Курсовая работа (т): Расчет импульсного усилителя мощности при сопротивлении нагрузки 30 Ом, индуктивности нагрузки 30 мГн и частоте коммутации 10 кГц.

Определяем базовый ток транзистора VT2.

Дважды рассчитываем входной ток схемы для режимов включенного и отключенного состояния нагрузки

Определяем мощность управления схемой в расчете на максимальный входной ток:

Определяем сопротивление резистора R1:

Берём из ряда Е24

Диод VD2 предназначен для того, чтобы на базу VT4 проходило запирающее напряжение от источника -U1 чрез открытый транзистор VT2 и резистор R2. При этом, поскольку транзистор VT4 заперт, ток через диод незначителен. Будем считать, что максимальный ток через диод VD2 не превышает максимального тока коллектора VT2. Тогда

Поскольку ток через этот диод протекает кратковременно, во время перехода транзистора VT4 из активного режима в режим отсечки, будем подбирать диод по параметру «предельный импульсный прямой ток».

Обратное напряжение на диоде не превышает напряжения насыщения база-эмиттер транзистора VT3, поэтому

Выбираем диод КД512А, характеристики которого представлены в таблице 1.6.

Таблица 1.6

Параметры диода КД512А

2. Энергетический расчет

статический энергетический трехкаскадный импульсный

Задавшись начальным значением  определяем мгновенные значения токов в конце импульса и паузы:

Определяем вспомогательные коэффициенты M и N:

Определяем потери в выходном транзисторе за время импульса:

где - дифференциальное сопротивление транзистора определяем из параметров схемы замещения для режима насыщения:

.

Определяем тепловые потери в блокирующем диоде за время паузы:

где  - дифференциальное сопротивление диода

= 1,3 В - прямое падение напряжения на диоде;

= 20 А - максимальный прямой ток диода;

 = 0,6 В (для кремниевых диодов).

Определяем тепловые потери в запертых приборах выходного каскада:

Определяем потери в каскадах предварительного усиления (цепи управления)

Определяем время включения выходного транзистора. Для этого сначала нужно определить - коэффициент форсировки процесса включения (h_21э2=40, h_21э3=15,h_21э4=12U_эб2=U_эб3=1):

Время включения зависит от величины отношения

где - постоянная времени выходного транзистора в схеме с общим эмиттером

 - постоянная времени блокирующего диодаt

 - время обратного восстановления диода.

При 0,5 £<2

Определяем динамические потери за время включения

Определяем время отключения выходного транзистора:

где - коэффициент форсировки процесса отключения;

Определяем динамические потери за время отключения:

Определяем тепловые потери в выходном транзисторе и суммарные потери в схеме:

Определяем мощность в нагрузке и КПД усилителя:

Сделаем описанные выше расчёты для других значений в диапазоне 0,05…0,95. Результаты расчётов приведены в таблице 2.1, а кривые

показаны на рисунках 2.1-2.4.

Таблица 1

Результаты расчётов

Рисунок 2.2 - Зависимость потерь в диоде от

Рисунок 2.3 - Зависимость потерь рассеяния от

Рисунок 2.4 - Зависимость КПД от

Сделаем расчет поверхности радиатора для охлаждения выходного транзистора:

где  - предельно допустимая температура перехода выходного транзистора,  - максимальная температура среды,  - тепловое сопротивление переход-среда,  - максимальные тепловые потери в транзисторе.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Полупроводниковые приборы: Транзисторы. Справочник / В.Л. Аронов, А.В. Баюков, А.А. Зайцев и др. Под общ. ред. А.А. Горюнова.- 2-е изд., перераб. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 904 с.: ил.

. Полупроводниковые приборы. Диоды выпрямительные, стабилитроны, тиристоры: Справочник / А.Б. Гицкевич, А.А. Зайцев, В.В. Мокряков и др. Под ред. А.В. Голомедова. - М.: Радио и связь, 1988. - 528 с.: ил.

. Расчет импульсных усилителей мощности. Пособие по курсовому проектированию. - М.: МАИ. - 9 с.

. Справочник по диодам Шоттки. [Электронный ресурс]

5. Справочник по транзисторам мощным отечественным биполярным. [Электронный ресурс]