в табл. 3-11 приведены значения /гопт и параметров лднеаризации для наиболее употребляемых типов транзисторов. Параметры линеаризации определены по рис. 3-6 и 3-12, где пунктиром показаны линеаризованные участки характеристик (3-47) и (3-48).

Проведенный анализ легко распространяется и на случай включения первичной обмотки трансформатора тока не в коллекторную цепь, а в эмиттерную цепь или в цепь нагрузки путем приведения первичного тока трансформатора к эквивалентному ему коллекторному току.

Необходимо отметить, что оптимальные токи транзисторов сильно зависят от температуры, поскольку с ростом температуры значительно увеличиваются токи утечки, а потери открытого транзистора с изменением температуры изменяются мало. В связи с этим снятие характеристик транзисторов и определение по ним параметров линеаризации (табл. 3-7-3-11) надо производить при рабочих температурах, в которых будет эксплуатироваться преобразователь.

Рекомендуемое параллельное соединение транзисторов приводит к неравномерности распределения тока между отдельными транзисторами, достигающей 30- 40%. Однако эта неравномерность не опасна, поскольку транзисторы используются в сильно недогруженном режиме по току (табл. 3-10).

Неравномерное распределение тока между параллельными транзисторами не будет вносить существенную погрешность в расчеты, особенно если в расчеты подставлять усредненные характеристики, снятые для групп параллельно соединенных транзисторов. Кроме того, точность наших расчетов повышает и то обстоятельство, что при включении параллельно п элементов с проводимостью g и среднеквадратичным отклонением ее а суммарная проводимость всех элементов будет равна ng со среднеквадратичным отклонением Оп, которое в Vn раз меньше о.

3-5. Некоторые характеристики преобразователей постоянного напряжения с повышенным к. п. д.

Выходное напряжение радиоизотопных источников электрической энергии лежит в пределах от 0,5 В при мощности в сотни микроватт до 6 В при мощности в десятки ватт и достигает 20- 30 IB в источниках мощностью в сотни ватт. Для низких напряжений

0,5-1,5 В основная задача преобразователя - это повышение иапряжения с минимальными потерями энергии, а лри напряжениях 6-30 ;В преобразователь используется для создания цепей питания нагрузок с гальванической развязкой и с различными уровнями выходного напряжения. В последнем случае преобразователь часто работает с понижением напряжения и схема преобразователя выбирается из схем типа двухтактного преобразователя с обратной связью по напряжению (см. рис. 1-2,0) [Л. 6]. Применение к этим схемам изложенных в § 3-2-3-4 методик расчета транс-фор.матора, диодного и транзисторного узла на .максимум к. п. д. позволяет суш,ест.венно повысить их к. п. д. При низких входных напряжениях 0,5-6 В и при повышении напряжения преобразователем его схема выбирается из схем, приведенных в гл. 1; основны.м критерием при это.ч служит коэффициент преобразования

по напряжению ka - UajU (§ 1-6).

Выбрав схему преобразователя и зная максимальный объем, который отводится для преобразователя, можно приближенно определить объем, занимаемый трансформатором. Объем трансформатора колеблется от 15% всего объе.ма преобразователя (для преобразователей со сложной схемой, с большим числом полупроводниковых элементов, например, с умножителем напряжения) до 257о (для преобразователей с простейшей полупроводниковой частью из двух диодов и двух транзисторов).

Зная объем и мощность трансформатора, ino данны.м табл. 3-5 можно выбрать частоту и перейти к расчету всего преобразователя. Если же габариты преобразователя и трансформатора не оговариваются, то необходимо ©ыбрать частоту преобразователя, исходя из минимума стоимости системы в целом. Частота в конечном итоге определит габариты трансформатора.

Таким образом, в начале расчета могут быть заданы либо габариты, либо частота. Можно показать, что оба эти случая расчета приводят практически к одннаковы.м результатам при совпадении одного из этих параметров - частоты или базового размера. Например, если рассчитанное оптимальное значение частоты /оптг во втором случае расчета трансформатора - заданы S и а (§ 3-2) - совпадает с заданны.м значением частоты fi в первом случае расчета трансформатора-заданы В и I, то тогда, подставляя вместо заданной частоты f выражение для /опт2 (табл. 3-1) в расчетную формулу для оптимального базового размера аопп первого случая расчета, получаем:

Яопт! = Яопта /5а7б. (3-53)

Для крайних значений а= 1,3-4-1,65 ,табл. 3-2) имеем:

аопт1=(1,01--1,04)аопт2. (3-54)

Из (3-54) следует, что с точностью 1-4% при совпадении частот 3 обоих случаях расчета получим совпадение базовых размеров магнитопроводов трансформаторов. Массы трансформаторов будут отличаться на 2,5-12,5%, однако практически выбор базового размера производится дискретно из стандартного ряда магнитопроводов, и в обоих случаях расчета существенного различия по базовому размеру, массе и к. п. д. может и не быть.

В тех редких случаях, когда габариты (частота) не оговариваются, -возникает задача определения на стадии проектирования оптимальных габаритов (частоты) ппрпбоазователя.

Прл уменьшен ;! частоты к.- п. д. преобразователя увеличивается за счет уменьшения потерь в трансформаторе и коммутационных потерь в диодах и транзисторах.

Напри.мер, для преобразователя с Ui=i\,5 В, Ун = 27,5 В, Pi = = 1,5 Вт, транзисторами 1740314, магнитопроводами трансформаторов из материала 79HiM-0,05 при уменьшении частоты от 2000 до 200 Гц к. п. д. преобразователя увеличивается примерно на 7% (с 78 до 85%) [Л. 52]. Уменьшение частоты, т. е. увеличение к. п. д. преобразователя, позволяет понизить требуемую мощность, а следовательно, и стоимость радиоизотопного тер.могенератора (РТГ). Однако при этом возрастают масса и стоимость трансформатора, а следовательно, и преобразователя, вследствие этого при какой-то оптимальной частоте /опт (рис. 3-5) их суммарная стоимость будет минимальна.

Для расчета преобразователя необходимо знать зависимость его к. п. д. от мощности и входного напряжения. Как следует из табл. 3-4, максимальный к. п. д. трансформатора увеличивается с ростом мощности. Например, для трансформаторов с магнитопроводом из пермаллоя 79НМ-0,05 при частоте 500 Гц и изменении мощности от 0,1 до 16 Вт к. п. д. увеличивается на 5%. Наибольшее распространение в настоящее время получили РТГ с выходной мощностью il,0-10,0 Вт [Л. 1, 2]. В этом диапазоне мощностей к. п. д. трансформатора изменяется незначительно (1-2%).

Коэффициент полезного действия транзисторной части преобразователя -мало зависит от мощности, .Представим максимальный к. п, д. транзисторной части преобразователя в виде

, т. мин , т=1--=1

f/,/, (1+1 ?)

(3-55)

здесь / т.мин - потери в транзисторах з опти.мальном режиме.

Согласно (3-44) при увеличении мощности транзисторного узла параллельным соединением однотипных транзисторов отношение Ят.мин ] не изменяется при неизменных значения.х параметров £о и Гт. Однако параметры эти, как видно из табл. 3-9, из.меняют-ся .мало.

Аналогично можно показать, что к. п. д. выпрямительной части практически не зависит от мощности.

Таким образом, в рассматриваемом диапазоне мощностей максимальный к. п. д. преобразователя при данном напряжении питания Ui практически не зависит от мощности.

iB табл. 3-12 приведены значения экспериментального и расчетного к. п. д. преобразователей для трех значений входной мощности 1,5; 3; 5 Вт (Ui = \,5 В; Ua=27,o В; транзисторы П210В. f = = 500 Гц; материал магнитопровода 79НМ-0,0о, схема по рис. 1-8,6).

Таблица 3-12