5

Краткое руководство по выполнению контрольных работ по дисциплине “Твердотельная электроника”

1. Выбор типа вентиля по току.

Для правильного выбора вентиля по току необходимо знать среднее значение тока через эквивалентный вентиль схемы I_В . Под эквивалентным вентилем в данном случае подразумевается либо одиночный вентиль, либо групповое (параллельное или последовательное) соединение вентилей.

Среднее значение тока вентильного элемента зависит от схемы выпрямителя и определяется выражением:

I_В = К_СТ I_d,

где К_СТ - коэффициент схемы по току (находится по таблице 1). Таблица 1.

.	Однофазная мостовая	Трехфазная мостовая	Кольцевая
КСТ	1/2	1/3	1/6
КСН	1,57	1,05	2,09

Если вентильный элемент содержит один вентиль, то средний ток вентиля будет равен I_AV = I_В.

Величина среднего тока вентиля не должна превышать максимально допустимого среднего прямого тока (предельного тока) I_AV < I_AVm.

• Таким образом, тип вентиля определяется по величине среднего тока вентиля для данной схемы выпрямителя.

При выборе типа вентиля необходимо учитывать, что реальная нагрузочная способность вентилей по току I_AVm на 20 - 60 % ( в зависимости от способа охлаждения) меньше предельно допустимого тока, величина которого указывается при маркировке. Поэтому выбор вентиля целесообразно производить по таблицам "Рекомендуемые охладители и нагрузочная способность вентилей", например таблица 11.12 на стр. 205 в [1], соблюдая условие I_AVI_AVm.

Если не удается выбрать вентиль, удовлетворяющий данному условию, необходимо использовать параллельное соединение вентилей. Количество параллельно включенных вентилей определяется округлением в большую сторону значения, полученного по формуле:

N_пар = ,

где I_AVm - рекомендуемое значение тока вентиля.

При этом средний ток вентиля будет равен:

I_AV = ,

где К_НТ = 1,2 - коэффициент, учитывающий неравномерную загрузку по току параллельно включенных вентилей.

Произведенный таким образом выбор типа вентиля является приближенным. Правильность выбора проверяется в дальнейшем расчетом температуры полупроводниковой структуры.

2. Выбор вентиля по напряжению.

• Выбрать вентиль по напряжению - значит определить его класс. Класс вентиля определяется величиной повторяющегося импульсного напряжения U_RM. Однако, рассчитать величину этого напряжения для конкретной схемы выпрямителя, имея в распоряжении лишь значения U_d и К_СН, не представляется возможным. Поэтому класс вентиля определяется по амплитудному значению напряжения на вентиле с использованием коэффициента запаса.

Амплитудное значение напряжения на вентиле (или рабочее напряжение) U_WM связано со средним выпрямленным напряжением U_d следующим соотношением:

U_WM = К_СН U_d ,

где К_СН - коэффициент схемы по напряжению.

Значение повторяющегося импульсного напряжения на вентиле определяется:

U_RM = К_р U_WM ,

где К_р- коэффициент запаса по напряжению. Для диода К_р = 1,4 - 1,6, для тиристора К_р = 1,6 – 2 выбирается из соображений надежности и экономичности.

По величине U_RM , округленной в большую сторону с точностью до сотен вольт, определяется класс вентиля по напряжению К_Н = U_RM /100. Если среди вентилей выбранного типа нет вентиля требуемого класса , необходимо использовать последовательное соединение вентилей. Количество последовательно включенных вентилей в плече определяется округлением в большую сторону значения, полученного из выражения:

N_посл = К_{НН ,}

где К_НН = 1,2 - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения напряжения между последовательно включенными вентилями; К_НМ – максимальный класс выбранного типа вентиля. При отсутствии специальных требований к величине N_посл следует стремиться к минимальному числу последовательно соединенных вентилей.

• На этом предварительный выбор вентиля можно считать законченным.

По справочнику [1,2] определяем параметры выбранного вентиля, которые потребуются для дальнейших расчетов: U_(ТО) - пороговое напряжение; r_(T) - дифференциальное прямое сопротивление; R_thjс - установившееся тепловое сопротивление переход - корпус; T_jm - максимально допустимая температура перехода.