电子元件应对高功率电平的门道
来源:    点击:   发布时间:2018-10-25 11:01

当电流流过电路时,部分电能将被转换成热能。处理足够大电流的电路将发热——出格是在电阻高的场所,如分立电阻。对电路或体系设定功率极限的底子思路是操作低工作温度避免任何可能损坏电路或体系中元件或材料的温升,例如印刷电路板中运用的介电材料。电流/热量流经电路时发作中止(例如松散的或虚焊连接器),也可能导致热量的不间断性或热门,进而引起损坏或可靠性问题。温度效应,包括差异材料间热膨胀系数(CTE)的差异,也可能导致高频电路和体系中发作可靠性问题。

一般用热导率来比较用于打点射频/微波电路热量的材料功能,这个目标用每米材料每一度(以开尔文为单位)施加的功率(W/mK)来衡量。也许对任何高频电路来说这些材料最重要的一个要素是PCB叠层,这些叠层一般具有较低的热导率。比如低成本高频电路中常常运用的FR4叠层材料,它们的典型热导率只需0.25W/mK。

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它能处理多大的功率?这是对发射机中的大大都元件不成阻止要问的一个问题,而且一般问的是无源元件,比如滤波器、耦合器和天线。但随着微波真空管(如行波管(TWT))和中心有源器材(如硅横向分散金属氧化物半导体(LDMOS)晶体管和氮化镓(GaN)场效应晶体管(FET))的功率电平的日益增多,当设备在精心想象的放大器电路中时,它们也将遭到连接器等元件以致印刷电路板(PCB)材料的功率处理才调的约束。了解组成大功率元件或体系的差异部件的约束有助于答复这个耐久以来的问题。

发射机要求功率在约束规模内。一般来说,这些约束规模由政府机构规则,例如美国联邦通讯委员会(FCC)拟定的通讯标准。但在“不受控制”体系中,比如雷达和电子战(EW)平台中,约束首要来自于体系中的电子元件。每个元件都有一个最大的功率极限,岂论是有源器材(如放大器),仍是无源器材(如电缆或滤波器)。了解功率在这些元件中怎么活动有助于在想象电路与体系时处理更高的功率电平。

热量总是从更高温度的区域流向较低温度的区域,这个原则可以用来将大功率电路孕育发作的热量传离发热源,如晶体管或TWT。当然,从热源开始的散热途径应该包括由可以疏通或耗散热量的材料组成的主旨地,比如金属接地层或散热器。岂论怎样,任何电路或体系的热打点只需在想象周期一开始就考虑威力最佳地完成。

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