简述热阻构成等若干事项的分析

　　功放管热路上的热阻等效以大功率功放管的散热路径为例，分析其热传播路径上的等效热阻。热阻由以下几部分构成：

　　（1）由管芯传热到管壳时，集电结到管壳的热阻Rjc。如3AD50为3.5℃/W，3AD30为1℃/W。

　　（2）由管壳传热到散热器的热阻Rcs。Rcs又分为接触热阻和绝缘热阻。接触热阻就是功率管直接与散热片接触所表现出来的热阻，它与管壳的接触面积大小和压紧程度有关；绝缘热阻是在散热片与管壳之间夹一层绝缘材料而形成的热阻，它与绝缘材料的性质和厚度有关，如彩电的行管垫有0.05mm厚的云母片时，其热阻约为1.5℃/W。

　　（3）外壳到环境热路上的热阻Rca。它与管壳的材料和几何尺寸有关，如3AD30为30℃/W。

　　（4）由散热器到环境的热路上的热阻Rsa。其值与散热片尺寸、厚度、表面是否纯化涂黑和安装方式（如水平或垂直安装）有关。由以上分析可知，功率管热路上的散热可用热阻等效，小功率管一般不用散热片，则管子的等效总热阻为RT＝Rjc＋Rca。大功率管加散热片后，一般Rcs＋Rsa＜＜Rca，则总热阻为RT≈Rjc＋Rcs＋Rsa。

　　如果采用散热措施，在相同的结温下，可以提高管子允许的大管耗，使功率放大电路有较大功率输出而不损坏管子。如大功率管3AD50，手册上规定高结温为TjM＝90℃，不加散热片时，极限功耗为PCM＝1W；如果采用手册上规定尺寸为120×120×4mm3散热片散热，极限功耗可提高到PCM＝10W<4>，因此采取散热措施将有利于提高功放管的极限功耗。针对散热片材料、面积及其放置形式，并以3AD6功放管为例，用3AD6晶体管构成变压器耦合甲类单管功率放大器，要求输出功率为3W，假设输出变压器效率为0.75，高工作温度为40℃。根据以上的已知条件设计如下：

　　（1）计算晶体管3AD6的输出功率，由题意可知放大器的输出功率为W3Pom=′，考虑输出变压器效率，晶体管实际输出的功率为Pom＝P′om/η＝3/0.75＝4W，再加上25的余量，所以要求晶体管的输出功率为Pom＝4×1.25＝5W.

　　（2）计算3AD6晶体管集电极允许的功耗PCM，在甲类放大器中，所需晶体管大允许集电极功耗为PCM≥2Pom，所以3AD6晶体管允许集电极功耗为PCM≥2×5＝10W。

　　（3）计算总热阻，查手册中得知，3AD6的高结温为TjM＝90℃，所以RT＝（TjM-Ta）/PCM＝（90-40）/10＝5℃/W。

　　（4）计算散热片的热阻Rsa，由手册中查得3AD6的管芯到管壳的热阻为Rjc+Rcs＝2℃/W，则散热片热阻为Rsa＝Rja-Rjc-Rcs＝5-2＝3℃/W.

　　（5）由散热板的热阻曲线选定散热板。

　　若用铝板作散热板，设散热板放在水平位置的静止空气中，且表面光亮，从曲线可以查到相应于Rsa＝3℃/W的散热板表面积为320cm2，厚度为2mm；如果散热板表面涂黑，则面积可以减少为：320×0.7≈210cm2。如果不用铝材而用其它金属制作散热板，相当于同一热阻，上面求得的表面积不变，仅厚度应与金属的热电导成反比进行调整，通过计算热阻就可算出散热器的表面尺寸。

　　RSa100501071（°C/W）静止空气气流速度1.5m/S（3203）1025×102103（cm2）A图3散热板的热阻。通过以上的分析和计算得出：功放管的输出功率与散热有关，也就是与热路上的热阻有关，要提高功放管的输出功率，必须提高功放管的集电极耗散功率，从公式PCM＝（Tjc-Ta）/Rjc可知，功放管的集电极耗散功率直接决定于热阻，因此如何减小热路上的热阻是提高输出功率有效的途径。