Транзисторный усилитель мощности Советский патент 1987 года по МПК H03F3/20 

25

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в раиопередающих устройствах.

Цель изобретения - повышение КПД, выходной мощности и надежности.

На чертеже представлена конструкция транзисторного усилителя мощности.

Транзисторный усилитель мощности содержит транзистор 1, цепи 2 согласования и смещения, термобатарею 3, fO гибкую тепловую трубку-диод 4, корпус 5, теплоизолирующий материал 6, эмиттер 7, базу 8 и коллектор 9 тран- зист6ра, гайку 10, контактную шайбу 11 .15

t

Транзисторный усилитель мощности работает следующим образом.

В течение времени, когда на вкоде усилителя есть сигнал, транзистор 1 открыт и через него протекает ток, 20 постоянная составляющая которого протекает через термобатарею 3 и создает на ней перепад температуры дТ до 30°С. При этом термобатарея 3 холодной поверхностью через гибкую тепловую- трубку-диод 4, у которого тепловое сопротивление в прямом направлении от транзистора 1 к термобатарее 3 хотя бы на порядок меньше теплового сопротивления в обратном направлении, 30 находится в тепловом контакте с транзистором 1. При переходе в режим молчания, когда входной сигнал отсутствует и ток через транзистор 1 и термобатарею 3 прекращается, тер- 35 мобатарея 3 теряет свое охлажданщее действие, начинается обратный процесс теплообмена между горячим корпусом 5 и более холодным транзистором 1. Однако тепловое сопротивление гибкой 40 трубки-диода 4 в обратном направлении велико, что препятствует распространению тепла от корпуса 5 к транзистору 1 за счет теплопроводности и создает условия дпя нормального теплового режима работы усилителя, Дпя исключения конвективного теплообмена внутренняя сторона корпуса 5 покрыта теплоизолирующим материалом 6.

Оценить геометрические размеры гибкой тепловой трубки-диода 4 можно на основании выражений, устанавливаю щих границы ее теплопередающей способности для различных ограничивающих факторов, которыми являются дос45

50 55

тижение паром скорости звука на выходе из зоны испарения, превышение сил сопротивления движению теплоносителя по замкнутому контуру над капиллярными силами, взаимодействие потоков теплоносителя, закипание жидкости в испарителе. Наиболее существенное влияние на теплоперенос оказывают первые два фактора.

Вьфажения для звуковой и гидродинамической границ теплопередающей способности гибкой тепловой трубки- диода 4 с вставной конструкцией капиллярной структуры имеют вид:

(1)

(2)

ния парового канала, Lg

L,

0,5(L. + L);

L

КС КС

p..G

длина зоны транспорта, испарения и конденсации у , - коэффициент проницаемости, площадь поперечного сечения и эффективный диаметр пор капиллярной структуры;

P/|lt комплексный параметр, характеризующий теплофизи- ческйе свойства жидкости;

:р,

ср

CV

+ 1 - плотность

р

теплового потока, при котором наступает звуковое ограничение;п Я{ плотность, коэффициент поверхностного натя030 35 40

45

парообразования, динамический коэффициент вязкости жидкости J

9 - краевой угол смачивания; q 9,8 м/с;

cf - угол между продольной осью гибкой тепловой трубки-диода и горизонтальной плоскостью.

В качестве теплоносителя в гибкой 50 тепловой трубке-диоде 4 целесообразн использовать воду, так как для нее значения параметров N и q х/ри температуре до являются наилучшими по сравнению с органическими 55 жидкостями. В пределах наиболее вероятных значений рабочей температуры охлаждаемых выходных каскадов передатчиков (20..2Qfc N (2...5) МО Вт/м2, q (1...10) 10 Вт/н2

Значение cos б «1 сравнительно легко достижимо на практике.

Тепловой поток Q через гибкую тепловую трубку-диод 4 во всем рабочем диапазоне температуры не должен пре- восходить значений, определяемых выражениями (1) и (2), т.е. при q ,в 1U Вт/мз и N 2-10 Вт/м ны выполняться условия: Q ;

О : О,- .из которых легко получит

г макс

вьфакения, устанавливающие верхний

предел для длины L гибкой тепловой трубки-диода 4 и нижний предел для диаметра ее парового канала

, (Lu - LK)

(3)

долж и

D

ЭФ

кс

+ K sincf

F.. К

КС

DHK

и

ПК к

f

где кр - K.Q,j.,j;c

t/2.

Транзисторный усилитель мощности, содержащий транзистор, термобатарею, включенную последовательно в цепь эмиттера транзистора и установленную 20 своей горячей поверхностью на радиаторе, цепи согласования и смещения, тличающийся тем, что,

с целью повышения КПД, выходной мощности и надежности, введена гибкая 25 тепловая трубка-диод, которая одним концом жестко соединена с холодной поверхностью термобатареи, а на другом ее конце размещен транзистор, при этом радиатор вьшолнен в виде

Исходя из конструктивных сообра- . зо корпуса, покрытого с внутренней сто- жений целесообразно выбрать значение роны теплоизолирующим материалом, а

длина L и диаметр D гибкой тепловой трубки-диода выбраны из соотношений

k 1,128 -10- м/Вт

Ю Вт/м .kj 2,738 U) Вт/м,

Q

макс

(гъ

Qr

МО let

D

nk

(1,5...2)0пк кр. Кроме Dn, диа35

метр гибкой тепловой трубки-диода 4 складывается из толщины ее стенки, выбираемой из соображений прочности, и толщины капиллярной структуры , имеющей ограничение сверху, определяемой кризисом теплообмена при тепловых потоках, намного меньших QMOIKC- Оптимальная величина L. определяется д экспериментально и, например, для нашедшей широкое применение металло- волокнистой капиллярной структуры LKC (3...4).-10-3 м. .

45

D 2(Ькс LC) +

м/Вт

f2

где k, (1,7. ..2,2) -10-

Нижний предел величины L складывается из дпины зон испарения L, и конденсации L, выбираемых из конструктивных соображений и из условия получения минимально возможного теплового сопротивления между транзистором и зоной испарения, термобатареей и зоной конденсации, и дпины зоны транспорта Ц, определяемой из условия получения теплового сопро88484

тивления стенки гибкой тепловой трубки-диода 4 по крайней мере, на порядок вьше, чем ее тепловое сопротивление в прямом направлении Таким образом.

1UR,,S + L,

+ L

к

(5)

fO

где -л и S - теплопроводност ь материала стенки тепловой трубки-диода и площадь ее поперечного сечения.

Формула изобретения

Транзисторный усилитель мощности, содержащий транзистор, термобатарею, включенную последовательно в цепь эмиттера транзистора и установленную своей горячей поверхностью на радиаторе, цепи согласования и смещения, тличающийся тем, что,

35

д

д

45

(4)

венно коэффициент проницаемости, площадь поперечного сечения, оптимальное значение толщины и эффективный диаметр пор капиллярной структуры гибкой тепловой тр у б ки -ди од а;

Lp, Ьц, L - соответственно теплопроводность, пло512988486

щадь поперечного сечения,QMOKC максимальная тепловая наг- тол1щна стенок, длина зонырузка на гибкую тепловую

испарения и длина зоны кон-трубку-диод;

дбнсации гибкой тепловой , тепловое сопротивление труб- трубки-диода/ки-диода в прямом направлении.

Изобретение относится к радио- тех;нике. Цель изобретения - повышение К1Щ, выходной мощности и надежности. Усилитель содержит транзистор 1 с эмиттером 7, базой 8 и коллектором 9, цепи 2 согласования и смещения, термобатарею 3, гибкую тепловую трубку-диод 4, корпус 5f теплоизоли- руюпщй материал (ТИМ) 6, гайку 10 и контактную шайбу 11. При переходе в режим молчания, когда входной сигнал отсутствует и ток через транзистор 1 и термобатарею 3 прекращается, термобатарея 3 теряет свое охлаждающее действие и начинается обратньй процесс теплообмена между горячим корпусом 5 и более холодным транзистором 1. Однако тепловое сопротивление 4 в обратном направлении на порядок больше теплового сопротивления в прямом направлении от транзистора 1 к термобатарее 3. Это препятствует распространению тепла от корпуса 5 к транзистору 1 за счет теплопроводности и создает условия для нормального теплового режима работы усилителя. Для исключения конвективного теплообмена внутренняя сторона корпуса 5 покрыта ТИМ 6, Uejjb достигается введением 4, длина и диаметр которого выбираются из заданного соотношения, и выполнением радиатсфа в виде корпуса 5, покрытого с внутренней стороны ТИМ 6. 1 ил. (Л N5 х 00 00 00