Транзисторный усилитель мощности
Изобретение относится к радиотех;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 теплоизолируюпщй 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
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (511 4 Н 03 F 3 20
yr о Ф);ЗЛ. А oj
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ
К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3977727/24-09 (22) 19. 11.85 (46) 23.03.87. Бюл. Ф 11 (72) В.Я. Баржин, В.В.Вендров, А.И.Чумаков, Ю.С.Шмалий и В.И.Кулинич (53) 621.375.4(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
Р 1109877, кл. Н 03 F 3/60, 1984.
Авторское свидетельство СССР
У 299937, кл . Н 03 Р 1/02, 197 1. (54) ТРАНЗИСТОРНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ ИОЩНОСТИ (57) Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения — повышение ИЩ, 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 5, теплоизолирующий 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 обратный 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 ТИИ 6. Цель достигается введением 4, длина и диаметр которого выбираются из заданного соотношения, и выполнением радиатора в виде корпуса 5, покрытого с внутренней стороны THH 6. 1 ил . (2) 40
1 12
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиопередающих 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, гибкую тепловую трубку-диод 4, корпус 5, теплоизолирующий материал б, эмиттер 7, базу 8 и коллектор 9 тран зистора, гайку 10, контактную шайбу 11.
Транзисторный усилитель мощности работает следующим образом.
В течение времени, когда на входе усилителя есть сигнал, транзистор 1 открыт и через него протекает ток, постоянная составляющая которого протекает через термобатарею Э и создает ,о, на ней перепад температуры лТ 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, 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. мобатарея Э теряет свое охлаждающее действие, начинается обратный процесс теплообмена между горячим корпусом
5 и более холодным транзистором
Однако тепловое сопротивление гибкой трубки-диода 4 в обратном направлении велико, что препятствует распро странению тепла от корпуса 5 к тран" зистору 1 за счет теплопроводности и создает условия для нормального теплового режима работы усилителя.
Для исключения конвективного теплообмена внутренняя сторона корпуса 5 покрыта теплоизолирующим материалом б.
Оценить геометрические размеры гибкой тепловой трубки-диода 4 можно на основании выражений, устанавливающих границы ее теплопередающей способности для различных ограничивающих факторов, которыми являются достижение паром скорости звука V на выходе из зоны испарения, превышение сил сопротивления движению теплоносителя по замкнутому контуру над ка98848 2 пиллярными силами, взаимодействие потоков теплоносителя, закипание жидкости в испарителе. Наиболее существенное влияние на теплоперенос оказывают первые два фактора, Выражения для звуковой и гидродинамической границ теплопередающей способности гибкой тепловой трубкидиода 4 с вставной конструкцией ка1О пиллярной структуры имеют вид: чвв nk q s
k кс F» 4cos е
Arete Na . П э<р
„чь б где Ьд„ - площадь поперечного сечения парового канала, L > =
+ Оь50" ц + Lg) i
1т ь
- длина эоны транспорта, испарения и конденсации с F„ > D + — коэффициент прони
25 цаемости, площадь поперечного сечения и эффективный диаметр пор капиллярной структуры
11 = р б„ /ш комплексный параметр, ЗО характеризующий теплофизические свойства жидкости;* ср
q = v 2 Р+ 1 — nao ocxa
3g ьв теплового потока, при кото35 ром наступает звуковое ограничение,,„,G, )» r, р — плотность, коэффициент поверхностного натяжения, плотность и теплота парообразования, динамический коэффициент вязкости жидкости;
8 — краевой угол смачивания,:
Ч = 9,8 м/с;
4S (— угол между продольной осью гибкой тепловой трубки-диода и горизонтальной плоскостью.
В качестве теплоносителя в гибкой
5О тепловой трубке-диоде 4 целесообразно использовать воду, так как для нее значения параметров М„ и q npu
Ж температуре до 200 С являются наилучшими по сравнению с органическими
55 жидкостями. В пределах наиболее вероятных значений рабочей температуры охлаждаемых выходных каскадов передатчиков (20... 120) С N = (2...5)<
>1 4 3T/M,, = (... 10) ° 10э Вт/и, 3 1298848 4
Значение cos 6 1 сравнительно тивлення стенки гибкой тепловой легко достижимо на практике. трубки-диода 4 по крайней мере на поТепловой поток Q через гибкую теп- рядок вышее, чем ее тепловое сопротивловую трубку-диод 4 во всем рабочем ление в прямом направлении Е„, . Тадиапазоне температуры не должен пре- ким образом, 5 восходить значений, определяемых выражениями (1) и (2), т.е. при q (5) н
10 Вт/м и М,к = 2 ° 10 Вт/м должНЫ ВЫПОЛНЯТЬСЯ УСЛОВИЯ: Я ((3 И где Ъ и S — теплопроводность материаQ L 10R S +Lu +L тг)к н к + Ч макс О u + 1 к) (3) L ( кс кс 1-)))к DI) « к г»е О»» р Кумак k = 1 128 10 м/Вт ) . kI = 8 ° 10 Вт/м, k = 2, 738 ° 10 Вт/м Q мс кс 038 <г макс 8Ъ + LÄ +:„ L + Q макс (L n + кК) 3ф кс kn ) — — + К»i»q Fxc кс С = 2(К,» + L ) + К -Г(45 D = HL « + 1,) + К,4ц „»„,, (4) где K К 3 кс Исходя из конструктивных соображений целесообразно выбрать значение D l)„ = (1 5 ° . ° 2)14к кс ° КРоме D„„ Диаметр гибкой тепловой трубки-диода 4 складывается из толщины ее стенки, выбираемой из соображений прочности, и толщины капиллярной структуры L« имеющей ограничение сверху, определяемой кризисом теплообмена при тепловых потоках, намного меньших Цм „. ОПТИМаЛЬНаЯ ВеЛИЧина Lx< ОпредеЛЯеТСЯ40 экспериментально и, например, для нашедшей широкое применение металловолокнистой капиллярной структуры ? кс = (3 4) ° 10 м. Итак, где k = (1,7...2,2) ° 10 м/Вт Нижний предел величины L складывается из длины зон испарения L è конденсации Ь, выбираемых из конструктивных соображений и иэ условия получения минимально возможного теплОВОГО СОпрОтивления между транзистором и зоной испарения, термобатареей и зоной конденсации, и длины зоны транспорта L, определяемой из условия получения теплового сопроТранзисторный усилитель мощности, содержащий транзистор, термобатарею, включенную последовательно в цепь эмиттера транзистора и установленную своей горячей поверхностью на радиаторе, цепи согласования и смещения, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, выходной мощ. ности и надежности, введена гибкая тепловая трубка-диод, которая одним . концом жестко соединена с холодной поверхностью термобатареи, а на другом ее конце размещен транзистор, при этом радиатор выполнен в виде корпуса, покрытого с внутренней стороны теплоизолирующим материалом, а длина L и диаметр D гибкой тепловой трубки-диода выбраны из соотношений 2 ° 1О Вт/м 1,36 10 Вт/м 11,7-2,2) 10 3 м/Вт к D gg соответст венно коэффициент проницаемости, площадь поперечного сечения, оптимальное значение толщины и эффективный диаметр пор капиллярной структуры гибкой тепловой трубки-диода, Lc> Lu> L„ — соответственно теплопроводность, пло1298848 mare т д Составитель Ю.Данич Техред Н.Глущенко КорректорС.Шекмар Редактор В.Петраш Заказ 895/56 Тираж 902 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 5 щадь поперечного сечения, толщина стенок, длина зоны испарения и длина зоны конденсации гибкой тепловой трубки-диода — максимальная тепловая наг-. рузка на гибкую тепловую трубку-диод; — тепловое сопротивление трубки — диода в прямом направлении.
