиттер — база примем равным .

Отсюда

Сопротивление округлялось в меньшую сторону, чтобы обеспечить запас по
току.

Таким образом, мы нашли значения сопротивлений R1 и R2.

Тиристоры и симисторы

Тиристор
— это полупроводниковый прибор, который может находится в двух
состояниях:

открытом — пропускает ток, но только в одном направлении,
закрытом — не пропускает ток.

Так как тиристор пропускает ток только в одном направлении, для
включения и выключения нагрузки он подходит не очень хорошо. Половину
времени на каждый период переменного тока прибор простаивает. Тем не
менее, тиристор можно использовать в диммере. Там он может применяться
для управления мощностью, отсекая от волны питания кусочек требуемой
мощности.

Симистор — это, фактически двунаправленный тиристор. А значит он
позволяет пропускать не полуволны, а полную волну напряжения питания
нагрузки.

Открыть симистор (или тиристор) можно двумя способами:

подать (хотя бы кратковременно) отпирающий ток на управляющий электрод;
подать достаточно высокое напряжение на его «рабочие» электроды.

Второй способ нам не подходит, так как напряжение питания у нас будет
постоянной амплитуды.

После того, как симистор открылся, его можно закрыть поменяв
полярность или снизив ток через него то величины, меньшей чем так
называемый ток удержания. Но так как питание организовано переменным
током, это автоматически произойдёт по окончании полупериода.

При выборе симистора важно учесть величину тока удержания
(). Если взять мощный симистор с большим током удержания, ток
через нагрузку может оказаться слишком маленьким, и симистор просто не
откроется

Литература

Introduction to Avalanche Considerations for CoolMOS in SMPS Applications. Application Note, V1.0, Apr. 2001.Infineon Technologies AG.
Saro L., Dierberger K., Redl R. High-Voltage MOSFET Behavior in Soft-Switching Converters: Analysis and Reliability Improvements. APEC 1998.
Lenz M., Striedl G., Frohler U. Special Subject Book: SMD Packages Thermal Resistance, Theory and Practice. Infineon Technologies. Jan. 2000
Kraus R., Tuerkes P., Sigg J. Physics-Based SPICE Models of Power Semiconductors. Infineon Technologies Application Note AN-PSM3e.
Hancock J. M. Hiercharchical Cross-Platform Physics Based MOSFET Model. PCIM Conference Proceedings. November 1998.