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电子组件,如何处理高功率电平?

但随着微波真空管(如行波管(TWT))和核心活跃的设备(如硅横向扩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))的功率水平的增长,当安装在一个精心设计的放大器电路当他们还将连接器等元素甚至印刷电路板(PCB)物质力量处理能力限制。

发射机的权力限制范围。一般来说,这些限制规定由政府机构,如美国联邦通信委员会(FCC)使通信标准。但在“不规范”系统,如雷达和电子战(EW)平台,限制主要来自于系统的电子组件。每个元素都有一个最大的功率极限,不管它是活跃的设备(如放大器),或被动元件(如电缆或过滤器)。理解在这些元素的力量如何有助于流设计电路和系统处理更高能级。

当电流流过电路时,部分的电力将转化为热能。处理足够大电流电路会很热——尤其是在电阻高的地方,如离散电阻。这个电路或系统设置功率极限的基本想法是利用低温度,以防止任何可能的损害电路或系统组件或材料温度上升,如印刷电路板用介电材料。当前/热通过电路发生中断(例如松散或虚拟焊缝连接器),也可以导致热不连续或热,或可靠性问题造成损害。温度影响,包括不同材料热膨胀系数(CTE)是不同的,也可以导致高频电路和系统可靠性问题发生。

热总是从温度较高的区域流向低温区,这一原则可以用来高功率电路产生的热量热源,比如晶体管或行波管。当然,热源来自开始冷却路径应该包括能疏通或热耗散的材料组成的目的地,如金属地面层或散热器。然而,任何电路或系统热管理设计周期只有在开始的时候会考虑到最好的实现。

一般使用热导率比较用于管理射频/微波电路热材料的性能,该指数每个m材料每一次(在开尔文为单位)应用功率(W /可)来衡量。也许是为了任何高频电路,这些材料的一个最重要的因素是PCB板,这些层压一般有导热系数低。如低成本的高频电路经常使用部分FR4基板叠层材料,其典型的热导率只有0.25 W /可。

相反,铜(存款在部分FR4基板,以高飞机或电路去行)以355 w /可热导率。铜有很多热流能力,和部分FR4基板是热导率几乎可以忽略不计。防止输电线路在铜产生热,必须从输电线路到地面的飞机,散热器或其他一些导热区域提供导热系数的路径。更薄PCB材料允许地平面路径短,因为可以使用电镀通过(素从电路走线连接到地面的飞机。

当然,PCB的功率处理能力的功能是许多因素,包括导体宽度、地面的飞机间距和材料耗散因子(损失)。此外,这些材料将确定介电常数在一个给定的理想的特性阻抗电路尺寸,如Ω50,因此它有一个更高的介电常数材料允许电路设计师价值减少它的射频/微波电路尺寸。那是,在较短的金属走线意味着需要有更高的热导率的PCB介电材料来达到正确的热管理。

在一个给定的应用程序功率电平,有较高的导热系数电路材料温度比更低的导热材料低。不幸的是,部分FR4基板和许多有导热系数低的其他PCB材料没有不同。然而,电路热处理能力和权力处理能力可以通过要求至少部分FR4基板,并与高导热系数的PCB材料改善。

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