《纯甲类功放末级与电源的原理与设计》请求指点

jsan203

回复 116# 3000WR牛做功放
同意！！！
结温正是目前困挠我的难题！为了降低结温，已经在做6对管的了，4对管目前只能稳定工作在75W左右。水冷确实比风冷和自然冷确好，这点很明显。

3000WR牛做功放

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同意！！！
结温正是目前困挠我的难题！为了降低结温，已经在做6对管的了，4对管目 ...
jsan203 发表于 2011-7-31 13:34

我不太关心结温的最高实际工作温度，因为60度和90度的差别并非不能忍受。
但是结温的绝对温升会随着大摆幅低频信号强烈变化（在大功率输出时，散热系统的温度只会降低），将对功放的一系列性能产生影响，例如发射结两端偏置电压不变的情况下，温度每升高26度，集电极电流将会加倍，甲类功放大管的结温随某个频率的低频信号的变化值可能会达到很多度。

屎坑石

呵呵，好多朋友看你的注册时间一定会小瞧你的。实际上了解你的人对你那满腹经纶的理论知识和水平还是很佩服的。
刘洋 发表于 2011-7-31 06:20

    很可惜，身边有这么一位高手，你却不向他取经问道，到现在你还是搞不懂甲类——以你这帖子为证：http://bbs.hifidiy.net/viewthread.php?tid=519681

jsan203

我不太关心结温的最高实际工作温度，因为60度和90度的差别并非不能忍受。
但是结温的绝对温升会随着大 ...
3000WR牛做功放 发表于 2011-7-31 13:52

这就是无源偏置的缺点所在了，APU的介入可以无视结温的变化将偏置电流锁定在uA级。结温是下一步要重点控制的对象，象ON的管MJL4281D本身就带有温升二极管的，以前没注意这个二极管，以后要做为一个重要指标监控了。

3000WR牛做功放

这就是无源偏置的缺点所在了，APU的介入可以无视结温的变化将偏置电流锁定在uA级。结温是下一步要重点控制 ...
jsan203 发表于 2011-8-1 00:08

    这个二极管只能监控基板的温度，而不是管芯，原来我也有跟你相同的认识，后来自己实际测试后的结果就是如此，想想也是有道理的，若这个二极管和芯片做在一起必然会引入电容，这对于偏置电路来说是非常要命的。
   我所提到的 结温的变化是和低频信号同频率变化的。

jsan203

这个二极管只能监控基板的温度，而不是管芯，原来我也有跟你相同的认识，后来自己实际测试后的结 ...
3000WR牛做功放 发表于 2011-8-1 06:19

这个二极管，PDF手册里定义为：Thermally Matched Bias Diode,译为温升匹配偏置二极管，从生产工艺来看，不可能把另一个二极管芯同时安装在同一基板花架上，所以这个偏置二极管肯定是跟功率三极管管芯集成在同一个Dice上的，如果在同一Dice，它所表达的温度变化肯定就是结温！
另一个问题，如果管芯没有提供结温探测手段，那你是如何探测结温的，又如何知道结温随频率变化？如果已经打开过封装，管子里是一颗Dice，还是两颗Dice?
基于这些问题，今天先找个4281D开管看一下，里面只有一个Dice的可能性应该大于95%。

从PDF手册看出NJL4281D，封装热传导系数是1.84W/度等效于结温升系数最大值是0.54度/W。可以看出在正常试验散热条件下(25度)，比如结通过100W耗散，仅升高了54度。在±50Vdc电路中，静态偏置为1A电流，耗散仅为50W，结温升为27度，如果封装散热面温度为45度，那么结温度为72度。低频大动态时，以200%峰值耗散量来计算，峰值耗散功率为100W，结温升最大值为54度。
从数据上可以看出在甲类状态时，结温升的波动仅为27度，并没有想像的夸张！！

所以，封装表面的良好散热，是绝对必需的！！
水冷远优于自然冷却和风冷，可以保持封装表面温度低于40度，当管芯耗散达到100W时，结温为94度，仍在工况允许范围内，而管芯指标劣化温度点应该在120度左右，所以水冷状态下，最佳线性区结允许的最大耗散功率是148W，最大静态偏置功率为76W，最大静态偏置电流为1.52A。Dice不烧毁的最大偏置功率为102W，最大静态偏置电流为2.04A。
对于自然冷却或风冷系统中，散热器表面70-80度都是很正常的，按75度计算，最佳线性区结允许的温升为45度，能承受的最大耗散为83W，允许的最大静态偏置功率为41.5W，最大静态偏置电流为0.83A。
风冷却状态下，Dice不烧毁的最大偏置功率为78.7W，最大不烧毁偏置电流为1.57A，当未级电压低过±50Vdc时，这个数值还可能会大一些，我想应该符合大家认定的最佳线性工作范围的上限值吧？

由此可见冷却系统的重要性！1A的最佳线性工作点电流理论应该只适用于自然冷却或风冷系统！

安安

额定电流应该选在管子允许最大电流的30%左右。

3000WR牛做功放

【这个二极管，PDF手册里定义为：Thermally Matched Bias Diode,译为温升匹配偏置二极管，从生产工艺来看，不可能把另一个二极管芯同时安装在同一基板花架上，所以这个偏置二极管肯定是跟功率三极管管芯集成在同一个Dice上的，如果在同一Dice，它所表达的温度变化肯定就是结温！】
  以上结论是错的，我的测试方法如下：
  1，因为在49810的偏置电路中流经温度补偿二极管的电流为2.5MA，所以我预先做了一个2.5MA的恒流源，在功放停机的时候，测了一下电压值，记忆中500MV左右的样子，室温为27度，功放的大散热片也是27度（因为是冷机状态。
  2 ，除去恒流源，开机，发现500MV电压没有突变，而是缓慢减小，最终稳定在440MV左右
  得出结论：因为二极管有-2MV/度的温度特性，若测得的是结温，那么开机后这个电压会瞬间由500MV降低为450MV左右，功放温度稳定后二极管的温度应该为390MV而不是440MV，可见，这个二极管测得的是基板温度，而不是管芯。

3000WR牛做功放

额定电流应该选在管子允许最大电流的30%左右。
安安 发表于 2011-8-1 09:56

    兄弟：
我们用的15A的大功率管是很平常的事情，而且一用就是好几组

3000WR牛做功放

【从数据上可以看出在甲类状态时，结温升的波动仅为27度，并没有想像的夸张！！】
老兄没有考虑到在某个频率反半周的时候结温会趋近于0（相对于环境）

jsan203

回复 128# 3000WR牛做功放
这个只能说明温补二极管的温度变化灵敏度的问题，比如NTC，管芯跟外界的灵敏度是10S左右。
并不代表温补二极管并非集成在同一Dice上，晶体管厂家为了电路稳定性而调低了灵敏度的可能性是非常大的。已经在寻找4281D这颗管，做过试验就知道了，这是个耐人寻味的专业问题！

jsan203

【从数据上可以看出在甲类状态时，结温升的波动仅为27度，并没有想像的夸张！！】
老兄没有考虑到在某个频 ...
3000WR牛做功放 发表于 2011-8-1 10:10

结温升，在没有耗散的时候当然是趋近到零的，上贴讨论的是低频大动态时的工况。在低频时甲类蓄流能力对瞬态响应的贡献并没有发挥作用！所以低频大动态时结温升趋近于零的情况是不会发生的。最小结温升基本等同于静态偏置结温升。

xlf0602

回复 132# jsan203
朋友你好！你应该对晶体管的参数很熟悉，想搭车问个问题：在我看来一般封装体积大的管子耗散功率也大，可我查IRF3710和IRFP140的PDF资料时发现前者的封装是TO-220AB，而后者的封装是TO-247，前者的封装体积小得多，但前者的PD是200W而后者是180W。我想知道的是，二者的PD在实际应用中具有相同的意义吗？谢谢！

jsan203

[quote功放温度稳定后二极管的温度应该为390MV而不是440MV，可见，这个二极管测得的是基板温度，而不是管芯。
3000WR牛做功放 发表于 2011-8-1 10:05 [/quote]
如果这个温补二级管的温度变化只是表达了基板温度，又如何能够对三极管的Vbe温度特性产生补偿？如果只探测了花架基板，我想这个二极管是没有必要的。我拆过很多大功率管的封装，从来没见过有一大一小的两个Dice，都是一个Dice的。
另外，这个温补二极管集成在一颗Dice上，从目前的晶圆制造工艺来讲，跟功率官芯是不可能产生分布电容的，在设计上如果把这个二极管跟BE结做成Body形态，工艺上只要做多一个绝缘层就可以把分布电容做到np级或者把这个二极管做在角落。我对晶圆MASK及流片工艺较熟悉，这一点是可以证实的！

3000WR牛做功放

回复  3000WR牛做功放
这个只能说明温补二极管的温度变化灵敏度的问题，比如NTC，管芯跟外界的灵敏度是10 ...
jsan203 发表于 2011-8-1 10:23

    我以一个非共产党员的身份向你保证：不是延迟带来的问题；有关结论我是正确的

安安

回复 129# 3000WR牛做功放


    15A的30%也就是5A，实际没有几个人会把静态电流做到那么大的，并几对管的原因可能只是为了让热量均衡分布在散热器上。并几对管对功放的控制力和推动力是否有帮助？

3000WR牛做功放

回复  jsan203
朋友你好！你应该对晶体管的参数很熟悉，想搭车问个问题：在我看来一般封装体积大的管子耗 ...
xlf0602 发表于 2011-8-1 10:42

    在相同条件下测得的PD应用的应用的意义相同，因为在不同的工作电压下实际允许的最大功耗并不一样。
   只要手册中给出PD了，剩下的事情与封装无关。因为管芯的面积远比封装小得多。

3000WR牛做功放

结温升，在没有耗散的时候当然是趋近到零的，上贴讨论的是低频大动态时的工况。在低频时甲类蓄流能力对瞬 ...
jsan203 发表于 2011-8-1 10:27

    兄弟，真的会发生，当一臂的电流接近2倍静态电流的时候（正弦波的顶端），另一臂的电流趋近于0，当然低频时的瞬时结温也趋近于0，所以实际上结温是做正弦波摆动的。

xlf0602

回复 137# 3000WR牛做功放
嗯！谢谢

jsan203

回复 133# xlf0602
我们比较一下，IRF3710    IRFP140。
PD（25度）：200W ，180W
Rjc(结温升）：0.75度 ，0.83度
LDF(线性热负传导系数)：1.3W/度，1.2W/度

是不是TO-220AB封装就比TO-247封装散热能力差呢？绝对不是的！
这个差异主要来自管芯（Dice），如果你可以开片对比（把塑封剪开），用卡尺量一下，不难发现IRF3710的Dice比IRFP140要大。所以说耗散差异不来自于花架（Dice后装工序把所谓的基板都叫这个名字）而来自于Dice本身的特性(相同制程，面积大的结温升Rjc要小，可以简单看成Dice大的，PD肯定大)。IRF3710和IRFP140都远远没有达到花架所能承受的耗散极限和电流极限，举例IRF3805 TO-220AB 126A PD=300W，IRFP32N50K TO-247 PD=460W。
PD指的是Dice能承受的最大耗散功率，在实际运用中当然是有重要意义的。在设计上PD值跟Rjc、LDF共同使用来计算功率管的最大负荷和散热问题。