Расчет конструкции радиатора

Температура перехода

Т_п = Т_кор + R_{Т п,к}•Р_к = 55 + 1,2•13,68 = 71,4°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•6 = 3600 см³ = 25х25х6 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 ключевого гвв мощностью 20 Вт на рабочую частоту 156…158 мГц

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

Р₁ = Р_А/η_ФНЧ = 20/0,7 = 30 Вт,

где η_ФНЧ = 0,7 – к.п.д. фильтра нижних частот.

Для обеспечения ключевого режима с минимальными потерями необходимо выбрать транзистор с возможно меньшей величиной С_к. Можно рекомендовать следующее:

,

где С_к — емкость коллекторного перехода;

R_н — сопротивление нагрузки;

f_раб — рабочая частота ГВВ.

Выберем транзистор типа 2Т916А с параметрами

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
55	3,5	2 (4)	1200	30	160	4,5

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
1,3	0,7	0,05	0,7	35	16	190	0,4	1	0,6

Расчет выходной цепи

1. Задаемся коэффициентами:

α₀ = 0,5; α₁ = 2/π; υ₀ = π/4; υ_м = π/2; λ₀ = 1; λ₁ = 0; λ_м = 1

2. Величина пикфактора коллекторного напряжения

3. Максимальное напряжение на коллекторе

U_{к макс} = р_UЕ_к = 1,94•24 = 48 ≤ U_{кэ доп} = 55 В

4. Электронный к.п.д.

η_э = р_U - 1 = 1,94 - 1 = 0,94

5. К.п.д. по 1-ой гармонике

η₁ = 8•η_э/π² = 0,76

6. Мощность, потребляемая от источника питания

Р₀ = Р₁/ η₁ = 30/0,76 = 39,5 Вт

7. Мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора

Р_к = Р₀(1 - η_э) = 39,5(1 - 0,94) = 2,4 Вт ≤ Р_{к доп}

8. Постоянная составляющая коллекторного тока

I_к0 = Р₀/Е_к = 39,5/24 = 1,65 А ≤ I_{к доп}

9. Максимальная величина коллекторного тока

I_{к макс} = I_к0/α₀ = 1,65/0,5 = 3,3 А ≤ I_{к доп макс}

10. Амплитуда 1-ой гармоники тока

I_к1 = I_{к макс}α₁ = 3,3•2/π = 2,1 А

11. Сопротивление нагрузки

R_н = Е_к• η_э/ I_к0 = 24•0,94/1,65 = 13,7 Ом

12. Амплитуда 1-ой гармоники напряжения на нагрузке

В

13. Мощность высших гармоник, рассеиваемых на балластном сопротивлении

∑ Р_п = Р₀ - Р₁ - Р_к = 39,5 - 30 - 2,4 = 7,1 Вт

14. Напряжение третьей гармоники

U_н3 = 0,3U_н1 = 0,3•28,7 = 8,61 В

Расчет входной цепи

Узкодиапазонные УМ могут возбуждаться током гармонической или прямоугольной формы. В первом случае с пониженной точностью расчет входной цепи можно проводить по методике, описанной в п. "Расчет входной цепи узкополосного ГВВ" для схемы с ОЭ на одном транзисторе с учетом необходимости увеличения тока базы I_Б в S раз (S = 2...4 - степень насыщения) и выбором угла отсечки  = _нас / 2 = 90.

1. Амплитуда 1-ой гармоники входного тока

А

где τ^'₀ = τ₀ + τ_р = 8,48•10^–9 с;

τ₀ = β₀ / ω_т = 35/2π•1200•10⁶ = 4,64•10^–9 с – постоянная времени открытого эмиттерного перехода;

τ_р = β₀ С_к R_н γ₁(θ_э) = 35•16•10^–12•13,7•0,5 = 3,84•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 = 1,65 / 35 = 0,047 А;

I_Э0 = I_К0 + I_Б0 = 1,65 + 0,047 = 1,7 А.

3. Так как рабочая частота f > 3 f_Т / β₀ = 102,86 МГц, то активная составляющая входного сопротивления ГВВ

R_вх ≈ r_б + r_э + γ₁(θ_э) ω_т L_э + r_х = 0,7 + 0,05 +0,5•2π•1200•10⁶•0,4•10^–9 -0,1 =2,15 Ом;

4. Реактивная составляющая входного сопротивления ГВВ

Х_вх ≈ ω (L_б + L_э - τ^'₀ r_х) = 2π•158•10⁶(1•10^–9 + 0,4•10^–9 + 8,48•10^–9•0,1) = 2,23 Ом,

где r_б - сопротивление базы и r_э – сопротивление эмиттера;

L_б и L_э – индуктивности выводов базы и эмиттера;

5. Максимальное обратное напряжение на закрытом эмиттерном переходе

U _{вх max} = |R_вх• I_{вх 1} - E^'_вх | ≤ U_{бэ доп} = 2,15•0,3 – 0,7 = 0,06 В < 3,5 В;

6. Мощность возбуждения

Р_{вх 1} = 0,5 I²_{вх 1} R_вх = 0,5•0,3²•2,15 = 0,1 Вт

7. Коэффициент усиления по мощности

К_Р = Р₁ / Р_{вх 1} = 30 / 0,1 = 300