Chap6 变换器设计.ppt

《通信高频开关电源》电子教案 6.5.5 散热器的稳定温升计算 1．散热路由 晶体管心片J的电功率损耗PD(W)变为热功率(仍以电功率的瓦计算)，热功率由温度高处传到温度低处。由晶体管心片J传热到晶体管壳底板C．通过与散热器热接触(包括导热绝缘片)传热到散热器S，再散热到周围环境A(见图6-8)． 即： 结PD—壳C—散热器S—些包—环境A 沿着散热路由都有温差，则 式中 —结(对环境)温升； —结对壳的温升； —壳对散热器的温升； — 散热器对环境的温升 为保证晶体管不因温度过高而损坏，必须保证结温不过高，但结温难以测量，而散热器温度和管壳温度是容易测量到的部分，所以常用作为间接的判断依据。 2．热 电模拟 将散热问题的量用电量来模拟，见表6-12： (1)热学欧姆定律：根据电学欧姆定律模拟可得 (6-44) (2)热阻的串联：各部分 都对应于相应的热阻，见图6-9 (6-45) —晶体管结J到壳C的热阻(℃／w)，查手册； —壳C到散热器S的热阻(℃／w)，称为接触热阻； —散热器S到环境A的热阻(℃／w)，称为散热器热阻。 (3)功串晶体管热阻举例：IRF450(500V 13A 0.4欧，MOSFET， 最大0.83(℃／W)， 在接触表面平坦、光滑、涂硅脂时典型值0.1(℃／W)。导 热橡胶涂硅脂后热阻0.5(℃／W) 3．散热器热阻散热器面积愈大热阻愈小，与散热器接触空气流速愈大，散热器热阻愈小，大功率整流器采用自然冷却(自冷)与强迫风冷(风冷)两种： (1)自然冷却：没有用风扇来吹冷。 1)敞开环境下的散热器热阻：精确数值应查产品说明，也可用下式作租略估算 式中 A——散热器实际表面面积(m^2)； h——散热系数，单位散热表面每℃温升散出的热功率，其值约为7一12w／m2．℃ 2)环境影响：在机箱内空气流通不畅，周围发热元件很多。在很大程度上影响热。 (2)强迫风冷 由小风扇(风机)加速空气流通，改善冷却条件。 1)热阻减小：当风速达5m／s时，散热器热阻可减小到1／3。输出电流可增大到1.5倍。 2)风扇的故障率较大，尤其在农村的局站，尘土较多，环境达不到要求，风扇一旦损坏，整流器就有过热的可能，所以要采用风扇故障告警和保护停机。 (3)半风冷 满载时采用风冷，半载及轻载时自冷，可减小风扇的故障率，半载时即使风扇故障也可开机使用。 (4)整流模块自冷，机柜风冷，也可改善模块工作条件。机柜的风扇数量少，维护较容易。 第六章：变换器设计 磁性元件设计 开关变换器中常用的磁性元件: 电感: 直流滤波电感，交流滤波电感，谐振电感，抑制电磁干扰电感(共模/差模)等 变压器： 功率变压器（高/中/低频），驱动变压器，采样变压器，电流互感器等 第一节 铁心的磁特性及基本的磁物理量 一、磁滞回线 ： B－H曲线 （a）S形： 高导磁率软磁材料 （b）矩形：坡莫合金软磁材料 （c）扁平：宽恒导磁合金材料 H 磁场强度 磁感应强度 B 第一节 铁心的磁特性及基本的磁物理量 几个术语： 基本磁化曲线 饱和磁感应强度 Bs 剩磁（感应强度）Br 矫顽磁场强度 Hc 二、磁导率 绝对磁导率μ： μ＝B/H 相对磁导率μr： μr= μ /μ0 初始磁导率,最大磁导率 等效磁导率 增量磁导率 三、加气隙后磁滞回线的变化 矫顽磁场强度Hc ，饱和磁感应强度Bs 不变 磁导率μ ，剩磁感应强度Br 大大下降 四、损耗 图13－7 磁滞损耗 铁损 涡流损耗 磁性元件