Расчет конструкции радиатора для каждого транзистора

Температура перехода

Т_п = Т_кор + R_{Т п,к}•Р_к = 55 + 0,6•107 = 119°С .

Т.к. температура перехода больше 70°С, то необходимо рассчитать радиатор.

Тепловое сопротивление радиатор - среда

Объем радиатора ребристой конструкции равен:

Vр = (3…4) 10²/ν R_{Т р,с} = 300/0,5•0,25 = 2400 см³ = 20х20х6 см³,

где – ν скорость воздушного потока, при естественном охлаждении можно принять ν = 0,5 м/с. Если использовать принудительное охлаждение, то можно принять ν = 2 м/с.

Пример расчета транзисторного гвв мощностью 20 Вт на рабочую частоту 156 – 158 мГц

По заданной выходной мощности в антенном контуре 20 Вт определяем мощность выходного каскада по формуле:

Р₁ = Р_А/η_АК = 20/0,7 = 30 Вт,

где η_АК = 0,7 – к.п.д. антенного контура.

Для обеспечения заданной мощности 30 Вт в указанном диапазоне частот выберем транзистор типа 2Т930Б, параметры которого сведены в таблицу.

Параметры транзистора.

Предельно допустимые величины			fT МГц	Рк доп, Вт	Тепловые парамертры
UКЭ доп В	UБЭ доп В	IК0 доп (макс),А			Тп доп С	RП,К. С/Вт
50	4	10	900	120	160	1,2

Продолжение таблицы

Параметры идеализированных характеристик					Высокочастотные параметры
rнас (вч),Ом	rб, Ом	rэ, Ом	E’Вх, В	0	Ск пФ	Cэ пФ	Lэ нГн	Lб нГн	Lк нГн
0,3(0,5)		0,05	0,7	55	145	2000	0,2	1,4	1,6

Расчет выходной цепи

Выбираем Е_к = 24 В и θ = 90°

1. Коэффициент использования по напряжению в граничном режиме

=

2. Амплитуда первой гармоники коллекторного напряжения в граничном режиме:

U_н = Е_к•ξ = 24•0,875 = 21 В

3. Амплитуда первой гармоники коллекторного тока

I_к1 = 2Р₁/U_н = 2•30/21 = 2,86 А

4. Постоянная составляющая коллекторного тока:

I_к0 = I_к1/g₁(Θ) = 2,86/1,57 = 1,82 А < I_{к0 доп} = 10 А

5. Максимальная величина импульса коллекторного тока:

I_{к макс} = I_к0/α₀(Θ) = 1,82/0,318 = 5,73 А < I_{к макс доп} = 10 А

6. Мощность, потребляемая источником коллекторного питания:

Р₀ = I_к0Е_к = 1,82•24 = 43,68 Вт

7. К.П.Д. коллекторной цепи:

η = Р₁/Р₀ = 30/43,68 = 0,687

8. Мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора:

Р_к = Р₀ – Р₁ = 43,68 – 30 = 13,68 Вт < Р_{к доп} = 120 Вт

9. Сопротивление нагрузки:

R_н = U_н/I_к1 = 21/2,86 = 7,34 Ом

Относительно малая величина сопротивления коллекторной нагрузки требует такой же малой величины сопротивления фильтров, т. е. больших значений емкостей конденсаторов и малых значений индуктивностей.

Расчет входной цепи узкополосного гвв

1. Амплитуда 1-ой гармоники входного тока

= 38,72•2,86/55 = 2 А

где τ^'₀ = τ₀ + τ_р = 39•10^–9 с;

τ₀ = β₀ / ω_т = 55/2π•900•10⁶ = 9,73•10^–9 с – постоянная времени открытого эмиттерного перехода;

τ_р = β₀ С_к R_н γ₁(θ_э) = 55•145•10^–12•7,34•0,5 = 29,27•10^–9 с – постоянная времени реакции нагрузки с сопротивлением R_н через емкость коллекторного перехода, равную сумме пассивной и активной составляющих емкостей коллекторного перехода С_к = С_кп + С_ка;

I_{к 1} – амплитуда 1-ой гармоники коллекторного тока;

2. Постоянная составляющая базового и эмиттерного токов:

I_Б0 = I_К0 / β₀ = 1,82 / 55 = 0,033 А;

I_Э0 = I_К0 + I_Б0 = 1,82 + 0,033 = 1,85 А.

2. Так как рабочая частота f > 3 f_Т / β₀ = 49 МГц, то активная составляющая входного сопротивления ГВВ

R_вх ≈ r_б + r_э + γ₁(θ_э) ω_т L_э + r_х = 0,38 + 0,05 +0,5•2π•900•10⁶•0,2•10^–9 + 0,03 = 1,025 Ом;

2. Реактивная составляющая входного сопротивления ГВВ

Х_вх ≈ ω (L_б + L_э - τ^'₀ r_х) = 2π•158•10⁶(1,4•10^–9 + 0,2•10^–9 – 0,03•39•10^-9) = 0,43 Ом,

где r_б = τ_к / С_ка = 11•10^–12/0,2•С_к = 0,38 Ом – сопротивление базы и r_э – сопротивление эмиттера;

L _б и L_э – индуктивности выводов базы и эмиттера;

= 0,03 Ом;

2. Максимальное обратное напряжение на закрытом эмиттерном переходе

U _{вх max} = R_вх• I_{вх 1} - | E^'_вх | ≤ U_{бэ доп} = 2•1 – 0,7 = 1,3 < 4 В;

2. Мощность возбуждения

Р_{вх 1} = 0,5 I²_{вх 1} R_вх = 0,5•2²•1 = 2 Вт

2. Коэффициент усиления по мощности

К_Р = Р₁ / Р_{вх 1} = 30 / 2 = 15.