Шахгильдян В.В. Проектирование радиопередатчиков (4-е издание, 2000) (1095865), страница 38
Текст из файла (страница 38)
При смене рабочей частоты (поддиапазона) производят коммутацию фильтрующих цепей на выходе отдельных генераторов. При использовании сравнительно дешевых транзисторов осуществляют коммутацию отдельных генераторов, например однотактных ключевых генераторов вместе с формирующими контурами и фильтрующими цепями. При установке мостовых схем после фильтрующих целен обеспечивается развязка генераторов между собой только на частоте первой гармоники. Таким образом, для ключевых генераторов сложности в построении мостовых схем возрастают, эффективность их падает, а потери на балластных сопротивлениях, обусловленные неидентичностью генераторов, и главным образом их фильтрующих целен, сохраняются. Поэтому для их суммирования бывает не оправдано применение мостовых схем, и генераторы непосредственно параллельно или последовательно подключают к общему нагрузочному сопротивлению.
Двухтактные ключевые генераторы ПН с резистивной нагрузкой допускают последовательное включение, э параллельное для них оказывается непригодным ~2.11]. Наоборот, двухтактные ключевые генераторы ПТ с резистивной нагрузкой практически можно включать только параллельно (последовательное включение возможно при очень малом разбросе параметров и равенстве питающих напряжений). Двухтактные генераторы с мостовои схемой допускают как параллельное, так и последовательное включение.
Двухтактные ключевые генераторы с последовательным фильтрующим контуром допускают только последовательное включение, з двухтактные ключевые генераторы с параллельным фильтрующим контуром — только параллельное ~2.12). Примером является схема двух двухтактных ключевых генераторов с переключением напряжения и последовательным подключением к на- Рис. 2.2т грузке на рис. 2.27.
Ее условно называют "мостовой", хотя она не содержит балластных резисторов и не обеспечивает независимость работы отдельных транзисторов. Схема на рис. 2.27,а при последовательном включении транзисторов по постоянному току (см. исходную схему на рис. 2.14,а) в выходной цепи содержит всего один трансформатор Т2, обеспечивающий последовательное подключение двух генераторов к общеи несимметричной нагрузке.
Эта схема используется на частотах до единиц мегагерц, на которых несложно реализовать хорошие блокировочные конденсаторы в виде слюдяных прокладок в коллекторных цепях транзисторов ЧТ1 и туТЗ. Одновременно эти транзисторы, у которых эмиттеры соединены с корпусом, устанавливают на радиаторы через прокладки, обеспечивающие малое тепловое сопротивление и малую паразитную емкость (много меньшую, чем выходная емкость транзисторов). На частотах выше единиц мегагерц выполнить одновременно перечисленные требования оказывается трудно, и поэтому переходят к схемам двухтактных генераторов с трансформаторными закоротками в коллекторных цепях (см. рис.
2.14,6). В качестве примера на рис. 2.27,б приведена аналогичная мостовая схема на балансных транзисторах. Трансформаторы на линиях Т1 обеспечивают последовательное включение по 167 входу как кристаллов внутри балансных транзисторов, так и их самих. По выходу транзисторы включены параллельно. Трансформатор Т2 создает короткое замыкание по четным гармоникам, а трансформатор ТЗ на двух линиях, включенных параллельно по входу и последовательно по выходу, повышает нагрузочное сопротивление в 4 раза. Трансформатор Т4 осуществляет переход к несимметричнои нагрузке, а Т5 обеспечивает подключение аналогичнои схемы и переход к несимметричной нагрузке, как Т2 в схеме рис.
2.27,а. 2.8. Проектирование систем воздушного охлаждения транзисторных ГВВ В передатчиках в зависимости от уровня рассеиваемои мощности используются различные виды охлаждения: естественно воздушное, принудительное воздушное либо жидкостное. Охлаждающую способность любого радиатора можно-охарактеризовать его тепловым сопротивлением Йрад = [срад тгр)/Ррас [2.63) где 7ра ['С] — темпеРатУРа РадиатоРа; гср ['С] — темпеРатУРа окРУжающеи среды, Рр„[Вт] — мощность, рассеиваемая тепловыделяющим элементом, например транзистором, расположенным на радиаторе. С одной стороны, формула [2.63) позволяет найти необходимое тепловое сопротивление радиатора, если известно максимальное значение его температуры 1р„дыа, определяемое допустимым тепловым режимом транзистора, приближенно допустимои температурой корпуса транзистора. С другой стороны, температура окружающей среды находится в определенных пределах тсрада — 1ср,аа», но при расчете величины Врад подставляют максимальное значение гермах Аналогично подставляют максимальное значение Рр „например при максимальном напряжении питания и максимальном рассогласовании с нагрузкои.
Формула [2.63) удобна для экспериментального измерения величины Йрад спроектированного радиатора. Практически исходным параметром задается не температура радиатора, близкая к температуре корпуса транзистора, а максимально допустимая температура структуры [р-и-переходов или кристалла) транзистора сд Если транзистор не устанавливают на радиатор, то температура 1д связана с температурой окружающей среды; 6д = тср+ Рр„Йа„; при наличии радиатора г„= г„+ Р„[Вдк+ Й, + В, ), [2.64) где Й„, — тепловое сопротивление между структурой и средой, которое определяется массой и поверхностью, т.е.
конструкцией всего транзистора; Й„„— внутреннее тепловое сопротивление между структурой и корпусом транзистора, которое определяется конструкцией внутренней части транзистора; Йкс — сопротивление теплового контакта между корпусом и теплоотводом. Поскольку геометрические размеры современных мощных транзисторов относительно малы, то Йьс оказывается относительно большим и обычно не указывается в справочных данных на транзистор.
Предполагается, что такие транзисторы оБязательно ставятся на радиатор. Необходимое тепловое сопротивление радиатора в градусах Цельсия на ватт можно определить из [2.64): 1 Врад ~~ [гд.дод гор мак) Йдк Йктг Ррас [2. 65) 6 гар гро т 466 666 эр,где 6) Вред [О 1 ° 0 15)/(рор)' [2. 66) Гяс. г.эв где Рр, берут из электрического расчета ГВВ [см. э 2.3-2.6), сад и  — иэ справочных данных на транзистор; сер — из технического задания на проектируемый передатчик.
В зависимости от материала и прижимного усилия величина Йкг = [1...3) . 10 ~/Я», где Як [мэ] — площадь поверхности контакта транзистора и радиатора. Отметим, что применение различных теплопроводящих паст снижает тепловое сопротивление контакта до 5 раэ [1.44, с. 60]. Величина Й, является исходной для проектирования теплоотвода.
При Йрад > 2...3 'С/Вт в качестве радиатора можно использовать прямоугольную пластину [медную или алюминиевую), прямую либо загнутую по краям, толщиной в несколько миллиметров. При Йр д ( 2... 3 'С/Вт размеры пластинчатого радиатора становятся слишком велики, поэтому переходят к ребристым или игольчато-штыревым либо одно- и двуслойным жалюзным радиаторам.
В первом приближении при естественно воздушном охлаждении на этапе эскизного проектирования геометрических размеров можно считать, что тепловое сопротивление радиатора не зависит от числа ребер или штыреи и их толщины и определяется только его объемом. Считается, что толщина ребер или штыреи подобраны оптимальными, реБра или штыри располагаются вертикально. Это относится и к пластинчатому радиатору.
В этом случае геометрические размеры [площадь Яр) пластины или объем радиатора гр можно определить по графикам на рис 2.28 и 2.29 [2.13]. Для точного расчета эффективности системы охлажде- с ния следует обращаться к [1.28- грег, 6)ои 1.32; 2.14-2.15]. В [1,44, с. 58- 60] приводятся соотношения, по- гг лученные на основе обработки 6 приведенных в [1.28] результа- а) тов экспериментальных исследо- Эа ваний ряда радиаторов. При г принудительном воздушном охг 6 лаждении потоком воздуха: для пластинчатого радиато- ра 168 169 нлпп,'фью 50 г0 га 50 г,а ?г0 0,5 Ог 0,? г 5 ?0 га гага'гап 500?апгааагр,на 0/ Рис. 2.29 для ребристого радиатора при высоте ребер 12,5...32 мм и шаге 5...10 мм 77 (3 4) 10 4/( 1г ) (2.67) для игольчато-штыревого радиатора при высоте штырей 12,5...
...32 мм и шаге 7...9 мм Ярда —— (1... 2) 10 ~/(и$р); (2.68) для одно- и двухслойного жалюзийного радиатора при высоте жалюзей 7 мм Ярддэд (0,4...0,8) 10 4/(е Ър). (2.69) В этих формулах герда измеряется в градусах Кельвина на ватт, и [м/с] — скорость воздушного потока, 5 [м ] — площадь радиатоз р ра, Ър [м ] — объем радиатора. Тепловое сопротивление радиаторов в свободном пространстве при естественном воздушном охлаждении можно определить по этим формулам, приняв и 0,5 м/с. Тогда [1.28]: для пластинчатого радиатора Вред — — (О, 1...0,25)/Яр, 'для ребристого л. ьд — — (4...8) . 10 4/Ър, 'для игольчато-штыревого 7?рдд — — (2...4) 10 4/Ир.
Еще более эффективным является жидкостное охлаждение, в частности водяное. Например, такое охлаждение использовалось в усилителе мощностью 5 кВт, состоящем из 24 200-ваттных модулеи, каждый размером 10х10х17 см и массой 0,7 кг [2.13]. Отрезок трубы водяного охлаждения одновременно является основой конструкции модулей, из которых собран усилитель. При расходе воды 4,8 л/мин температура модулей достигает 60 'С, воды — около 40 'С при температуре окружающего воздуха 20 'С.
170 Плплпппа паапа»ппа »пел?пднап нлала глен?па?ее пппн» Юп равен 2.9. Расчет лампового ГВВ с резонансной нагрузкой Исходные данные для расчета резонансного ГВВ приведены в г 2.1. Ниже рассмотрен расчет ГВВ, работающего при постоянной амплитуде 171 Транзисторы, используемые в двухтактных генераторах, а также в а генераторах по квадратурной схеме и в модулях, конструктивно бывает ? удобнее размещать на одном осно- ! ?»пип ванин — радиаторе. Если они располагаются на плоскости радиатора !рппппп»пр достаточно далеко друг от друга, то после расчета радиатора для одного транзистора его размеры необходи- арппапа мо увеличить в число раз, соответствующее количеству транзисторов. Наоборот, если два и более транзисторов крепятся относительно близ- й ко друг к другу, например в схемах УВЧ-СВЧ, то при расчете радиатора их заменяют одним с суммарной рассеиваемой мощностью. В первом случае получают заниженные, а во втором — завышенные размеры необходимого для транзисторов радиатора.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
