При использовании в качестве ключевого элемента силового транзистора порядок выбора и расчета его теплового режима аналогичен изложенному в разделе для тиристора. Однако в большинстве случаев коммутирующий транзистор работает с высокой частотой переключения, поэтому при вычислении полной мощности потерь в транзисторе необходимо кроме потерь проводимости Роn учитывать потери переключения Рпер. Последние зачастую значительно преобладают над потерями на активном сопротивлении открытого транзистора Роn.
В технических условиях на MOSFET или IGBT транзисторы обычно указываются значения энергии включения Еоп и энергии выключения Еoff, заданные в виде зависимости от частоты переключения f для различных значений тока коллектора. Потери мощности при переключении вычисляются по формуле
,
и при вычислении полных потерь суммируются с потерями Роп.
Тепловое сопротивление между кристаллом и корпусом прибора Rjk является справочным параметром, а тепловое сопротивление между корпусом и радиатором Rcs можно ориентировочно оценить по данным приведенным в табл.1 [4].
Таблица 1
Тип
корпуса
Тепловое сопротивление Rcs ( ) в зависимости от типа диэлектрической прокладки и ее толщины.
Термопленка
(0,051 мм)
Слюда
(0,076 мм)
Анодированная поверхность
(0,51 мм)
Оксид бериллия
(1,5 мм)
ТО-3
0,52
0,36
0,28
0,18
ТО-220
2,25
1,75
1,25
1,15
Зная эти параметры, можно рассчитать необходимое тепловое сопротивление радиатор – окружающая среда
,
которое обеспечит допустимый тепловой режим прибора.
Выбрав конструктивное исполнение радиатора, и определив его пространственное положение, расчет его параметров можно выполнить по методикам тепловых расчетов, приведенных в [1-4].
Аналогично выбираются диоды, входящие в схему электронного переключателя, и рассчитываются их режимы. При использовании силового модуля его тепловой режим определяется суммарным потерями в силовых транзисторах и диодах, интегрированными в модуле.