4.3. ПРОВЕРКА СПП И УСЛОВИЙ ЕГО ОХЛАЖДЕНИЯ ПО ТЕМПЕРАТУРЕ НАГРЕВА РАБОЧИМ ТОКОМ

Условия, определяющие температурный режим работы СПП.

Выбранные в § 4.1 типы прибора, охладителя и скорость охлаждающей среды должны быть проверены по температуре нагрева перехода СПП рабочим током.

Работа СПП в рабочем режиме характеризуется максимально допустимой температурой перехода и допустимой температурой циклирования при заданном числе температурных циклов работы за срок службы ПУ.

Температура лимитируется тем, что при ее превышении резко возрастает ток СПП в закрытом состоянии, а следовательно, возрастает и мощность потерь в переходе. Это в свою очередь приводит к дальнейшему росту температуры перехода, к снижению напряжения, которое способен блокировать СПП, и в конечном счете вызывает пробой полупроводниковой структуры.

Допустимая температура циклирования при заданном числе температурных циклов лимитируется тем, что вследствие переменных термомеханических воздействий на внутренние контактные соединения прибора постепенно увеличивается их тепловое и электрическое сопротивления, при этом возрастает мощность потерь от тока в открытом гоянии СПП и, следовательно, возрастает температура перехода. Возрастание температуры перехода приводит к увеличению тока через СПП в закрытом состоянии, увеличению мощности потерь в закрытом состоянии, к снижению напряжения, которое способен выдерживать СПП. Если фактическая температура циклирования превышает допустимое значение при требуемом числе температурных циклов , то постепенное ухудшение параметров СПП приведет к пробою его полупроводниковой структуры при числе температурных циклов, меньшем требуемого.

Тип СПП и условия его охлаждения выбраны правильно по току рабочего режима, если выполняются следующие условия:

где — максимальная температура перехода в рабочем режиме; - требуемое и максимально допустимое число температурных циклов работы СПП соответственно в циклическом режиме при температуре изменяется от 1 до , где - общее число отличающихся друг от друга по температуре циклирования режимов работы СПП за срок службы); — коэффициенты, рекомендуемые в табл. 3.1.

Температура задана в информационном материале выбранного СПП.

Температуру определяют по формуле

или

где — максимальная температура охлаждающей среды; — максимальная температура перегрева перехода в рабочем режиме без учета колебаний температуры, связанных с импульсным характером тока через СПП; — температура нагрева перехода одиночным импульсом тока, имеющим место в конце расчетного интервала , и одиночным импульсом классификационного тока при заданной температуре корпуса выбранного СПП соответственно.

Расчет по формуле (4.43) проводят при частоте тока СПП , а также при и среднем значении максимального тока на интервале , не превышающем классификационное значение тока при заданной температуре корпуса выбранного СПП. В противном случае следует пользоваться формулой (4.44).

Фактическое число циклов работы прибора в циклическом режиме работы ПУ определяют по техническому заданию на его разработку.

Допустимое число циклов работы в циклическом режиме определяют по приведенной в информационном материале выбранного СПП зависимости при , равной температуре циклирования в циклическом режиме

Значение находим по формуле

(4.45)

где — максимальная и минимальная температуры перегрева перехода СПП соответственно в циклическом режиме.