Введение к работе
Актуальность проблемі. Актуальность постановки научных задач,' реваемвх в диссертационной работе, вытекает из требовг-тся ноезеєекя надежности, экономичности, энергетической эффективности устройсти преобразовательной техники, в том числе и, преобразователей постоянного напряжения (ГШН), при одновременном сдяаении себестоимости, массо-габаритгалс ' показателей и затрат на эксплуатации. Реавккв этих практических задоЧ в значительной етилени базируется на использовании сляовах транзисторных клкчсй в качестве коммутирухцик элементов ІШН. Метода парг тлэльного соединения больного числа одиночных транзисторов, предлокэнние и развитие в Институте электродинамики иод нвучшм руководством Ю.И.ДрабоЕича, позволили создать новій тип мощного ключевого элвкепч j - сялокум трзнзисторяус матрицу (ОТУ.)-
Главной проблемой при параллельной работе является необходимость равномерного распределения токоз, мощностей и температур меаду одшочнши транзисторами. Піяроко узвестни метода виравниваїш токораспрэделекия путей включения дополнительных резисторов в эмкттврнш или базовые цепи коадого транзистора из числа параллельно екличєенкх. Основним недостатком подобал: матодоз являются дополнительные .потери мощности, вносимые этими резисторами.
Метод сортировки партии транзисторов по величине какого-либо параметра (например, по крутизне S или напряжению ибэ в границе насыщения) даот положительные практические результата и иироко применяется на практике. Отличительной-особенность» является такім и то, что при сортировке, в противоположность отбраковке, используются практичесіси 100% транзисторов из поступивша; партии.
Вместе с тем необходимо отметить недостаточную научную проработку вопроса о том, какие именно параметры транзисторов и в какой степеня влияют иа неравномерность токор8Спре;;еления. Отсутстуют также исследования.распределения токов в параллельном соединения транзисторов статистическими негодуя. А поскольку токораспрэделение мевду параллельно включенными транзисторами определяется реальной неидентичностыз интегральных параметров приборов, независимо от того, какие «именно элементы создали эту неидентичность, то исследования токораспределения и практические рекомендации по методам параллельного' соединения могут быть
получены -галька при помоги методов статистического анализа.
Исследование по диссертационной работе проводились в Институте эдзктроданакихи АН Украина в рамках коордкнацнонксго плана научно-исследовательских работ *"йаучкыа основы электроэнергетики" по пробл-мо "Преобразование параметров электрической энергии", по Постановлениям Президиума АН Украйни от 17.11.82 г. К 487, от 2'.12.Є7 г. N 4Э2 ш темам "Транзистор" (1982-1937), "Транзистор-2" (1983-1991 ).
Цельв работа является ношдвенке надеззюстк и улучшение энергетически показателей силових транзисторних, ключей, созданных на основе параллельного сое тления транзисторов, путем проведения стетих гкчоского анализа закономерностей токораспро-деле"ия мавду элементами.
Исходя из указанной цели в работе решалась следующие задачи:
-статистический анализ семейства статических и динамических гараметров биполярных, транзисторов;
-исследование динамики распределения токов в систегле параллельно соединенных-транзисторов;
-разработка статистических методов шравиивания токораспро-делеаия в трзнзгсторь-)Я матрице;
-разработка оптимальной методики сортировки партии транзисторов;
-разработки исследовательской аппаратуры для измерения динамических параметров транзисторов и проведения экспериментальной проверки теоретических БНВОД0В.
Методи исследования. При выполнении теоретических исследо-еий использованы полокоиия теории нелинейных электрических цепей, тйорзш вероятности и статистического анализа, моделирования физических процессов на ЭВМ с применением прикладних программ STATGBAF и KIKROSTAT.
Теоретические выводы и рекомендации подтверждены данными физических, зкенеріїментов на опытной установке с использованием современных високоточних измерительных приборов - измерительных осіпшюграфнчеших комплексов, цифровых тепловизоров.
Автор защищает:
- результати статистического анализа временных процессов
гзретслячвния транзисторов;
- пасчет разброса токов и мощностей параллельного
соединения транзисторов для статического и динамического
резимоа;
-методики определения оптимального количества параллельно соэдияеннах транзисторов с учетом заданного режима работа;
- анадаз методов выравнивания токорасвределаняя с транзисторной*матрице;
- методику сортаровхи транзисторов на основе определения
оптимальной глубины сортировки;
- методику и результаты экспериментального определения ко:.лдекса данаыическах параметров транзисторов я схему измерительной: установки.
Научная новизна выполненных исследований заключается в следующем:
- дня расчета параметров параллельного соединения транзис
торов. г"ерпиэ применен статистический анализ временных процессог
з виде детершкиров8Ккых функций вектора случайной величакы;
' - предложены ранее неизвестные эквивалентные схеми к математические модели параллельного соединения транзисторов» необходимые для статистического анализа процессов ь транзисторной катриде в реяймв переключения;
. - впервые получены статистические оценки разОроса параметров в параллельном соединении транзисторов для процессов включения и выключения, позволяющее осуществить оптимальный выбор элементов транзисторной матрица;
- получеан яовае оценки для предельных величин коллектор
ных токов и екстремзлышх режимов работы параллельного ссадане-
ния транзисторов для динамического реями, что, деет возможность,
повысить надежность транзисторних матриц;
- научно обоснована методика сортировки транзисторов с
целью их параллельного соединения. Данная методика позволяет
определить оптимальную глубину сортировки для любой партии
транзисторов.
Практическая ценность работы состоит в следующем: Использование новых научных положений, обоснованиях в диссертационной работе, ' послужило' основой разработки ноаих методов повышения надёкности транзисторних преобразователей постоянного напряжения большой и средней мощности с расширенянм частотним диапазоном. Определена минимальная совокупность параметров транзисторов, позволяща? характеризовать токораспределешг в еловой транзисторной матрице для статического и динамического режимов. На основании проведенных
- б -
статистических исследований разработана инженерная методика выбора оптимального числа транзисторов в транзисторной матрицо z установлена оптимальная глубина сортировки.
Реалпзз"чя результатов работы: Результата исследований, проведенных в диссертационной работе, был" использовани при создании силових транзисторних :льчЫ СТМІ, СТМ2, СТМЗ, СЇМ4 в наземной и борїОЕОй аппаратуре д-*я сварочных установок специального назначения, а также при создании устройства "Матрица", "Нога", "Багульник" и др.
Результат работы пройди апробацию ігри создании к испытания ряда разработок, годитовлешшх к освоению 5 промшлещостк.
Апробация работа. Основные результаты, получерные в диссертации, еэ отдельные разделы докладывались на III - V Всесоюзных конференциях ло проблемам преобразовательной техники (Киев, 1983, Чернигов, 1987, -Чернигов, 1991 гг.); III Республиканской вколе-соминарэ молодше ученых и специалистов: "Измерение и преобразование параметров электромагнитных процессов (Алуште, 1$98. г.); на семинаре "Транзисторные преобразователи систем электропитания" Научного совета АН Украины по комгяексиой проблеме "Научные основы эДектрогГкергетигаГ (Киев, 1992 г.).
Публикации. Основные научные результата изложены в 8 научных работах, в том числе I авторском свидетельстве на изобретшею.
Структура и объем работа, диссертация состоит из введения, челгрех глаь, заключения, списка литературы из 136 наименований' и 2 прелолоний. Общий объем диссертации составляет 168 страниц, в том часта- III страниц основного текста, иллюстрированного 61 рису: хами и 2 таблицами.
