ЖУРНАЛ СТА №4/1999

77 4/99 В ЗАПИСНУЮ КНИЖКУ ИНЖЕНЕРА CTA преобразователей BXA15, BXA30 и BXA40, так и для защиты прибора-потребителя от кратковременных превышений выходного напряжения, наведенных или отраженных от нагрузки. Однако необходимо учитывать, что эти устрой- ства защиты не предназначены для защиты в режиме по- стоянного превышения выходного напряжения (табл. 5). Характеристики цепей защиты от короткого замыкания одноканальных преобразователей Эти изделия имеют цепи защиты от короткого замыка- ния с неограниченным номиналом. Температура основа- ния корпуса при этом должна быть менее +100°С (+105°С для серии BXA40). При возникновении режима короткого замыкания типовое значение мощности рассеивания -7 Вт (9 Вт для серии BXA40). Она может достигать значения до 10 Вт (12 Вт для серии ВХА40) при максимальном значе- нии напряжения питающей сети постоянного тока. Цепи защиты от короткого замыкания много- канальных преобразователей За исключением преобразователей BXA15-48D05 и BXA30-48D05, все многоканальные преобразователи име- ют цепи защиты от короткого замыкания, подобные рас- смотренным ранее. Обеспечение тепловых режимов Другой проблемой, с которой приходится сталкиваться разработчикам распределенных систем электропитания, является отвод тепла для обеспечения тепловых режимов преобразователей напряжения. Так как преобразователи постоянного напряжения не имеют 100% кпд, часть подво- димой электрической энергии преобразуется в тепло, ко- торое должно быть отведено для предотвращения чрез- мерного нагревания внутренних узлов и деталей преобра- зователей, чтобы тем самым исключить рост интенсивнос- ти отказов радиоэлементов и замедлить старение конст- рукционных материалов. В конструкции преобразователей компоненты с боль- шим тепловыделением размещаются на металлических, проводящих тепло поверхностях корпусов, обычно в ос- нованиях корпусов. Максимальные рабочие температуры основания корпуса, как правило, приводятся в техничес- ких характеристиках преобразователей напряжения, и значения этих параметров для изделий промышленного назначения не меньше 70°С, а для изделий военного назна- чения— до +125°С. Разработчик системы вторичного электропитания должен обеспечить теплообменмежду нагретыми изделиями и окру- жающей средой для отвода тепла в окружающее пространст- во. Для преобразователей напряжения с выходной мощнос- тью более 5 Вт функции теплообменников с окружающей средой часто выполняют радиаторы — элементы системы охлаждения с развитой поверхностью теплообмена. Полный расчет кондуктивных систем охлаждения, осно- ванных на контактном способе передачи тепла, достаточ- но сложен и подробно изложен в брошюре [3]. Рассмотрим только порядок расчета максимально допустимой рассеи- ваемой в преобразователе мощности. Первым шагом при расчете радиатора или системы обеспечения теплового режима является определение мощности, рассеиваемой преобразователем. Это значе- ние получаем вычитанием значения мощности, отдавае- мой в нагрузку, из полной мощности, потребляемой преобразователем от источника входной электроэнер- гии. Вся мощность, которая не отдается в нагрузку, а выделя- ется в виде тепла в преобразователе, должна быть отведена. Значение этой мощности вычисляется по следующей фор- муле: P diss = (P out /h) – P out Здесь h — это кпд в %. Производители ИВЭП приводят в спецификациях мини- мальное значение кпд, обычно только при полной нагруз- ке. Более точные вычисления возможны при использова- нии графиков, показывающих зависимость кпд от выход- ной мощности. Тем не менее, даже когда кпд уменьшается при снижении нагрузки, наихудший случай (наибольшее значение) рассеивания мощности обычно имеет место при полной нагрузке. Когда значение рассеиваемой мощ- ности известно, разработчик может использовать специ- фикации изделия и рассчитать необходимые условия от- вода тепла для данной выходной мощности и температуры окружающей среды, а также максимально допустимую вы- ходную мощность при данном значении коэффициента теплообмена радиатора и температуры окружающей сре- ды. Следует заметить, что значения рассеиваемого тепла могут быть в некоторых случаях неточными. Всегда долж- ны приниматься во внимание конкретные условия приме- нения. Коэффициент теплообмена радиатора определяется по формуле: Q sa = (T c – T a )/P diss , где T c = T op – ( T op – T fp )( P diss /P d max ) P d max = (P out max /h) – P out max Здесь T c — максимальная температура корпуса; T a — максимальная температура окружающей среды; P diss — мощность, рассеиваемая в преобразователе; T op — температура, при которой преобразователь рассе- ивает мощность 0 Вт (максимальное снижение рабочей температуры); T fp —максимальная температура корпуса при полной па- спортной мощности; P d max — максимально допустимая мощность рассеива- ния при значении температуры, равной или меньшей T fp ; P out max — максимальное значение паспортной выходной мощности; h — минимальное значение кпд при максимальной вы- ходной мощности. Максимальное значение безопасной выходной мощнос- ти определяется по формуле: P out = P dt × h/(1 – h), где P dt = P d max (T op – T a )/ (Q sa × P d max + (T op – T fp )) Таблица 5. Пороговое напряжение пробоя устройств защиты Уровень напряжения срабатывания защиты, В 3,9 6,7 Номинальное значение выходного напряжения преобразователя, В 3,3 5 15,6 12 18,9 15